Volzhskiy, Volgograd, Russian Federation
from 01.01.2017 to 01.01.2019
Volzhskiy, Volgograd, Russian Federation
This article poses the problem of building a high-quality automated control system and regulation of the exhaust gas purification process by chemical absorption; the task of creating a mathematical model of this process. The process characteristics necessary for control are obtained.
technological process, production, modern technologies, automation, automation systems, chemisorption, sulfur dioxide, mathematical model, Haftizer solution
Для проведения качественной автоматизации процесса и разработки автоматизированной системы необходимо, чтобы объект соответствовал стандартам, имел четкое математическое описание, были определены его динамические и статические характеристики. Для получения качественной математической модели процесса химической абсорбции при отделении диоксида серы был проведен сравнительный анализ различных типов абсорберов. А для построения системы управления было разработано дифференциальное уравнение.
Компьютерная модель абсорбера разрабатывалась в среде Mathcad. При моделировании были приняты следующие допущения:
- жидкая и газовая фазы движутся в режиме идеального вытеснения;
- насадка хорошо смачивается во всем объеме;
- газ распределяется равномерно по всему сечению колонны;
- рассматривается стационарный режим работы хемосорбера.
Математическая модель представлена дифференциальными уравнениями изменения концентрации поглощаемого компонента в газовой фазе и изменения концентрации реагента в жидкой фазе [1]. Для расчета хемосорбера использовалось решение Хафтайзера.
Местный коэффициент ускорения процесса сорбции представлен формулой [1]:
Для определения концентрации сернистых соединений в поглотителе была проведена интерполяция табличных данных по двум переменным: температура системы, парциальное давление сернистых соединений над водным раствором [5].
Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи:
,,
где M – количество вещества, переходящее из газовой смеси в жидкую фазу в
единицу времени, или нагрузка аппарата, кг/с;
– коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазам, кг/(м2. с);
– средняя движущая сила процесса абсорбции по жидкой и
газовой фазам соответственно, кг/кг.
=1,48,
где 
– поверхность массопередачи, 1800 м2;
удельная поверхность насадки, 140 м2/м3;
– диаметр абсорбера, 1,2 м;
– доля активной поверхности.
Высота абсорбера определяется по формуле:
=4 м.
Расстояние между днищем абсорбера и насадкой определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Обычно это расстояние принимают равным 1-1,5D [6].
Диаметр абсорбера находится по уравнению объемного расхода:
,
где 
– объемный расход природного газа при условиях в абсорбере, м3/с;
– рабочая скорость газа в насадочном абсорбере, м/с.
Выводы: результатом приведенной выше части математической модели являются данные, необходимые для построения системы автоматизированного управления процессом хемосорбции, для стандартизации параметров процесса хемосорбции и создания качественной системы регулирования.
1. Dankverts P.V. Gazozhidkostnye reakcii. Per. s angl. - M.: Himiya, 1973. - 296 s.
2. Kasatkin A.G. Osnovnye processy i apparaty himicheskoy tehno-logii : uchebnik dlya vuzov / A. G. Kasatkin .- Ster. izd., perepechat-ka s devyatogo izd., 1973 g. - M. : Al'yans, 2014 .- 750 s.
3. Osnovnye processy i apparaty himicheskoy tehnologii: posobie po proektirovaniyu / G.S. Borisov, V.P. Brykov, Yu.I. Dytnerskiy i dr. pod red. Yu.I. Dytnerskogo, 2-e izd., pereab. i dopoln. - M.: Himiya, 1991. - 496 s.
4. Ramm V.M. Absorbciya gazov. 2-e izd., pererab. i dop. - M.: Himiya, 1976. - 656 s.
5. Rabinovich V.A., Havin Z.Ya. Kratkiy himicheskiy spravochnik. 3-e izd., pererab. i dop. - SPb: Himiya, 1991. - 432s.
6. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primery i zadachi po kursu processov i apparatov himicheskoy tehnologii. - L.:Himiya, 1987. - 576 s.
