Анализ и оптимизация аппаратурно-технологического оформления производств гликолей методом гидратации окиси этилена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат наук Латыйпов Рамиль Минехатович

• Латыйпов Рамиль Минехатович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Латыйпов Рамиль Минехатович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АППАРАТУРНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ

ПРОИЗВОДСТВ ГЛИКОЛЕЙ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Принципы проведения системного анализа действующих химико

технологических производств

1.2. Аппаратурно - технологическое оформление процесса производства этиленгликолей методом гидратации окиси этилена

1.2.1. Реакторный блок

1.2.2. Выпарной блок

1.2.3. Блок разделения гликолей ректификацией

1.2.4. Блок создания и поддержания вакуума

1.3. Перспективные процессы производства этиленгликолей

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА

ПРОИЗВОДСТВА ГЛИКОЛЕЙ МЕТОДОМ ТЕРМИЧЕСКОЙ

ГИДРАТАЦИИ

2.1. Декомпозиция технологической схемы производства гликолей на автономные блоки

2.2. Разработка и верификация математической модели реакторного блока

2.3. Разработка и верификация математической модели выпарного блока

2.4. Разработка и верификация математической модели блока ректификации

2.4.1. Математическая модель блока ректификации (1-ая схема реализации процесса)

2.4.2. Расчетное исследование процесса поступления неконденсируемых газов в вакуумные колонны

2.4.3. Разработка методики идентификации и оптимизации математических моделей высокой сложности в среде «СИЕМСАО»

2.4.4. Применение программы управления потоками данных для идентификации математических моделей ректификационных блоков

2.5. Разработка и верификация математических моделей блоков создания и поддержания вакуума

2.5.1. Математическая модель пароэжекторного насоса

2.5.2. Математическая модель жидкостно - кольцевого вакуумного насоса (ЖКВН)

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ

3.1. Обоснование выбора критериев, определяющих эффективность функционирования технологических систем

3.1.1. Реакторный блок

3.1.2. Выпарной блок

3.1.3. Блок ректификации

3.2. Расчетное исследование характеристик блоков

3.2.1. Реакторный блок

3.2.2. Выпарной блок

3.2.3. Блок ректификации

3.2.3.1. Численное исследование процесса выделения МЭГ

3.2.3.2. Разработка алгоритма управления процессом выделения МЭГ по двухколонной схеме

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и оптимизация аппаратурно-технологического оформления производств гликолей методом гидратации окиси этилена»

ВВЕДЕНИЕ

Современные химико-технологические объекты (СХТС), в том числе производства оргпродуктов (ацетона, фенола, этиленгликолей, этаноламинов и др.), являются системами высокой сложности, в которых одновременно протекают самые разнообразные процессы (реакционные, тепловые, массообменные, гидродинамические) и применяется оборудование самых разнообразных конструкций. Даже на родственных предприятиях использованные проектные решения и в технологическом, и в аппаратурном оформлении существенно различаются. Оптимизации действующих производств и тем более проектирование новых объектов в этих условиях не могут основываться только на производственном опыте, а должны включать в себя всесторонний анализ производственного процесса и учитывать последние научные и технологические достижения в соответствующих областях. Поэтому постановка задачи оптимизации действующих производственных объектов с учетом особенностей их технологического и аппаратурного оформления, выявления характеристик основных элементов системы является чрезвычайно актуальной.

По современным представлениям проведение сопоставительного анализа химических объектов высокой сложности может быть основано только на приемах математического моделирования с использованием современных программных средств - универсальных моделирующих программ (УМП). Сами модели должны при этом учитывать особенности не только технологического, но и аппаратурного оформления процессов, что существенно усложняет задачу. Поскольку любые модели всегда обладают определенной степенью условности, приходится совмещать этап разработки модели с этапом её верификации, настройки. В качестве критерия адекватности при этом может выступать только степень согласования результатов, полученных в результате модельного исследования, с

В руководстве работой принимал участие канд. тех. наук, доцент Осипов Э.В.

практическими данными, полученными в процессе эксплуатации (обследования) объекта.

Таким образом, уже стадия разработки модели предполагает проведение огромного количества расчетов, которые должны, очевидно, подчиняться разумной математической стратегии. При этом даже отдельные элементы сложных химико-технологических систем (СХТС) обладают большим числом степеней свободы, определяющих условия их функционирования, что делает целесообразным представление взаимосвязи между ними в виде некоторых характеристик. Использование характеристик позволяет существенно снизить размерность задач оптимизации. При проведении этапов верификации моделей, оценки их адекватности, построении характеристик, а также проведении оптимизации производственного процесса целесообразно применять специальные приемы выполнения исследований, обеспечивающие эффективность всей работы. Важно, чтобы эти приемы, математические средства были совместимы или интегрированы в инструмент исследования - УМП.

На практике вполне реальны ситуации, когда проектные решения по одному или нескольким автономным блокам в разных схемах характеризуются различной эффективностью. Простая перестановка блоков при этом требует перепрограммирования всей совокупной модели и проведения нового исследования. Значительно более эффективным, особенно на стадии предпроектных исследований, представляется использование для сравнения характеристик автономных блоков, которые выступают в этом случае в качестве «свернутых» моделей. Важно, что в этом случае характеристики учитывают особенности не только технологического, но и аппаратурного оформления процесса. В этом плане характеристики приобретают самостоятельную ценность.

Настоящее исследование и посвящено разработке методологии и программного обеспечения для выполнения подобных исследований. Сама работа была основана на анализе показателей работы характерных

производственных объектов - установок производства этиленгликолей методом термической гидратации окиси этилена. Для исследования были выбраны два действующих объекта, при проектировании которых использованы заметно различающиеся между собой аппаратурно -технологические решения для проведения одного и того же процесса.

Степень разработанности области исследования

В последние годы вопросам исследования СХТС применительно к действующим производствам уделяется большое внимание. В то же время анализ выполненных работ показывает, что основное внимание авторы уделяют вопросам построения совокупных моделей высокой сложности в средах различных универсальных моделирующих программ (УМП) и методам их исследования. Особенности аппаратурного оформления процессов, как минимум, учитываются не в полной мере. Результаты в этом случае определяются степенью изученности процесса и возможностями конкретной УМП. Конкретные индивидуальные свойства элементов (блоков) верхнего иерархического уровня, которые существенно зависят от их аппаратурного оформления, а также их характеристики, остаются при этом нераскрытыми, что снижает ценность результатов.

Цель диссертационной работы

Методами математического моделирования промышленных объектов производства гликолей в среде УМП «СИЕМСАО» провести исследование зависимостей свойств элементов системы верхнего иерархического уровня (выход целевых продуктов, их качество, эксплуатационные затраты, ...) от параметров технологических режимов их работы и/или от вариантов их аппаратурного оформления, представить эти зависимости в виде характеристик, с использованием которых разработать рекомендации по оптимизации режимов работы действующих производств.

Задачи исследования

1. На основе стратегии системного анализа провести декомпозицию структурной схемы процесса производства гликолей с выделением основных блоков верхнего уровня, характеризующихся высокой степенью технологической автономности при возможных различиях в аппаратурном оформлении процесса.

2. В среде УМП «СНЕМСАО» для сравниваемых вариантов аппаратурно -технологического оформления производственных процессов разработать математические модели как отдельных блоков, так и СХТС в целом с последующей верификацией математических моделей по данным обследования действующих производств.

3. Разработать методическое и программное обеспечение для проведения численного эксперимента на разработанных моделях.

4. Провести численные эксперименты для определения основных характеристик блоков, обоснования направлений совершенствования аппаратурно - технологического оформления исследуемых СХТС и оптимизации режимов их работы.

Методы исследования

Исследование проведено на основе математического моделирования процесса в среде УМП «СНЕМСАО», которая позволяет учитывать особенности аппаратурного оформления процесса. Идентификация отдельных модулей программы проведена с использованием данных промышленных наблюдений (обследований) и по конкретным производственным данным. Специальным исследованием подтверждена адекватность использованных моделей.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается применением лицензированного программного обеспечения. Идентификация моделей проведена с использованием многократно проверенных данных. Информация по кинетическим закономерностям протекания химических реакций, константам фазового равновесия и другим

свойствам отобрана из максимально возможного массива проанализированных источников и подвергнута сопоставлению в процессе верификации и идентификации математических моделей. Например, для реакторного блока выбранный массив констант для расчета скоростей химических реакций обеспечил точность соответствия расчетных данных данным обследования (2^4,4)%.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методику исследования сложных химико - технологических объектов на основе их математического моделирования, включающую в себя:

• Декомпозицию СХТС на элементы верхнего иерархического уровня.

• Разработку в средах УМП математических моделей этих элементов с учетом особенностей их аппаратурного оформления.

• Обоснование и наложение на исследуемые процессы ограничений на составы отдельных (рецикловых) материальных потоков, одинаковые для сопряженных элементов.

• Результаты исследования математических моделей всех элементов верхнего иерархического уровня с получением основных характеристик элементов.

• Разработку рекомендаций по совершенствованию технологических процессов и их аппаратурного оформления.

2. Основные характеристики автономных блоков установок производства гликолей методом гидратации окиси этилена, полученные в результате моделирования, подтверждение их универсальности.

3. Алгоритм управления режимом сверхчеткой ректификации оргпродуктов в двухколонной схеме.

4. Рекомендации по совершенствованию процесса производства гликолей методом термической гидратации окиси этилена и аппаратурного оформления процесса.

Личное участие

Автором выполнен литературный обзор по теме исследования и проведено обобщение промышленного опыта эксплуатации двух характерных производственных объектов. В среде УМП «СНЕМСАО» разработана достаточно строгая модель процесса, учитывающая особенности его технологического и аппаратурного оформления. Для решения задач идентификации моделей и их исследования разработаны специальная методика проведения исследования и специальная программа внешнего управления процессом моделирования. Автор участвовал в написании и подготовке к публикации заявленных статей.

Научная новизна

1. Для реакторного блока разработана математическая модель, учитывающая параллельно - последовательный характер протекания реакций образования моно-, ди- и триэтиленгликолей (МЭГ, ДЭГ, ТЭГ), а также влияние на исследуемый процесс реакций разложения данных продуктов.

2. Характерные свойства автономных блоков выражены через количественные характеристики, определяющих взаимосвязь между основными показателями технологических режимов работы блоков при наложении ограничений на отдельные показатели процесса (технологическая схема, глубина отгонки воды, вариант аппаратурного оформления и др.).

3. Показано, что разделение оргпродуктов в одной ректификационной колонне с получением обоих продуктов (дистиллята и остатка) сверхвысокой степени чистоты практически невозможно из-за сложностей с поддержанием требуемых балансовых соотношений. Двухколонная схема, использующая рециркуляцию дистиллята второй колонны в питание первой, обеспечивает выделение обоих продуктов требуемой чистоты при использовании обычных схем регулирования процесса.

4. Показано, что в двухколонной схеме сверхчеткой ректификации при поддержании заданного значения флегмового числа в первой колонне и заданного значения теплоподвода во второй колонне формируется автомодельный режим, обеспечивающий получение обоих продуктов заданной чистоты.

Теоретическая и практическая значимость

1. В качестве основных характеристик автономных блоков были выбраны и получены в аналитическом и/или графическом (в том числе и в трехмерном) виде:

• Для реакторного блока - зависимости выхода отдельных видов гликолей (МЭГ, ДЭГ и ТЭГ) и степени вовлечения ОЭ в реакцию от параметров технологического режима их работы (коэффициента избытка воды, температурных режимов работы блоков, конструкций реакторов).

• Для выпарного блока - зависимость энергозатрат на проведение процесса от использованных проектных решений (тип установки -прямо- или противоточная, распределения давлений по корпусам установок, возможности выполнения ограничений, накладываемых на процесс и др.).

• Для ректификационного блока - сравнение одно и двухколонного способов выделения фракции МЭГ, взаимосвязи между значениями сопряженных параметров технологического режима работы двухколонной схемы.

2. Для выполнения стадий верификации и идентификации математических моделей высокой сложности разработана и интегрирована в среду УМП «СИЕМСАО» программа внешнего управления процедурой проведения численного эксперимента. Показана перспективность программы и для решения задач оптимизации действующих производств. На программу получено

свидетельство о регистрации в Федеральной службе по интеллектуальной собственности (ФСИС).

3. Полученные характеристики автономных боков могут быть использованы для решения задач оптимизации действующих производств, а также на стадиях предпроектных исследований при проектировании новых производств.

4. Разработан алгоритм управления процессом выделения продуктов высокой степени чистоты (> 99,9 % масс.) по двухколонной схеме четкой ректификации, обеспечивающий устойчивое получение продуктов с заданной чистотой.

5. Основные результаты исследования, в том числе и характеристики автономных блоков, переданы заинтересованным организациям для практического использования (справки и акты представлены в Приложении), а также используются в учебном процессе при обучении бакалавров, магистрантов и аспирантов в ФГБОУ ВО «КНИТУ» (направление - 21.03.01 Нефтегазовое дело).

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной конференции «Proc. 2015 Int. Conf. on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS)» (Томск, 2015); IV всероссийской студенческой научно-технической конференции «Интенсификация тепло- и массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (Казань, 2015, 2018); российско-американской научной школе-конференции «Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов и систем РАШХИ-2016» (Казань, 2016) // Modeling and optimization of chemical engineering processes and systems: the book of plenary and poster abstracts of the American-Russian Chemical Engineering Scientific School ARChESS-2016.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, из которых 1 работа в издании, индексируемом в международной научной цитатно-аналитической базе данных Scopus, 5 работ в материалах конференций.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, трех глав, выводов, списка использованных источников. Общий объем диссертации составляет 166 страниц машинописного текста, включая 40 рисунков, 18 таблиц, и список использованной литературы из 125 наименований.

ГЛАВА 1. АППАРАТУРНО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВ ГЛИКОЛЕЙ НА ДЕЙСТВУЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Принципы проведения системного анализа действующих химико -технологических производств

Необходимость использования системного подхода при выполнении анализа показателей действующих производств, оптимизации режимов их работы, проектировании аппаратурно-технологического оформления и систем управления для конкретных производств, а также их эксплуатации сомнений не вызывает [1-15]. При системном подходе удается наиболее точно и экономно учесть взаимодействия между основными элементами сложных химико-технологических систем (СХТС) и выделить наиболее существенные для системы верхнего уровня связи. При этом под существенными понимаются связи, влияющие на показатели производства в целом. Особенно важно и сложно учесть обратные связи по рецикловым материальным, энергетическим и информационным потокам, которые характерны для СХТС. Важно, что при данном подходе в принципе удается решать в связанной постановке несколько аспектов математического описания (технологический, аппаратурный, управленческий и т.д.).

При использовании понятия система предполагается [3], что она обладает, по меньшей мере, четырьмя характерными свойствами, которые не присущи простой совокупности произвольных элементов. Этими свойствами являются целостность и членимость, наличие устойчивых связей между элементами, определённый уровень организации, а также наличие интегративных качеств (характеристик).

Целостность и членимость системы означает, что она является целостным образованием, но в её составе могут быть выделены объекты (элементы) более низкого иерархического уровня, обладающие определенной

автономностью. При этом СХТС рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, совместимых между собой.

Связи. Отдельные элементы объединяются в систему за счет наличия устойчивых связей между ними, причем мощность этих связей значительно превосходит их связи с элементами, не входящими в данную систему. Зачастую эти связи могут быть выражены через «характеристики», количественно определяющие эти связи.

Организация. За счет упорядоченного распределения элементов в пространстве и наличия связей СХТС в целом приобретает особые дополнительные свойства, определяющие её функциональное назначение.

Интегративные качества (свойства). Система в результате взаимодействия между отдельными элементами приобретает свойства, присущие ей в целом, но не характерные ни для одного из её элементов в отдельности. В результате характеристики СХТС не могут быть выражены через характеристики составляющих её элементов. Из определения понятия СХТС следует:

• СХТС не сводится к простой совокупности составляющих её элементов.

• Расчленяя СХТС на отдельные части (элементы), изучая каждую из них в отдельности, нельзя выявить все свойства системы в целом без этапа сопоставления взаимодействия отдельных частей между собой.

• Из СХТС могут быть выделены группы элементов, обладающих относительной автономностью в рамках полной системы. Такие группы называются подсистемами более низкого иерархического уровня, и на них также распространяются общие понятия систем.

• Свойства подсистем можно определить через обобщающие характеристики, которые могут быть использованы при изучении свойств СХТС в целом.

Реализацию стратегии исследования свойств СХТС в наиболее полном объеме целесообразно проводить в среде универсальных моделирующих

программ, специально разработанных для моделирования подобных систем ("CHEMCAD", "ИYSYS", "PRO-2") [15-21]. Можно утверждать, что на сегодняшний день альтернативных подходов для изучения СХТС попросту нет, хотя их применение одновременно ставит и ряд трудноразрешимых проблем.

Это связано с тем, что моделирующие программы ориентированы не столько на расчет отдельных аппаратов, сколько на расчет системы в целом. Однако создание целостных математических моделей производств высокой сложности предполагает наличие в моделях большого числа аппаратов (моделей), а, следовательно, и большого количества прямых и обратных связей. Поэтому сам процесс расчета сопряжен со значительными сложностями ввиду возникновения проблем с обеспечением точности решения и сходимости итерационных процедур. Эти обстоятельства особенно актуальны при наличии в схеме реакционных процессов [21]. Поэтому технологическую схему сложной системы целесообразно подвергать декомпозиции (расчленению) на элементы нескольких иерархических уровней. При таком подходе за счет снижения размерности задачи ослабляются конфликтные вычислительные ситуации при одновременной (или наоборот поэтапной) настройке моделей, а также значительно упрощается и задача идентификации модулей отдельных аппаратов схемы.

Таким образом, математическая модель СХТС является отображением основных характеристик изучаемого объекта [2-4] и выступает как инструмент для изучения его свойств и закономерностей его поведения в меняющихся условиях эксплуатации, в том числе и в прогнозных целях. В идеале, построенная модель должна отражать реальную структуру исследуемого объекта, а также демонстрировать основные функции, присущие реальному объекту. В то же время, построенная модель практически всегда показывает некоторые отклонения от реального поведения объекта из за допущений, закладываемых в модель, а также из за

неопределенности информации, использованной при построении модели [7, 9, 21-25]. Основное применение математические модели нашли при решении задач оптимизации действующих производств, а также в задачах оптимального проектирования и управления [26-28].

1.2. Аппаратурно - технологическое оформление процесса производства

этиленгликолей методом гидратации окиси этилена

Характерным примером СХТС, в которой протекают самые разнообразные технологические процессы (реакционные, тепло- и массоообменные, гидромеханические, ...) и, соответственно, используется самое разнообразное оборудование, являются установки производства этиленгликолей. Следует отметить, что во всем мире наблюдается рост производства и потребления этих продуктов. В РФ крупнотоннажные производства этиленгликолей налажены на нескольких предприятиях, причем сами производства существенно различаются по своему аппаратурно-технологическому оформлению, что делает целесообразным проведение их сопоставительного анализа. Поэтому проведение системного исследования именно этих производств имеет и важное практическое значение.

В мировой практике наибольшее распространение получили методы промышленного производства этиленгликолей методом гидратации окиси этилена водой, причем как с использованием катализаторов, так и без них. В качестве катализаторов обычно используются серная и фосфорная кислоты. В отечественной промышленности основное применение нашел метод некаталитической (термической) гидратации окиси этилена водой с последующим разделением гликолевой смеси на товарные фракции методами выпарки и ректификации [29-31]. В процессе гидратации протекают несколько последовательно - параллельных реакций, приводящих к образованию ряда гликолевых соединений: моноэтиленгликоля (МЭГ),

диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ) и тетраэтиленгликоля (ТРЭГ). В процессе гидратации образуются и более тяжелые полигликоли, однако их выход оказывается на порядки меньшим, чем выход вышерассмотренных соединений, что позволяет исключить их из рассмотрения. Стехиометрические уравнения последовательно -параллельных реакций образования гликолей имеют вид [32]:

С2 Ы4С + И2С ^ С2Ы4 (СЫ)2

ОЭ ВОДА МЭГ

С ы4С + с И (он)2 ^ ЫС(СЫ2СЫ2С)2 И

ОЭ МЭГ ДЭГ

с Ы4С + НО(СЫ2СЫ2С)2 И ^ ЫС(СЫ2СЫ2С)3 И

(1.1)

(1.2)

(1.3)

ОЭ ДЭГ ТЭГ

По аналогичным механизмам протекают реакции образования и более тяжелых (тетра - и поли - ) гликолей. Как показывает анализ литературных данных, конкретные выходы отдельных продуктов зависят в основном от соотношения между расходами ОЭ и воды в исходной реакционной смеси, а также от значений температур и давлений, поддерживаемых в реакционной системе. Так с увеличением содержания воды возрастает выход МЭГ и наоборот - при снижении содержания воды возрастает относительный выход более тяжелых гликолей (ДЭГ и ТЭГ). В то же время, как правило, основным целевым продуктом в производстве гликолей является МЭГ. Поэтому обычно расход воды поддерживается с большим избытком по сравнению со стехиометрическим соотношением (1.1), вследствие чего резко возрастают затраты на разделение конечного реакционного продукта в последующих стадиях технологического процесса. Реакция гидратации ОЭ является экзотермической, а сами гликоли характеризуются невысокой термической устойчивостью. Практически гликоли начинают разлагаться уже при температурах собственного кипения при атмосферном давлении. Поскольку температура кипения МЭГ (наиболее низкокипящего из гликолей) равна

197,6°С, на всех блоках производственного процесса стремятся поддерживать рабочую температуру, не превышающую 185 °С [29, 33-35].

Реакции разложения гликолей изучены слабо. В литературе отсутствует информация не только о кинетике данных процессов, но даже о химическом составе продуктов распада. В практике проектирования эти реакции не учитываются или учитываются косвенно через задание коэффициента потерь сырья. В производственных регламентах выдерживается та же самая практика.

Поэтому продукты, отходящие из реакторного блока, содержат значительное количество (до 90%, а иногда и более) избыточной водной фазы, которая должна быть удалена из реакционной смеси. Для этой цели в технологических схемах предусматриваются специальные блоки выделения воды. Учитывая большую относительную летучесть воды в сравнении с гликолями (усредненные в области температур кипения летучести воды по отношению к МЭГ, ДЭГ, ТЭГ составляют соответственно 26, 112 и 346), а также необходимость поддержания пониженной температуры смеси на стадии разделения, на практике используется комбинация двух процессов: выпарки и ректификации, причем оба этих процесса проводятся под вакуумом. Использование вакуума оправдывается как ограничениями, вызванными условиями обеспечения термической устойчивости гликолей, так и экономическими соображениями.

Для создания и поддержания необходимого вакуума в системах разделения в технологические схемы приходится вводить вакуумсоздающие системы (ВСС), которые также могут рассматриваться как автономные блоки, поскольку технически задача создания требуемого вакуума может решаться различными конкурирующими способами, которые будут влиять на характеристики как отдельных блоков, так и на СХТС в целом [36-38].

Таким образом, каждый из выделенных блоков характеризуется высоким уровнем автономности, но одновременно условия их функционирования зависят и от характеристик соседних блоков системы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Латыйпов Рамиль Минехатович, 2019 год

- 92 с.

31. Sami Matar. Chemistry of petrochemical processes / Sami Matar, Lewis F. Hatch. - 2-nd edition. - Houston: Gulf Publishing Company, 2000. - 392 p.

32. De produktie van ethyleneglycol uit ethylene oxide en water / Technische Universiteit Delft Vakgroep Chemische Procestechnologie; H.J. de Kleijn R.T.D. - 1994. - 193 p.

33. Bengt Weibull. The distribution of compounds formed in the reaction between ethylene oxide and water, ethanol, ethylene glycol, or ethylene glycol monoethyl ether / Bengt Weibull, Bertil Nycander // Acta chemica scandinavica. - 1954. - V. 8. - P. 847-858.

34. Marwan M. Batiha. Kinetic investigation of consecutive - parallel reactions in the non - catalic process of ethylene oxide hydrolysis / Marwan M. Batiha // JKAU: Eng.Sci. - 2004. - V. 15. - №1. - P. 19-31.

35. Georges A. Melhem. Kinetics of the reactions of ethylene oxide with water and ethylene glycols / Georges A. Melhem, Arturo Gianetto, Marc E. Levin, Harold G. Fisher, Simon Chippett, Surendra K. Singh, Peter I. Chipman // Process Safety Progress. - 2001. - V.20. - №4. - P. 231-246.

36. Осипов, Э.В. Системное моделирование установок вакуумной ректификации / Осипов Э.В., Поникаров С.И., Сайрутдинов Ф.М., Теляков Э.Ш. // Математические методы в технике и технологиях -ММТТ-24: Сб. трудов XXIV Междунар. науч. конф.: в 10 т, Т.3. Секция 3 / под общ. ред. В.С. Балакирева. - Киев: Национ. Техн. ун-т Украины «КПИ», 2011. - С.61-64.

37. Osipov, E.V. Optimal Design Process of a Steam Jet Vacuum System for a Hydrocracking Unit / E.V. Osipov, E. Sh. Telyakov, K. S. Sadуkov // Chemical and Petroleum Engineering/September. - 2016. - Vol. 52. - Issue 5. - P. 339-343 (doi: 10.1007/s10556-016-0196-3) [Осипов, Э.В. Оптимальное проектирование пароэжекторной вакуумсоздающей системы для установки гидрокрекинга / Осипов Э.В., Теляков Э.Ш., Садыков К.С. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2016. -№5. - С. 30-32.]

38. Осипов, Э.В. Влияние режимных параметров работы колонны разделения мазута на характеристику вакуумсоздающей системы / Э.В. Осипов, Е.А. Ефремов, Д.И. Кашифразов, Л.Э. Осипова. // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: КГТУ, 2014. - Т. 17. - №20. - С. 259-261.

39. Таубман, Е.И. Выпаривание / Е.И. Таубман. - М.: Химия, 1982. - 328 с.

40. Paul E. Minton. Handbook of evaporation technology / Paul E. Minton. -New Jersey: Noyes Publications, 1986. - 390 p.

41. Колач, Т.А. Выпарные станции / Т.А. Колач, Д.В. Радун. - М.: Машгиз., 1963. - 403 с.

42. Кичигин, М.А. Теплообменные аппараты и выпарные установки / М.А. Кичигин, Г.Н. Костенко. - М.: Госэнергоиздат, 1955. - 393 с.

43. Sadik Kakac. Heat exchangers: selection, rating and thermal design: second edition / Sadik Kakac, Hongtan Liu. Boca Raton: CRC Press, 2002. - 520 p.

44. Andrei Korobeinokov. Mathematical modeling of heat exchange in flash tank heat exchanger cascades / John McCarthy, Emma Mooney, Krum Semkov, James Varghese // Mathematics-in-Industry Case Studies Journal. -2013. Vol. 5. - P. 43-58.

45. Sadik Kakac. Boilers, evaporators, and condensers / Sadik Kakac. - New York: Wiley, 1991. - 835 p.

46. Shabina Khanam. Energy reduction schemes for multiple effect evaporator systems / Shabina Khanam, Bikash Mohanty // Applied Energy - 2010. - V. 87. - Issue 4. - P. 1102-1111.

47. Serafimov, L.A. Finding optimal multicomponent distillation flowsheets / L.A. Serafimov, T.V. Chelyuskina, P.O. Mavletkulova // Theor. Found. Chem. Eng. - 2015. - V. 49. - № 1. - P. 41. (doi:10.1134/S0040579515010121) [Серафимов, Л.А. Выбор оптимальных технологических схем ректификации многокомпонентных смесей / Л.А. Серафимов, Т.В. Челюскина, П.О. Мавлеткулова // Теорет. основы хим. технологии. - 2015. - том 49. - № 1. - с. 44-53.]

48. Львов, С.В. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей / Акад. наук СССР. науч. -техн. совет по хим.переработке углеводородов нефти. - М.: Изд-во Акад. Наук СССР, 1960. - 166 с.

49. Serafimov, L.A. Determination of the number of variants of flow sheets for the rectification of n-component zeotropic mixtures / L.A. Serafimov, A.S.

Mozzhukhin, L.B. Naumenkova // Theor. Found. Chem. Eng. - 1993. - V. 27. - № 3. - P. 292. [Серафимов Л.А., Мозжухин А.С., Науменкова Л.Б. Определение числа вариантов технологических схем ректификации n -_компонентных зеотропных смесей / Л.А. Серафимов, А.С. Мозжухин, Л.Б. Науменкова // Теорет. основы хим. технологии. - 1993. - Т. 27. -№ 3. - С. 292.]

50. Roger W. Thompson. Systematic Synthesis of Separation Schemes / Roger W. Thompson, C. Judson King // AIChE Journal. - 1972. - V. 18. - №5. -P. 941-948.

51. Майков, В.П. Системно структурное исследование оптимальных тепло-и массообменных аппаратов и установок: дисс. ... д-ра техн. наук / . М.: МИХМ, 1972.

52. Петлюк, Ф.Б. Синтез оптимальных схем многоколонных ректификационных установок / Ф.Б. Петлюк, М.Б. Белов, Ю.К. Телков // Сб. научных трудов / ВНИПИНефть. - 1973. - вып. 3. - С. 96-102.

53. Вольфсон, И.С. Сравнительный анализ схем газофракционирования на НПЗ и НХК / И.С. Вольфсон, Э.Ш. Теляков // Химия и технология топлив и масел. - 1978. - №1. - С. 7-10.

54. Теляков, Э.Ш. О реконструкции типовых трехсекционных газофракционирующих установок (ГФУ) / Э.Ш. Теляков, Е.А. Силкин, Л.А. Тяпугина // Химия и технология топлив и масел. - 1978. - №3. С. 28-31.

55. Майков, В.П. Синтез оптимальной структуры ректификационных колонн / В.П. Майков // Теорет. основы хим. Технологии. - 1974. - Т. 8. - № 3. - С. 435.

56. Гальцов, А.В. Оптимизация процесса ректификации на основе термодинамического критерия / А.В. Гальцов, В.П. Майков // Теорет. основы хим. технологии. - 1971. - Т.5. - № 2. - С. 303.

57. Гальцов, А.В. Термодинамически оптимальные условия многокомпонентной ректификации / А.В. Гальцов, В.П. Майков // Теорет. основы хим. технологии. - 1973. - Т.7. - № 2. - С. 170.

58. Кафаров, В.В. Синтез оптимальных схем ректификации многокомпонентных смесей методом динамического программирования / В.В. Кафаров, Ф.Б. Петлюк, С.А. Гройсман, Ю.К. Телков, М.В. Белов // Теорет. основы хим. технологии. - 1975. - Т.9. -№ 2. - С. 262.

59. Hendry, J.E. Generating Separation Process Flowsheets / J.E. Hendry, R.R. Hughes // Chem. Eng. Progr. - 1972. - V. 68. - № 6. - P. 71-76.

60. Беллман, Р. Динамическое программирование / Р. Беллман; Пер. с англ. под ред. Н.Н. Воробьева. - М.: Изд - во иностр. Литературы, 1960. -400с.

61. Жаров, В.Т. Физико-химические основы дистилляции и ректификации / В.Т. Жаров, Л.А. Серафимов. - Л.: Химия, 1975. - 240 с.

62. Serafimov, L.A. Special regimes of multicomponent distillation and their importance for chemical engineering / L.A. Serafimov, T.V. Chelyuskina, P.O. Mavletkulova // Theor. Found. Chem. Eng. - 2013. - V. 47. - № 4. - P. 306-314 [Серафимов, Л.А. Специальные режимы ректификации многокомпонентных смесей и их значение в химической технологии / Л.А. Серафимов, Т.В. Челюскина, П.О. Мавлеткулова // Теорет. основы хим. технологии. - 2013. - Т. 47. - № 4. - С. 370-378.]

63. Serafimov, L.A. Special cases of determination of the minimum reflux ratio for distillation of binary mixtures / L.A. Serafimov, T.V. Chelyuskina, P.O. Mavletkulova // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. - V. 47. - № 3. - P. 231238. [Серафимов, Л.А. Особые случаи определения минимального флегмового числа при ректификации бинарных смесей / Л.А. Серафимов, Т.В. Челюскина, П.О. Мавлеткулова // Теорет. основы хим. технологии. - 2013. - Т. 47. - № 3. - С. 286-293.]

64. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. - М.: Химия, 1969. - 564 с.

65. Ostrovskii, G.M. Optimal synthesis of a system of simple distillation columns / G.M. Ostrovskii, N.N. Ziyatdinov, F.U. Mustafina, D.A. Rygov // Theor. Found. Chem. Eng. - 2013. - V. 47. - № 6. - P. 709-718. (doi:10.1134/S0040579513060079) [Островский, Г.М. Оптимальный синтез системы простых ректификационных колонн / Г.М. Островский, Н.Н. Зиятдинов, Ф.У. Мустафина, Д.А. Рыжов // Теорет. основы хим. технологии. - 2013. - Т. 47. - № 6. - С. 646-655.]

66. Ostrovskii, G.M. Optimal synthesis of a system of distillation columns / G.M. Ostrovskii, N.N. Ziyatdinov, F.U. Mustafina, D.A. Rygov // Doklady Chemistry. - 2013. - V. 450. - № 1. - P. 144-147. (doi:10.1134/S0012500813050017) [Островский, Г.М. Оптимальный синтез системы ректификационных колонн / Г.М. Островский, Н.Н. Зиятдинов, Ф.У. Мустафина, Д.А. Рыжов // Доклады академии наук. -2013. - Т. 450. - № 1. - С. 58-61.]

67. Ostrovskii, G.M. Optimal design of a system of distillation columns / G.M. Ostrovskii, N.N. Ziyatdinov, T.V. Lapteva, N.Y. Bogula // Doklady Chemistry. - 2010. - V. 431. - № 2. - P. 116-119. (doi:10.1134/S0012500810040051) [Островский, Г.М. Оптимальное проектирование системы ректификационных колонн / Г.М. Островский, Н.Н. Зиятдинов, Т.В. Лаптева, Н.Ю. Богула // Доклады академии наук. - 2010. - Т. 431. - № 6. - С. 768-711.

68. Skvortsova, M.I. Synthesis of partially thermally coupled distillation flowsheets: zeotropic mixtures / M.I. Skvortsova, A.V. Timoshenko, D.G. Rudakov // Theor. Found. Chem. Eng. - 2011. - V. 45. - № 1. - P. 99-107. (doi:10.1134/S0040579511010118) [Скворцова, М.И. Синтез технологических схем ректификации с частично связанными тепловыми и материальными потоками: зеотропные смеси / М.И.

Скворцова, А.В. Тимошенко, Д.Г. Рудаков // Теорет. основы хим. технологии. - 2011. - Т. 45. - № 1. - С. 98-107.]

69. Komissarov, Yu.A. Multicomponent distillation calculations using computer simulation principles / Yu.A. Komissarov, Dam Quang Sang // Theor. Found. Chem. Eng. - 2014. - V. 48. - № 3. - P. 280-287. (doi:10.1134/S0040579514030087) [Комиссаров Ю.А. Расчет многокомпонентной ректификации с использованием принципов компьютерного моделирования / Ю.А. Комиссаров, Дам Куанг Шанг // Теорет. основы хим. технологии. - 2014. - Т. 48. - № 3. - С. 301-308.]

70. Ахметлатыйпова, Д.Д. Энергетический анализ перспектив применения сверхкритических технологий при получении оксида этилена / Д.Д. Ахметлатыйпова, Ф.М. Гумеров, Э.Ш. Теляков // Бутлеровские сообщения. - 2014. - Т.39. - №8. - с. 113-118.

71. URL: http: //www. antor.narod. ru/new2/rektif-oborud.html.

72. URL:http://nnzto.ru/.

73. URL:http://www.speck-triplex.ru/plunzhernyie-nasosyi/plunzhernyie-nasosyi-vyisokogo-davleniya.html.

74. Осипов, Э.В. Совершенствование систем создания вакуума установок ректификации мазута: дис. ... канд. тех. наук: 05.17.08 / Осипов Эдуард Владиславович. - Казань, 2012. - 131 с.

75. Пароэжекторные вакуум-насосы. Гипронефтемаш. М, 1965. - 129 с.

76. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты / Е.Я. Соколов, Зингер Н.М. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 352 с.

77. Дейч, М.Е. Техническая газодинамика / М.Е. Дейч. - Изд. 2-е, перераб. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 670 с.

78. Миллионщиков, М.Д. Газовые эжекторы больших скоростей / М.Д. Миллионщиков, Г.М. Рябинков // Сборник работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов. - М.: Бюро научной информации, 1961. - С. 5-32.

80.

81. 82.

83.

84.

85.

86.

87.

88.

URL: https://www.icis.com/resources/new omega-meg-process-kicks-off-in-south-korea/

90. Гумеров, Ф. М. Разделение водного раствора окиси этилена методом сверхкритической экстракции / Ф.М, Гумеров, А.Н. Сабирзянов, Г.И. Гумерова, А.Р. Ахунов, Ф.Р. Габитов // ТОХТ. - 2002. - Т .36. - №5. -С. 503-505.

91. Gumerov, F.M. Separation of ethylene oxide from its aqueous solution by supercritical fluid extraction / F.M. Gumerov, A.N. Sabirzyanov, F.R. Gabitov, R.N. Maksudov, E.V. Kuznetsov, G.I. Gumerova // Theor. Found. Chem. Eng. - 2006. - V. 40. - № 3. - P. 265-269. (doi:10.1134/S0040579506030079) [Гумеров, Ф.М. Выделение оксида этилена из его водного раствора в процессе сверхкритической экстракции / Ф.М. Гумеров, А.Н. Сабирзянов, Г.Н. Гумерова, Ф.Р. Габитов, Р.Н. Максудов, Е.В. Кузнецов // Теорет. основы хим. технологии. - 2006. - Т. 40. - № 3. - С. 285-290.]

92. Гумерова, Г.И. Технико-экономическая оптимизация процесса разделения водного раствора оксида этилена методом сверхкритической экстракции / Г.И. Гумерова, Р.Р. Нуретдинов, П. Режевски, Е. Копитовски, Ф.М. Гумеров // Вестник казанского технологического университета. - 2003. - №2. - С. 391-398.

93. Chun-yue Jiang. Solubility of Ethylene Glycol in Supercritical Carbon Dioxide at Pressure up to 19 MPa / Chun-yue Jiang, Zhi-juan Sun, qin-min Pan, Jian-biao Pi // Journal of Chemical and Engineering Data. - 2012. -Vol. 57. - №4. - P. 1794-1802. - DOI: 10.1021/je3002249.

94. Гумеров, Ф.М. Суб- и сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров / Ф.М. Гумеров, А.Н. Сабирзянов, Г.И. Гумерова. - 2-е изд. - Казань: Изд-во ФЭН, 2007. - 336 с.

95. Salah E.M. Hamam. Isothermal Vapor-Liquid Equilibria in Binary System Propane - Carbon Dioxide / Salah E.M. Hamam, Benjamin C.Y.Lu // Journal of Chemical and Engineering Data. - 1976. - Vol. 21. - №2. - P. 200-204. - DOI: 10.1021/je60069a020.

96. Безденежных, А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант / А.А. Безденежных. - Л.: Химия, 1973. - 256 с.

97. Розенброк, Х. Вычислительные методы для инженеров - химиков / Х. Розенброк, С. Стори. - М.: Мир, 1968. - 444 с.

98. Багатуров, С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации / С.А. Багатуров. - Изд. 3-е, перераб. - М.: Химия, 1974. - 440 с.

99. Coker, A. Kayode. Ludwig's Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants / A. Kayode Coker. - 4th edition. - New York: Elsevier Inc., 2007 - Vol. 1. - 996 p.

100. Tyler, G. Hicks. Handbook of Mechanical Engineering Calculations / Tyler G. Hicks. - 2nd edition. - New York: MCGRAW-HILL Professional, 2006. -1776 p.

101. ГОСТ 19710 - 83. Этиленгликоль. Технические условия. - Взамен ГОСТ 19710 - 74; Введ. 1983 - 07 - 25. - М.: Стандартинформ, 2006.

102. ГОСТ 10136 - 77. Диэтиленгликоль. Технические условия. - Взамен ГОСТ 19710 - 74; Введ. 1979 - 01 - 01. - М.: Изд-во стандартов, 1994.

103. ТУ 2422 - 075 - 05766801 - 2006. Триэтиленгликоль технический. -Взамен ТУ 6 - 01 - 5 - 88; Введ. 2006 - 12 - 18. - Нижнекамск: ОАО «Нижнекамскнефтехим», 2006.

104. Ethylene Glycol. Product Guide. - 2006. - 34 p.

105. Diethylene Glycol. Product Guide. - 2005. - 30 p.

106. Triethylene Glycol. - 2007. - 33 p.

107. Biegler, T. Lorenz. Systematic methods of chemical process design / Lorenz T. Biegler, Ignacio E. Grossmann, Arthur W. Westerberg. - New Jersey: Prentice-Hall, 1997. - 795 p.

108. Дегтярев, Ю.И. Исследование операций: учеб. для вузов по спец. АСУ / Ю.И. Дегтяров. - М.: Высшая школа, 1986. - 320 с.

109. Кафаров В.В. Принципы математического моделирования химико-технологических систем: введение в системотехнику химических

производств / В.В. ^фаров, В.Л. Перов, В.П, Mешалкин. - M.: Химия, 1974. - 344 с.

110. CHEMCAD Version 6: user guide. - Chemstations inc., 2011.

111. CHEMCAD 5 services to visual basic applications: user manual. -Chemstations Inc. - 49 p.

112. Осипов, Э.В. Энергосберегающая технология создания вакуума в ректификационной колонне установки АВТ / Э.В. Осипов, Э.Ш. Теляков, С.И. Поникаров, КС. Садыков // M^ нефтепродуктов; вестник нефтяных компаний. - M.: Техинформ, 2011. - №12. - C. 31-35

113. Birgenheier, David B. Designing steam jet vacuum systems / David B. Birgenheier, Thomas L. Butzbach, Donald E. Bolt, Rajender K. Bhatnagar, Russell E. Ojala, J. Aglitz // Chemical Engineering. - 1993. - July. - P. 1-7.

114. Осипов, Э.В. Реконструкция вакуумсоздающей системы (ВСС) колонны разделения мазута K-3 ТПП «Kогалымнефтегаз» (ОАО «Лукойл - Западная Сибирь) / Э.В. Осипов, Х.С. Шоипов, Э.Ш. Теляков // Бутлеровские сообщения. - 2013. - Т. 36. - №11. - С. 50-57.

115. Осипов, Э.В. Расчет и моделирование вакуумсоздающих систем на базе жидкостно-кольцевого вакуумного насоса / Э.В. Осипов, С.И, Поникаров, Э.Ш. Теляков // «Вакуумная наука и техника»; Mатериалы XVII научно технической конференции. - M.: MH3M, 2010. - С.29-32.

116. Осипов, Э.В. Анализ сложной тимико-технологической системы, включающей в себя вакуумные ректификационные колонны и вакуумсоздающую систему на базе ЖKВH / Э.В. Осипов, С.И. Поникаров, Э.Ш. Теляков // Вестник Kазанского государственного технологического университета. - Kазань: СТТУ, 2010. - №8. - С. 434435.

117. Осипов, Э.В. Системное моделирование установок вакуумной ректификации / Э.В. Осипов, С.И. Поникаров, Э.Ш. Теляков // Бутлеровские сообщения. - Kазань: ООО «Инновационно-издательский дом «Бутлеровское наследие», 2011. - Т. 28. - №20. - С. 84-88.

118. Апанасенко, Э.Е. Исследование РЖКМ при работе на уплотняющих жидкостях различной плотности / Э.Е. Апанасенко, В.Е. Лисичкин, А.И. Ломов // Гидрогазодинамика, компрессоры и насосы химических производств. - М.: Машиностроение, 1973. - С.41-49.

119. Апанасенко, Э.Е. Исследование РЖКМ при работе на уплотняющих жидкостях различной вязкости / Э.Е. Апанасенко, В.Е. Лисичкин, Б.Н. Мамушкин // Гидрогазодинамика, компрессоры и насосы химических производств. - М.: Машиностроение, 1973. - C49-58.

120. Бондарь, А. Г. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии (алгоритмы и примеры): учебное пособие / А.Г. Бондарь, Г.А. Статюха, И.А. Потяженко. - Киев: Вища школа: Головное издательство, 1980. - 264 с.

121. Красовский, Г. И. Планирование эксперимента / Г.И. Красовский, Г.Ф. Филаретов. - Мн.: Изд-во БГУ, 1982. - 302 с.

122. Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А.А. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.

123. Бикмурзин, А.Р. Идентификация модели динамики ректификации по продолжительности квазистационарного периода / А.Р. Бикмурзин, Д.Г. Тукманов, Э.Ш. Теляков, К.А. Мулюков // В сб. трудов 12-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-12». - 1999. - Т.4. С. 85-87.

124. Теляков, Э.Ш. Расчет динамики химико-технологических систем / Э.Ш. Теляков, А.А. Хоменко, К.А. Мулюков, А.Р. Бикмурзин, Д.Г. Тукманов // МАСИ (IASS) Вестник Академии: Информатика: Экология: Экономика. - Т. 6. - Часть 1. 2002. С.60-65.

125. Теляков, Э.Ш. К вопросу расчета динамики химико-технологической системы / Э.Ш. Теляков, Д.Г. Тукманов, А.Р. Бикмурзин, А.А. Хоменко, К.А. Мулюков // В сб. трудов 16-ой Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-16». -2003. - Т. 3. - С.24-28.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Конструктивные характеристики основного оборудования для 1-ой схемы реализации процесса

Позиция Наименование Характеристика

Реакторный блок

Р-1 Реактор для гидратации окиси этилена Горизонтальный, кожухотрубчатый, восьмиходовой Диаметр - 2000 мм. Длина габаритная - 8160 мм. Л Поверхность теплообмена - 850 м Трубы - 34х2х6000 мм, 1200 шт.

Р-2 Реактор для выдержки реакционной массы до окончания реакции гидратации Горизонтальный, цилиндрический Объем - 12,5 м3 Диаметр - 1400 мм. Длина габаритная - 8170 мм

Блок выпаривания

К-1 Выпарной аппарат Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-Р - 13 единиц Внутренний диаметр корпуса - 4000 мм. Диаметр сепарационной зоны - 4500 мм. Поверхность теплообмена - 507м2 Теплообменные трубки - 38х2х5000-950 шт.

К-2 Выпарной аппарат Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-Р - 6 единиц Внутренний диаметр корпуса - 2600 мм. Диаметр сепарационной зоны - 3600 мм. Поверхность теплообмена - 634м2 Теплообменные трубки - 38х2х5000-1186 шт.

К-3 Выпарной аппарат Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-Р - 8 единиц Внутренний диаметр корпуса - 2200 мм. Диаметр сепарационной зоны - 3200 мм. Л Поверхность теплообмена - 634м

Теплообменные трубки - 38x2x5000 -1186 шт.

ПЭУ-1 Двухступенчатая пароэжекторная вакуумная установка 125x80 ПЭУ 10-20 Производительность - 125 м /ч Остаточное давление на всасе - 0,1 кгс/см2

Блок фракционирования

К-4 Колонна для удаления остаточной воды из упаренной реакционной смеси Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-Р- 22 единиц Внутренний диаметр корпуса - 1800 мм.

К-5 Колонна для выделения моноэтиленгликоля (МЭГ) Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-РБ - 12 единиц Тарелка ТСК-РЦ - 11 единиц Внутренний диаметр корпуса - 4500 мм.

К-6 Колонна для отгона остаточного этиленгликоля Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка ТСК-Р- 15 единиц Внутренний диаметр корпуса - 2800 мм.

К-7 Колонна для выделения диэтиленгликоля (ДЭГ) Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка клапанная I - 20 единиц Внутренний диаметр корпуса - 1800 мм.

ПЭУ-2 Трехступенчатая пароэжекторная вакуумная установка ПЭУ 25х40 10-20 Производительность - 25 м3/ч Остаточное давление на всасе - 0,053 кгс/см2

ПЭУ-3 Двухступенчатая пароэжекторная вакуумная установка пэу 50x5 10-20 Производительность - 50 м /ч Остаточное давление на всасе - 0,006 кгс/см2

ПЭУ-4 Пятиступенчатая пароэжекторная вакуумная установка ПЭУ 32x1 10-20 Производительность - 32 м /ч Остаточное давление на всасе - 0,0013 кгс/см2

Двухступенчатая пароэжекторная вакуумная установка 20х5

'З

Производительность - 20 м /ч Остаточное давление на всасе - 0,006

кгс/см2

ПЭУ

10-20

Приложение 2. Конструктивные характеристики основного оборудования для 2-ой схемы реализации процесса

Позиция Наименование Характеристика

Реакторный блок

Т-1 Подогреватель сырья Горизонтальный, кожухотрубчатый, двухходовой Диаметр - 500 мм. Поверхность теплообмена - 70,8 м2 Трубы - 20х2х5000 мм, 230 шт.

Т-2 Подогреватель сырья 1 -ой ступени Горизонтальный, кожухотрубчатый, двухходовой Диаметр - 550 мм. Л Поверхность теплообмена - 81,3 м Трубы - 20х2х5000 мм, 264 шт.

Т-3 Подогреватель сырья 2-ой ступени Горизонтальный, кожухотрубчатый, двухходовой Диаметр - 400 мм. Поверхность теплообмена - 49,3 м2 Трубы - 20х2х5000 мм, 160 шт.

Р-1 Реактор синтеза этиленгликолей Диаметр - 400 мм. Длина - 164000 мм.

Блок выпаривания

К-1 Выпарная колонна Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 12 единиц Внутренний диаметр корпуса -1400 мм.

К-2 Выпарная колонна Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 8 единиц Диаметр - 1400 мм.

К-3 Выпарная колонна Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 8 единиц Диаметр - 1500 мм.

К-4 Выпарная колонна Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 8 единиц Диаметр - 1800 мм.

К-5 Выпарная колонна Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 10 единиц Диаметр - 2600 мм.

ПЭУ-1 Пароэжекторная установка Производительность - 101 м /ч Остаточное давление на входе -130 мм.рт.ст.

Блок фракциони рования

К-6 Колонна для удаления остаточной воды из упаренной реакционной смеси Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve -28 единиц Диаметр - 1900 мм.

К-7 Колонна для выделения моноэтиленгликоля (МЭГ) Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 13 единиц Диаметр - 2400 мм.

К-8 Колонна для отгона остаточного моноэтиленгликоля (МЭГ) Колонна ректификационная тарельчатая Тарелка Provalve - 24 единиц Диаметр - 1100 мм.

Приложение 3. Листинг внешней управляющей программы для моделирования 2-х колонной системы выделения МЭГ (К-2, К-3 для 2-ой

схемы)

Sub Run_calculation()

Dim strlnfo As Object

Dim untlnfo As Object

Set strlnfo = CC6.GetStreamInfo

Set untlnfo = CC6.GetUnitOpInfo

Dim UnitA(1 To 1) As Integer

Dim UnitB(1 To 1) As Integer

Dim UnitC(1 To 1) As Integer

UnitA(1) = 1 ' Колонна К-2

UnitB(1) = 2 ' Колонна К-3

UnitC(1) = 3 ' Смеситель

Dim StrID(1 To 8) As Integer

StrID(1) = 1

StrID(2) = 2

StrID(3) = 3

StrID(4) = 4

StrID(5) = 5

StrID(6) = 6

StrID(7) = 7

StrID(8) = 8

' Давление в колонне 1

Dim P1min, P1max, StepP1, NoP1, P1Act As Single P1min = Worksheets(мЛист2м).Cells(2, 2).Value

P1max = Worksheets('^CT2").Cens(2, 3).Value StepP1 = WorksheetsC^CT2").Cens(2, 4).Value NoP1 = WorksheetsC^CT2").Cens(2, 5).Value ' Давление в колонне 2

Dim P2min, P2max, StepP2, NoP2, P2Act As Single P2min = WorksheetsC'-nnrcS'^Cells^, 2).Value P2max = WorksheetsC'-nH^S'^CeUs^, 3).Value StepP2 = WorksheetsC^CT2").Cens(3, 4).Value NoP2 = WorksheetsC^CT2").Cens(3, 5).Value ' Число тарелок 1

Dim S1min, S1max, StepS1, NoS1, NoSS1 As Single S1min = WorksheetsC'-nnrcS'^Cells^, 2).Value S1max = WorksheetsC^CT2").Cens(4, 3).Value StepS1 = WorksheetsC^CT2").Cens(4, 4).Value NoS1 = WorksheetsC^CT2").Cens(4, 5).Value ' Число тарелок 2

Dim S2min, S2max, StepS2, NoS2, NoSS2 As Single S2min = WorksheetsC'-nn^S'^CeUs^, 2).Value S2max = WorksheetsC^CT2").Cens(5, 3).Value StepS2 = WorksheetsC^CT2").Cens(5, 4).Value NoS2 = WorksheetsC^CT2").Cens(5, 5).Value ' МЭГ в кубе D-2620

Dim X1min, X1max, StepX1, NoX1, X1Act As Single X1min = WorksheetsC'-nH^S'^CeUs^, 2).Value X1max = WorksheetsC^CT2").Cens(6, 3).Value

StepX1 = Worksheets(мЛист2м).Cells(6, 4).Value NoX1 = Worksheets(мЛист2м).Cells(6, 5).Value ' МЭГ в дистилляте D-2630

Dim X2min, X2max, StepX2, NoX2, X2Act As Single

X2min = Worksheets(мЛист2м).Cells(7, 2).Value

X2max = Worksheets(мЛист2м).Cells(7, 3).Value

StepX2 = Worksheets(мЛист2м).Cells(7, 4).Value

NoX2 = Worksheets(мЛист2м).Cells(7, 5).Value

Dim ParID(1 To 24) As Integer

ParID(1) = 1 ' температура

ParID(2) = 6 ' общий массовый расход

ParID(3) = -801 ' массовая доля воды

ParID(4) = -802 ' массовая доля МЭГ

ParID(5) = -803 ' массовая доля ДЭГ

ParID(6) = -804 ' массовая доля ТЭГ

ParID(7) = 2 ' число тарелок в колонне

ParID(8) = 3 ' номер тарелки питания

ParID(9) = 12 ' давление в колонне

ParID(10) = 14 ' перепад давления в колонне

ParID(11) = 40 ' тепловая мощность в конденсаторе

ParID(12) = 41 ' тепловая мощность в кипятильнике

ParID(13) = 8 ' номер тарелки бокового отгона

ParID(14) = 22 ' концентрация ДЭГ в кубе

ParID(15) = 32 ' концентрация МЭГ в боковом погоне

ParID(16) = -201 ' массовый расход воды

ParID(17) = -202 ' массовый расход МЭГ

ParID(18) = -203 ' массовый расход ДЭГ

ParID(19) = -204 ' массовый расход ТЭГ

ParID(20) = 112 ' расход флегмы

ParID(21) = 9 ' объемный расход

ParID(22) = 10 ' плотность

ParID(23) = 17 ' содержание МЭГ в дистилляте

ParID(24) = 55 ' температуры верха колонны

Dim Run, check As Integer

Dim SS1, SS2, SS3, SS4, l, m, p, n, t, z As Long

Dim i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, i8, i9, i10 As Long

Dim MF(1 To 100) As Single

Dim Sa1, S1act, Sa2, S2act As Single

Dim strJobName As String

Dim retflag As Boolean

Dim Y(1 To 6) As Single

For i1 = 1 To NoP1

P1Act = P1min + StepP1 * (i1 - 1)

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitA(1), ParID(9), P1Act)

For i2 = 1 To NoP2

P2Act = P2min + StepP2 * (i2 - 1)

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitB( 1), ParID(9), P2Act)

For i3 = 1 To NoX1

X1Act = X1min + StepX1 * (i3 - 1)

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitA(1), ParID(14), X1Act)

For i4 = 1 To NoX2

X2Act = X2min + StepX2 * (i4 - 1)

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitB(1), ParID(15), X2Act)

For i5 = 1 To NoS1

S1act = S1min + StepS1 * (i5 - 1)

Sa1 = S1act - 2

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitA(1), ParID(7), S1act)

For i6 = 1 To NoS2

S2act = S2min + StepS2 * (i6 - 1)

Sa2 = S2act - 2

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitB(1), ParID(7), S2act) For i7 = 1 To 7

551 = i7 + 1

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitA(1), ParID(8), SS1) For i8 = 1 To Sa2

552 = i8 + 1

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitB(1), ParID(8), SS2) For i9 = 1 To 6

553 = i9 + 1

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitA(1), ParID(13), SS3) For i10 = 1 To Sa2

554 = i10 + 1

check = untInfo.PutUnitOpParInCurUserUnit(UnitB(1), ParID(13), SS4)

For n = 1 To 5

Run = CC6.SSRunSelectedUnits(UnitA) Run = CC6.SSRunSelectedUnits(UnitB) Run = CC6.SSRunSelectedUnits(UnitC) Next n

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit MF(4) = MF(1) - MF(2) - MF(3) check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit

MF(1), ParID(2), StrID(1)) MF(2), ParID(2), StrID(4)) MF(3), ParID(2), StrID(8))

MF(5), ParID(1), StrID(4)) MF(6), ParID(2), StrID(4)) MF(7), ParID(3), StrID(4)) MF(8), ParID(4), StrID(4)) MF(9), ParID(5), StrID(4)) MF(10), MF(11), MF(12), MF(13), MF(14), MF(15), MF(16), MF(17), MF(18), MF(19), MF(20), MF(21), MF(22),

), ParID(6), StrID(4))

), ParID(1), StrID(5))

), ParID(2), StrID(5))

), ParID(3), StrID(5))

), ParID(4), StrID(5))

), ParID(5), StrID(5))

), ParID(6), StrID(5))

), ParID(1), StrID(7))

), ParID(2), StrID(7))

), ParID(3), StrID(7))

), ParID(4), StrID(7))

), ParID(5), StrID(7))

), ParID(6), StrID(7))

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(23), ParID(1), StrID(8 )

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(24), ParID(2), StrID(8 )

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(25), ParID(3), StrID(8 )

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(26), ParID(4), StrID(8 )

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(27), ParID(5), StrID(8 )

check = strInfo.OTSGetStreamParInUserUnit(MF(28), ParID(6), StrID(8 )

check = untInfo.GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(29), ParID(11 , UnitA( 1))

check = untInfo .GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(30), ParID(12 , UnitA( 1))

check = untInfo.GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(31), ParID(20 , UnitA( 1))

check = untInfo.GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(32), ParID(11 , UnitB( 1))

check = untInfo .GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(33), ParID(12 , UnitB( 1))

check = untInfo.GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(34), ParID(20 , UnitB( 1))

check = untInfo .GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(41), ParID(24 , UnitA( 1))

check = untInfo.GetUnitOpParInCurUserUnit(MF(42), ParID(24 , UnitB( 1))

Next i10 Next i9 Next i8 Next i7 Next i6 Next i5 Next i4 Next i3 Next i2 Next i1 End Sub

Приложение 4. Акты об использовании результатов диссертационной работы и свидетельство о регистрации программы

В Диссертационный совет Д 212.080.15 Казань, ул. Карла Маркса, д.68

СПРАВКА

о практическом использовании результатов диссертационной работы Латыйпова Рамиля Минехатовича, представленной на соискание ученой

степени кандидата технических наук, «Анализ и оптимизации аппаратурно - технологического оформления производств гликолей методом гидратации окиси этилена»

Результаты проведенного автором исследования показателей действующих производств гликолей методом некаталитической гидратации окиси этилена, характеризующихся существенными отличиями в их аппаратурно - технологическом оформлении, выявленные характеристики как отдельных аппаратов, так и автономных блоков, представляют несомненный практический и научный интерес и будут использованы ИВЦ «ИНЖЕХИМ» в работах по оптимизации технологических режимов работы действующих производств и в задачах их модернизации (реконструкции).

Развиваемый автором подход к моделированию сложных химико -технологических процессов в средах универсальных моделирующих программ (УМГ1) и разработанное специальное программное обеспечение для управления процедурами идентификации математических моделей и проведения численных экспериментов, на которые получено свидетельство об их государственной регистрации, также приняты на вооружение в нашей организации.

Основные результаты исследования не ограничиваются рамками исследованного процесса, а могут быть использованы и для целого ряда родственных производств (получение этаноламинов, блоки производства стирола и др.).

Директор ИВЦ «ИВЦ ИНЖЕХИМ д.т.н., профессор

М. И. Фарахов

КАЧЕСТВО точно В СРОИ

420073, РТ, г. Казань, ул. Гвардейская, д. 45а [phone]

www.tl-sys.ru

ООО «СВУ» - системы верхнего уровня

[e-mail]

ИНН 1660121412 КПП 166001001

Комплексное проектирование, доведение до норм ПБ объектов химии и нефтехимии

об использовании результатов исследований, проведенных в Казанском национальном технологическом университете (КНИТУ) под руководством

проф. Э.Ш.Телякова и представленных в кандидатской диссертации P.M. Латыйпова «Анализ и оптимизации аппаратурно - технологического оформления производств гликолей методом гидратации окиси этилена»

Организация процесса разделения смесей оргпродуктов в режиме сверхчеткой ректификации по двухколонной схеме, исследованная в работе P.M. Лаитыйпова» на примере разделения гликолевых смесей с получением дистиллятного продукта чистотой превышающей 99,9%, представляет большой практический интерес и объясняет ряд специфических эффектов, присущих этой схеме разделения.

ООО «СВУ» использовал эти результаты при разработке электронных тренажеров для обучения технологического персонала соответствующих производств приемам безопасной и эффективной эксплуатации данных установок. Алгоритм управления этим процессом, предложенный в диссертации P.M.Латыйпова, было использован в динамической модели реальной производственной ректификационной установки. Эффективность алгоритма при этом была подтверждена. Это позволяет использовать разработанную модель и в качестве имитатора реакции установки на внешние возмущения (изменение расходов и составов сырья, характеристик тепло- и хладоагентов и пр.), что в свою очередь дает основания для использования данного имитатора для настройки современных распределенных систем управления (РСУ).

Исх. № С-1812-214 от 04.12.2018

В Диссертационный совет Д 212.080.15 Казань, ул. Карла Маркса, д.68

СПРАВКА

Директор

Шагидуллин Л.Ф.

Исп. Мухаметзянов А.И. [phone]

Акционерное общество

«Волжский научно-исследовательский институт углеводородного сырья»

(АО «ВНИИУС»)

о практическом использовании результатов диссертационной работы «Анализ и оптимизации аппаратурно - технологического оформления производств гликолей методом гидратации окиси этилена»,

представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, Латыйповым Рамилем Минехатовичем

Развитие методических приемов исследования сложных химико -технологических систем, в которых одновременно протекают несколько взаимосвязанных и взаимовлияющих технологических процессов, среди которых зачастую невозможно выделить ключевой, представляет сложную проблему. Разработанное в диссертации Р. М. Латыйпова специальное программное обеспечение, позволяющее в определенной мере формализовать эту задачу в среде универсальных моделирующих программ (СНЕМСАО, ХУБУБ, ...), принято к использованию в АО ВНИИУСе для расчетного исследования вновь разрабатываемых процессов очистки и разделения углеводородного сырья, а также для оптимизации режимов работы действующих установок.

Также для АО ВНИИУСа большой интерес представляет раздел работы, связанный с разработкой рекомендаций по разделению многокомпонентных смесей в режиме сверхчеткой ректификации с использованием двухколонных схем. Эти результаты и рекомендации приняты АО ВНИИУСом и будут в дальнейшем использованы при разработке новых технологических процессов.

Отзыв подготовил:

Зав.лабораторией технологии

Д 212.080.15 Казань, ул. Карла Маркса, д.68

СПРАВКА

Нефтепереработки,к.т.н.

Р.Г.Шакирзянов