CC BY
21
УДК. 66-5
Д. Н. Первов, А. А. Назаров, С. И. Поникаров
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ
ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ПОД ВАКУУМОМ
Ключевые слова: дегидрирование, вакуум, эксперимент, давление, углеводородное сырье, установка исследования процессов
дегидрирования.
Разработана методика проведения эксперимента на экспериментальной установке дегидрирования углеводородного сырья под вакуумом. Описан пошаговое проведение эксперимента. Данный алгоритм действий способствует протеканию эксперимента без причинения ущерба вреда здоровью исследователя и без ущерба материальным ценностям оборудования.
Keywords: dehydrogenating, vacuum, experiment, pressure, hydrocarbon feedstock, installation studies dehydrogenation processes.
The technique of the experiment on a pilot dehydrogenation of hydrocarbons under vacuum . Described step by step of the experiment. This algorithm favors the action of the experiment without harming injury researcher and without prejudice to the material values of the equipment.
Введение
Для проведения любого эксперимента необходим определенный алгоритм действий, который способствует правильному выполнению действий поставленного эксперимента, что соответствует проведению эксперимента без нарушений техники безопасности и минимизирует ошибки и аварийные ситуации при проведении опыта.
Для совершенно новых экспериментальных установок, которые не создавались ранее, нужно разработать определенную методику проведения эксперимента. Это обуславливается тем, что невозможно взять методику проведения опыта с аналогичных моделей. Поэтому разработали методику проведения эксперимента на экспериментальной установке дегидрирования под вакуумом.
На данной экспериментальной установке определяется влияние вакуума на степень конверсии и селективности при дегидрировании углеводородов.
Дегидрирование проводится не только под вакуумом, но ив присутствии катализатора КД-1. Исходным веществом для проведения эксперимента в экспериментальной установке предполагается применить нормальный бутан.
Методика проведения эксперимента
Вследствие того, что на селективность и степень конверсии процесса влияют множество технологических параметров (концентрация реагента, катализатор, время пребывания реагентов в реакционной зоне, условия проведения процесса: температура и давление в зоне реакции), то возникла необходимость в комбинации различных значений этих параметров и выборе только тех значений, которые позволяют при проведении эксперимента достигнуть максимальной
селективности и степени конверсии процесса.
Рис. 1 - Схема экспериментальной установки дегидрирования низших углеводородов под вакуумом, вид спереди (а), вид слева (б): 1, 2 - баллон (вход); 3 - греющая камера; 4 - реакционная камера; 5 - конденсатосборник; 6 - манометр METER ДМ02-100-1-М; 7 - опора; 8 - расходомер; 9 -термозащитная оболочка; 10 - насос для отбора проб вакуумсоздающей системы; 11 - пробоотборник; 12 - термопары; 13 - теплообменник; 14 - вход холодного теплоносителя;
15 - многооборотный вентиль для отбора проб;
16 - греющий элемент (нихромовая проволока);
17 - термозащитный саркофаг; 18 - многооборотный вентиль для регулирования давления; 19 - вентиль для дополнительного пробоотбора; 20 - вентиль, регулирующий подачу исходного сырья; 21 -вентиль для регулировки давления; 22 -безмасляный насос вакуумсоздающей системы; 23 - вентили пробоотборной линии для отбора проб
Поэтому эксперимент проводят при различных сочетаниях температур в зоне реакции в диапазоне от 450°С до 650 °С с шагом 50 °С и давлений в реакционной зоне в диапазоне от 0,1 атм. до 0,5 атм. с шагом 0,05 атм. Такие значения давлений и температур определяются расчетным путем в процессе эксперимента в зависимости от
температуры нагрева стенок нагревательной камеры и реактора.
Эксперимент проводят следующим образом:
1. Нагревательную систему и вакуумсоздающую систему (насосы 10 и 22) установки подключают к сети переменного тока, включают вакуумные насосы;
2. На баллоне 1, 2 для подачи исходной смеси в систему открывают вентили 20;
3. Изменением сопротивления трансформатора (на схеме не показаны), через который происходит подача напряжения на нихромовую проволоку, задается температура. Предварительно расчетным путем для достижения необходимой температуры в реакционной зоне определяется напряжение и сила тока. При помощи термопар ТХА (класс точности 1 (°С): ±1,5 от -40 °С до 375 °С; ±0.004xT от 375°С до 1000°С) 12, которые выводятся на щит КИП (на схеме не показан), измеряют температуру в реакционной камере;
4. На выходе из реакционной камеры вентилями 18, 21 устанавливают значение давления 0,1 атм.;
5. Достигают стабилизации давления на входе равным 0,1 атм., значение которого на входе контролируют по показаниям прибора измерителя ОВЕН УКТ-38 (класс точности 0,5), на выходе -давление измеряется манометром 6 (METER ДМ02-100-1-М, класс точности 1,5);
6. В реакционной зоне проводят отбор проб путем открытия вентилей 23 пробоотборной линии и вентиля 15 при достижении необходимого давления и температуры;
7. Пробы подвергают химическому анализу состава компонентов продуктов реакции;
8. Увеличивают давление на 0,05 атм. и переходят к пункту 6. (Далее происходит увеличения давления на входе в установку с шагом
0.05.атм. При достижении давления на входе 0,5 атм. переходят к пункту 9);
9. Увеличивают температуру на 50 °С и переходят к пункту 4, (Последовательно происходит увеличения температуры в реакционной зоне с шагом 50 °С. При достижении температуры 650 °С переходят к пункту 10);
10. По полученным данным химического анализа проб строятся таблицы степени конверсии при различной температуре и давлении.
Литература
1. Назаров А.А. Вакуумное дегидрирование / А.А. Назаров // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2012. - № 2. - С. 25.
2. Ахмадиев А.Л. Математическая модель нагрева реакционной смеси в процессе вакуумного дегидрирования углеводородов. / А.Л. Ахмадиев, В.П. Матвеев, А.А. Назаров, А.И. Гиниятулин // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2012. - № 10. - С. 2223.
3. Akhmadiev A.L. A mathematical model of heating of a reaction mixture in the process of vacuum dehydrogenation of hydrocarbons / A.L. Akhmadiev, V.P. Matveev, A.A. Nazarov, A.I. Giniyatulin // Chemical and Petroleum engineering. - 2013. - Vol. 48, Nos. 9-10. - P. 618 - 620.
4. Panchenko V.I., Magaril Y.F., Nazarov A.A., Shpaner Y.S. Gimranov R.G., Aerodynamic gas gates for flare units. Chemical and Petroleum Engineering, 2009.
5. Magaril Ya.F., Nazarov A.A., Shpaner Ya.S., Gimranov R.G. Special torch heads, Chemical and Petroleum Engineering, 2009.
© Д. Н. Первов - магистр каф. машин и аппаратов химических КНИТУ, [email protected] ; А. А. Назаров - к-т. техн. наук, доц. той же кафедры, [email protected]; С. И. Поникаров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. машин и аппаратов химических КНИТУ.
© D. N. Pervov - M.Sc. student of the department "Mechanical Engineering For Chemical Industry", KNRTU, [email protected]; A. A. Nazarov - Ph.D., ass. professor in the same department, [email protected]; S. 1 Ponikarov - Doctor of Technikal Sciences, professor of department "Mechanical Engineering For Chemical Industry", KNRTU.
