РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ УЗЛОМ КОНТАКТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМАЛИНА ПОДАЧЕЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПОТОКА ВОЗДУХА
Представлены результаты исследования распределенной по высоте и сечению контактного слоя подачи воздуха на процесс синтеза формальдегида на пемзосеребряном катализаторе. Методом вычислительного эксперимента на математической модели, представляющей собой замкнутую систему дифференциальных уравнений материального и теплового балансов на зерне и в слое катализатора, и опытным путем на лабораторной установке показано, что введение в слой катализатора дополнительного потока воздуха, распределенного по сечению слоя, с количеством кислорода 0-10 % от количества кислорода основного потока воздуха позволяет варьировать состав формалина в пределах: по метанолу 0,7-3,7 %, по формальдегиду 37-39 %. При этом появляется возможность увеличить общую конверсию и выход формальдегида на 3-5 %. Селективность (избирательность) образования формальдегида при подаче дополнительного воздуха не уменьшилась (осталась практически постоянной) и составила 92 %. Максимальный выход формальдегида наблюдается при вводе дополнительного воздуха в контактный слой на уровне 2/3 высоты слоя от места ввода реакционной смеси. Совпадение результатов вычислительного и лабораторного экспериментов при воспроизводимости последнего позволяет заключить, что использованная модель адекватна исследуемому процессу, а полученные закономерности для серебряного катализатора не зависят от масштаба аппарата и могут быть использованы для совершенствования промышленных процессов синтеза формальдегида. Методом регрессионного анализа результатов вычислительного эксперимента на математической модели статики контактного аппарата получена модель процесса синтеза формальдегида при подаче дополнительного количества воздуха в слой катализатора. С использованием метода линейного программирования проведена оптимизация процесса синтеза формальдегида. Установлено, что целевая функция - выход формальдегида достигает мак- симума в свой области определения при минимальном соотношении расходов дополнительного и основного потоков воздуха и максимальном расходе дополнительного потока воздуха. Предложен способ управления процессом контактирования подачей дополнительного количества воздуха в слой катализатора, позволяющий увеличить выход формальдегида на 3-5 %, снизить температуру процесса на 20-30 К, увеличить пробег катализатора.