Назанский Сергей Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры основного органического синтеза
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Sergey L. Nazanskiy, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of the Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
Солохин Аркадий Викторович, доктор технических наук, профессор кафедры основного органического синтеза
119571, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Arkadiy V. Solokhin, Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Chair of Chemistry and Technology of Basic Organic Synthesis
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
Objectives. The problem of optimizing chemical flow sheets according to energy costs associated with recycling flows is at present quite relevant. The current article investigates the influence of temperature conditions on the recycle flow rate, securing the specified conversion of the recycled flow sheet “reactor – separation unit.”
Methods. The study’s main method is the mathematical simulation of a recycled flow sheet based on material balance and chemical kinetics equations. This model assumes that the separation unit can form the recycle and outlet flows of any specified compositions.
Results. The mathematical model recycle flows provides the full reagent conversion of recycled flow sheet depends on the reactor type and the temperature conditions in it. It was established that the dependence of the recycle flow rate on the reactor temperature for endothermic reactions has monotonously decreasing shape. The most interesting are exothermic reactions for which the dependence of the recycle flow rate on the reactor temperature curve has a minimum. It is proved that the “reactor – separation unit” system with the plug flow reactor has lower optimal recycle flow rate than the recycled system with the continuous stirred tank reactor. For the adiabatic reactor the dependence of total conversion recycle flow rate on the inlet reactor temperature was investigated. It has been proven that the optimal recycle flow rate is equal to the minimum recycle flow rate for total conversion in the “reactor – separation unit” system.
Conclusions. It has been established that isothermal operation conditions are the best in terms of the recycle flow rate, securing the specified conversion for the system.
Цели. Исследование влияние температурного режима в реакторе на величину рецикла, обеспечивающего заданную конверсию в рециркуляционной системе «реактор – блок разделения».
Методы. Математическое моделирование на основе уравнений материального баланса и химической кинетики. Предполагается, что блок разделения может создавать рецикл и выходной поток любого заданного состава.
Результаты. В вычислительном эксперименте определены величины рециклов, обеспечивающие 100%-ную конверсию в системе в зависимости от типа реактора и температурного режима в нем. Было установлено, что для эндотермических реакций зависимость величины рецикла от температуры имеет монотонно убывающий характер. Наибольший интерес представляет случай экзотермических реакций, для которых зависимость рецикла от температуры имеет вид кривой с минимумом. Показано, что для случая реактора идеального вытеснения оптимальный рециркулирующий поток меньше, чем для случая реактора идеального смешения. Для случая адиабатического реактора исследована зависимость рецикла, обеспечивающего 100%-ную конверсию в системе от температуры на входе в реактор. Установлено, что оптимальной является некоторая минимальная температура, ниже которой 100%-ная конверсия не может быть достигнута.
Заключение. Изотермический режим в реакторе идеального вытеснения является наилучшим с точки зрения величины рецикла, обеспечивающей заданную конверсию в системе «реактор – блок разделения».
The authors declare that there are no conflicts of interest present.