сотрудник
Волжский, Волгоградская область, Россия
студент с 01.01.2017 по 01.01.2019
Волжский, Волгоградская область, Россия
В данной статье поставлена проблема построения качественной автоматизированной системы управления и регулирования процесса очистки отходящих газов методом химической абсорбции; задача создания математической модели данного процесса. Получены необходимые для управления характеристики процесса.
технологический процесс, производство, современные технологии, автоматизация, системы автоматизации, хемосорбция, диоксид серы, математическая модель, решение Хафтайзера
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. Данквертс П.В. Газожидкостные реакции. Пер. с англ. - М.: Химия, 1973. - 296 с.
2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической техно-логии : учебник для вузов / А. Г. Касаткин .- Стер. изд., перепечат-ка с девятого изд., 1973 г. - М. : Альянс, 2014 .- 750 с.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., переаб. и дополн. - М.: Химия, 1991. - 496 с.
4. Рамм В.М. Абсорбция газов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1976. - 656 с.
5. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. 3-е изд., перераб. и доп. - СПб: Химия, 1991. - 432с.
6. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.:Химия, 1987. - 576 с.
