Главная -> Словарь

Физического разделения

В настоящее время метода физического моделирования используются для нахождения границ деформации коэффициентов, входящих в уравнения математической модели, и установления адекватности модели изучаемому объекту. Математическое и физическое моделирование хорошо дополняют друг друга в комбинированном методе моделирования. При этом трудность

формализации математического описания отдельных стадий процесса решается путем физического моделирования и наоборот.

Действительно, объекты природы наиболее универсально отображаются в виде математических моделей *. Но физическое и математическое моделирование физико-химических процессов нельзя осуществить независимо друг от друга. Математическое описание и математическая модель появляются в результате физического моделирования процессов. Поскольку математическое моделирование не является самоцелью, а служит средством для оптимального проведения процесса, результаты его используются для создания оптимального физического объекта. Исследования на этом объекте позволяют проверить результаты математического моделирования и улучшить математическую модель для решения новых задач. Ясно, что как математическое, так и физическое моделирование есть только этапы единого процесса — моделирования, цель которого — решение технических задач.

Обычно методы теорий размерностей и подобия относят к методам физического моделирования. Однако они, как и любые другие методы моделирования, основаны на сочетании экспериментальных и расчетных исследований. Теория размерностей используется для постановки и обобщения результатов экспериментальных исследований, когда по каким-либо причинам создание математического описания на основе уравнений балансов вызывает затруднения. При этом целью исследования является не нахождение оптимальных условий , а получение уравнений для расчета коэффициентов, характеризующих гидродинамику, тепло- и массоперенос. Эти уравнения обычно предполагается использовать при проектировании подобных систем. Методы теории размерностей позволяют упростить исследование и сделать его более общим за счет перехода от размерных переменных к полученным из них безразмерным комплексам.

Третья теорема подобия устанавливает следующие правила физического моделирования: оригинал и модель должны быть геометрически подобны; процессы в модели и оригинале должны относиться к одному классу и описываться одинаковыми дифференциальными уравнениями; начальные и граничные условия для модели и оригинала должны быть подобны; определяющие безразмерные критерии должны быть равны для модели и оригинала.

Увеличение числа установок гидрокрекинга и их суммарной мощности привлекли внимание исследователей к изучению физико-химических закономерностей процесса. Действительно, большинство реакционных устройств для проведения гидрокрекинга в одну или две ступени представляет собой многосекционные адиабатические аппараты с промежуточными вводами водород-содержащего газа. Определение оптимального распределения объемов катализатора по секциям, потоков сырья и водород-содержащего газа не может быть выполнено обычными методами физического моделирования и требует проведения точных количественных расчетов на основе изучения химизма процесса, его кинетических закономерностей, термодинамических параметров.

4. Возможности физического моделирования .... 27 Литература ................ 34

Третья теорема подобия устанавливает следующие правила физического моделирования: оригинал и модель должны быть геометрически подобны; процессы в модели и оригинале должны относиться к одному классу и описываться одинаковыми дифференциальными уравнениями; начальные и граничные условия для модели и оригинала должны быть подобны; определяющие безразмерные критерии должны быть равны для модели и оригинала.

4. ВОЗМОЖНОСТИ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Ниже рассмотрена методика физического моделирования.

Исследуем возможность физического моделирования этого процесса на основе теории подобия. Будем считать, что давление в трубе постоянно

Перегонка — это процесс физического разделения нефти и газов на фракции , различающиеся друг с т друга и от исходной смеси по температурным пределам кипения. По способу проведения процесса различают г ростую и сложную перегонку.

С4). Для разрешения подобных задач необходимо выделять эти изолированные группы, анализируя затем в отдельности каждую. Этого можно достигнуть или фракционированной адсорбцией тазов силикагелем или активированным углем, или перегонкой сжиженного газа. Дробная адсорбция до сих пор не может иметь аналитического характера, хотя применение интерферометра оказывает здесь громадные услуги, позволяя точно отмечать смену одного газа другим. Зато большое аналитическое значение приобрели методы физического разделения газов путем фракционировки. Предложено

Принципиальное отличие гидрогенизационных процессов от всех прочих процессов производства ,масел состоит в том, что они обеспечивают необходимое качество масла не удалением малоценных или вредных компонентов, а их химическим преобразованием. Во всех описываемых процессах химические превращения сырья осуществляются под действием водорода в присутствии катализатора при повышенных температуре и давлении. Направленные химические преобразования содержащихся в сырье нежелательных соединений дают возможность повысить выход масел за счет образующихся из этих соединений продуктов. Исключение процессов физического разделения позволяет избежать получения малоценных побочных продуктов, например концентратов тяжелых ароматических углеводородов и смол. Все побочные продукты гидротенизационных процессов масляного направления находят квалифицированное применение. Высокие выход масел и качество основных и побочных продуктов обеспечивают экономическую эффективность этих процессов.

Принципиальное отличие гадрогенизационных процессов от всех прочих процессов производства масел состоит в том, что они обеспечивают необходимое качество масла не удалением малоценных или вредных компонентов, а их химическим преобразованием. Во всех описываемых процессах химические превращения сырья осуществляются под действием водорода в присутствии катализатора при повышенных температуре и давлении. Направленные химические преобразования содержащихся в сырье нежелательных соединений дают возможность повысить выход масел за счет образующихся из этих соединений продуктов. Исключение процессов физического разделения позволяет избежать получения малоценных побочных продуктов, например концентратов тяжелых ароматических углеводородов и смол. Все побочные продукты гидрогенизащионных процессов масляного направления находят квалифицированное применение. Высокие выход масел и качество основных и побочных продуктов обеспечивают экономическую эффективность этих процессов.

В основе технологии первичной перегонки нефти лежит перегонка — процесс физического разделения нефти на составные части, именуемые фракциями. Перегонка осуществляется различными способами частичного выкипания нефти, отбора и конденсации образовавшихся паров, обогащенных легколетучими компонентами, в качестве дистиллятных фракций. По способу проведения процесса перегонка делится на простую и сложную.

Показатели производства масел, основанного на процессах физического разделения , зависят прежде всего от качества сырья. При использовании такой технологии в целевую продукцию могут быть вовлечены только те компоненты, которые имеются в сырье. В настоящее время, в связи со все возрастающим дефицитом нефтей с высоким потенциальным содержанием высококачественных масляных компонентов, все большее значение приобретают разработка и внедрение в производство масел гидрокаталитических процессов, позволяющих целенаправленно изменять химическую структуру углеводородов и гетероорганических соединений, содержащихся в нефтяных фракциях.

Производство органических веществ зародилось очень давно, но первоначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья, состоявшей в выделении ценных веществ пли их расщеплении - Органический синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравнительно простых, зародился в середине XIX века на основе побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших ароматические соединения. Затем, уже в XX веке как источники органического сырья все большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транспорт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья главным образом и базируется промышленность органического синтеза. В процессах их физического разделения, термического или каталитического расщепления получают пять главных групп исходных веществ для синтеза многих тысяч других соединений:

Преимущество гидрогенизационных методов производства масел по сравнению с методами их селективной очистки заключается в более высоком индексе вязкости и большем выходе масел. Кроме того, гидрогенизационные методы характеризуются сравнительной простотой технологической схемы и главное — ее гибкостью. Отсутствие процессов физического разделения масляных дистиллятов позволяет избежать образования малоценных побочных продуктов, таких, как экстракты высококипящих ароматических углеводородов.

Поэтому для полного анализа нефтяных газов пользуются сочетанием двух методов: физического разделения смеси на узкие фракции по температурам кипения и определения непредельных углеводородов и других примесей в узких фракциях методами поглощения, например этилена во фракции С2, пропилена и Ш8 — во фракции С3 и т. д.

Успешное решение структурно-молекулярных вопросов во многом зависело от разработки эффективных методов разделения смол и асфальтенов — этих сложных гетерогенных смесей, на более простые группы близких по составу и строению веществ. Еще Д. И. Менделеев настойчиво пропагандировал и сам применял в своих опытах физические методы разделения и исследования нефтей. В статье «По нефтяным делам», опубликованной в 1885 г., он писал, что «...химический состав нефти не может быть иначе определяем, как при помощи первоначального физического разделения составных начал нефти на основании их летучести и различия в температуре кипения, растворимости и тому подобных свойств» . и далее: «...я убедился, что важнейший и новый материал лабораторные точные исследования нефти могут дать именно со стороны физического анализа нефти» .

Авторы другой работы , комбинируя методы физического разделения, масс- и ультрафиолетовой спектрометрии, выделили в сырье и исследовали влияние на результаты процесса крекинга следующих девяти углеводородных составляющих: нормальные и изопарафины, моно- и пентациклические парафины, а также мо-но-, би-, три-, тетра- и пентациклическая ароматика. Предложенные математические модели выписаны для фиксированного режима работы реактора и имеет вид полиномов.