Исследование процесса пиролиза фракции 60—95°с лугенецкого газового конденсата с применением симплексного метода планирования Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 274 1976

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА ФРАКЦИИ 60—95°С ЛУГЕНЕЦКОГО ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА С ПРИМЕНЕНИЕМ СИМПЛЕКСНОГО МЕТОДА ПЛАНИРОВАНИЯ

М. Д. МЕДВЕДЕВ, С. И. СМОЛЬЯНИНОВ, А. В. КРАВЦОВ

(.Г1ре.дста©лота научяо-методическим сешшаром органических кафедр химико-технологического факультета)

На лабораторной установке с реактором проточного типа проведено исследование пиролиза фракции 60—95° С конденсата Лугинецкого месторождения. Цель исследований — нахождение «этиленового» режима и опробование симплексного метода планирования в исследованиях подобного типа.

Методика симплексного планирования подобрана по литературе [1, 2]. В табл. 1 показаны исходные уровни и интервалы их варьирования. По исходным уровням и интервалам варьирования спланирована

Таблица 1(

Основной уровень и интервалы варьирования планируемых экспериментов

Варьируемые параметры

Основной уровень

Интервалы варьирования

Температура на выходе

из реактора, °С 750 30

Разбавление водяным

паром, % весовые 30 20 Подача сырья в реактор, мл/мин 3,3 1

первая серия экспериментов. Это опыты 1, 2, 3, 4 в табл. 2. После проведения исходной серии опытов выявилось, что худшее значение критерия качества получено в третьем опыте (13,2% вес.). Худшая точка симплекса отбрасывается, а координаты новой — пятой точки, которая является отражением третьей, находятся по формулам [3]. Пятая точка с оставшимися образует новый симплекс (1, 2, 5, 4), центр которого смещен в сторону улучшения качества процесса. В пятом опыте выход этилена составил 27,2% вес.

Отражение худших точек продолжалось до пятнадцатого опыта, в котором численное значение критерия качества достигло 35,0% вес.

Затем следуют опыты 16, 17, 18 и 19, в которых выхода этилена меньше, кроме того, видно, что симплекс завращался, а это подтверждает положение о том, что достигнута область оптимума. Для проверки этого в центре последнего симплекса (симплекс 12, 8, 11, 15,) проведено четыре опыта. По результатам 20, 21, 22 и 23-го опытов найдено средне-

Таблица 2

Планирование экспериментов при исследовании фракции 60—95° С конденсата

Лугинецкого месторождения

Вершина опыта Исходный симплекс Отраженная точка Подача сырья, мл/мин. Разбавление паром, % вес Температура, ° С Выход этилена, % вес

1 1,2,3,4 1,50 40 760 20,1

2 1,2,3,4 — 1,50 20 760 20,4

о О 1,2,3,4 — 1,50 30 735 13,2

4 1,2,3,4 — 0,70 30 750 18,7

5 1,2,5,4 3 0,96 30 780 27,2

6 1,2,5,6 4 2,00 30 785 25,6

7 7,2,5,6 1 1,50 15 790 24,0

8 7,8,5,6 2 1,50 30 810 27,6

9 9,8,5,6 7 1,50 45 795 26,0

10 9,8,5,10 6 0,70 40 805 30,2

11 11,8,5,10 9 0,65 20 810 28,2

12 11,8,12,10 5 1,00 30 840 31,2

13 11,13,12,10 8 0,06 технологическое ограничение

14 12,8,10,14 11 1,50 45 825 27,9

15 12,8,11,15 10 1,45 15 835 35,0

16 12,16,11,15 8 0,60 15 845 27,0

17 12,8,15,17 11 1,40 30 845 29,6

18 18,8,11,15 12 1,40 15 795 21,1

19 11,8,19,12 15 0,62 40 800 28,6

20 12,8Д 1,15 — 1,20 25 825 27,4

21 12,8,11,15 — 1,20 25 825 26,8

22 12,8,11,15 — 1,20 25 825 27,2

23 12,8,11,15 — 1,20 25 825 27,1

арифметическое значение выходов этилена #о = 27,1% вес. При этом среднеквадратичное отклонение равно о(у) — 0,25. Таким образом, значение функции отклика в центре симплекса равно

уо= (27,1+0,25) % вес.

Ожидаемое значение ее, определяемое как среднеарифметическое по точкам последнего симплекса, равно г/с = 30,5% вес. Согласно методике [3, 4], разность (ус—уо) является мерой нелинейности поверхности отклика. В данном случае уо—г/о=30,5—27,1=3,4. Найденная величина намного больше значения среднеквадратичного отклонения показанного выше, это говорит о том, что поверхность отклика имеет значительную кривизну. Коэффициент Стьюдента, определенный по таблице [5], равен /а=3,182, рассчитанный ¿=27,2, второе значение намного больше первого, что подтверждает еще раз правильность найденных оптимальных параметров.

В результате проведенных исследований найдены параметры оптимального «этиленового» режима для фракции 60—95°С лугинецкого конденсата (опыт 15, табл. 2):

Температура на выходе из реактора —835°С.

Подача сырья —1,45 мл/мин.

Разбавление паром — 15% вес.

Рассчитанное время контакта составляет —0,4 сек.

Выводы

1. Проведено исследование пиролиза фракции 60—95°С конденсата Лугинецкого месторождения.

2. Показано, что симплексный метод планирования при исследованиях подобного типа дает хорошие результаты.

3. Найдены оптимальные параметры ведения «этиленового» режима, при заданной жесткости выход этилена составил 35,0% вес.

ЛИТЕРАТУРА

!. Налимов В. В., Чернов а Н. А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М., «Наука», 1965.

2. Новые идеи в планировании эксперимента. Под редакцией В. В. Н а л и м о в а. М., «Наука», 1969.

3.Горский В. Г., Бродский В. В.. «Заводская лаборатория», 7,831, 1965.

4. Н а л и м о в В. В. «Заводская лаборатория», 7, 854, 1966.

5. Р у м ш и с к и й Л. В. Математическая обработка результатов эксперимента.

М., «Наука», 1971.

5. Заказ № 2582.