2. Цель и задачи

Целью работы является создание и анализ модели процесса изомеризации пентана в колонне реакционно-ректификационного типа.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проведение анализа статики совмещённого процесса изомеризации пентана;

2. Создание математической модели процесса;

3. Проведение экспериментов на лабораторной установке изомеризации пентана в колонне реакционно-ректификационного типа;

4. Сопоставление данных, полученных на математической модели и данных, полученных в ходе эксперимента на лабораторной установке.

3. Экспериментальная часть

   1. Анализ статики нсррп изомеризации пентана

Анализ статики НСРРП является общим методом решения поставленной задачи, он создает необходимую научную основу для моделирования процесса.

Принимаемые ограничения характеризуют модель совмещенного процесса, которой оперируют, проводя анализ статики НСРРП изомеризации пентана:

1. Химические превращения являются двухсторонними; для упрощения принимаем, что протекает только одно химическое превращение.

2. Имеет место согласование производительностей химической и разделительной составляющих, что обеспечивает достижение прогнозируемой степени превращения.

3. В общем случае аппарат имеет тройственную структуру по зонам (или состоит из нескольких аппаратов имеющих тройственную структуру): средняя часть – реакционно-ректификационная, верхняя (укрепляющая) и нижняя (исчерпывающая) части – чисто ректификационные.

При принятых условиях анализ статики НСРРП базируется на наиболее полно разработанном термодинамико-топологическом анализе четкой ректификации.

При этом исходят из следующего представления о совмещенном процессе:

Незакрепленный состав фактически разделяемой в НСРРП реакционной (псевдоисходной смеси) располагается на некотором единственном многообразии химического взаимодействия [8].

1. Определение многообразия химического взаимодействия (мхв) для нсррп изомеризации нормального пентана

МХВ - геометрическое место точек составов псевдоисходных смесей, для некоторого состава исходной смеси.

Линия химического взаимодействия соответствует совокупности всех стационарных состояний НСРРП от начального до предельного при произвольном выборе на ней состава исходной смеси [8].

Для реакции изомеризации линия химического взаимодействия безотносительно к двусторонности реакции (т.е. при рассмотрении как прямой, так и обратной реакции) совпадает полностью с концентрационным симплексом, т.е. с единичным отрезком прямой .

Рисунок 2 – Многообразие химического взаимодействия для реакции изомеризации нормального пентана

1. Определение принципиальной протяженности реакционной зоны

В анализе статики НСРРП протяженность реакционной зоны определяется не количественно, а качественно. Для возможности использования в НСРРП реакционной зоны конечной протяженности, необходимо выполнить правила о принципиальной протяженности реакционной зоны:

1. Если предельное стационарное состояние соответствует неполному превращению всех реагентов, то оно достигается при конечной протяженности реакционной зоны;

2. Если предельное стационарное состояние соответствует полному превращению хотя бы одного из реагентов, то оно достигается при конечной протяженности реакционной зоны тогда, когда качественные составы фракций, прогнозируемых в процессе, и составы фракций, которые могут быть получены путем чистого разделения (ректификации) смеси, составленной из всех компонентов реакционной системы одинаковы.

Для реакционной зоны R предельное состояние соответствует полному превращению н-пентана в изопентан, данное правило выполняется.

Следовательно, при заданном варианте организации НСРРП реакционная зона Rимеет конечную протяженность.

Проведя анализ статики НСРРП изомеризации нормального пентана, можно синтезировать принципиальную схему процесса (рисунок 3).

Рисунок 3 – Принципиальная схема процесса изомеризации пентана в колонне реакционно-ректификационного типа