ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СОВМЕСТНОГО ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И КОНДЕНСИРОВАННОГО ДИОКСИДА СЕРЫ
Аннотация
В статье проведена разработка математической модели для количественной оценки технологических параметров энерготехнологических систем получения серной кислоты и конденсированного диоксида серы. При моделировании система рассматривалась как энерготехнологическая, принималась во внимание необходимость снижения ее негативного влияния на окружающую среду, обусловленное как производственными выбросами вредных веществ, так и выбросами неиспользованной тепловой энергии. В этой связи предусматривалась переработка части диоксида серы по циклической схеме. Для повышения интенсивности технологической системы и протекающих в ней процессов предусматривалось применение кислорода и обеспечение высокой концентрации диоксида серы в газовой смеси перед стадией его каталитического окисления в контактном аппарате. Для уменьшения общего объема реагирующих веществ предполагалось повышение давления в системе. Проведенная формализация и объектно-ориентированная декомпозиция моделируемой системы позволила выделить 6 функциональных подсистем (блоков), каждую из которых можно моделировать и исследовать самостоятельно. Принятый высокий уровень формализации позволил включить в модель минимальный набор реальных параметров системы. Модель способна к развитию и может конкретизироваться введением в рассмотрение дополнительных параметров и математических моделей технологических функций. Разработанную модель рекомендуется использовать для оперативного моделирования комбинированных систем получения серной кислоты и конденсированного диоксида серы при подготовке и оптимизации исходных данных на их проектирование. После апробации и настройки модели на практике ее можно использовать в автоматизированной системе управления технологическим процессом, и, в том числе, при создании адаптивных систем управления.
Для цитирования:
Андреев А.С., Аксенчик К.В. Постановка задачи и моделирование энерготехнологической системы совместного получения серной кислоты и конденсированного диоксида серы. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 2. С. 87-95. DOI: 10.6060/ivkkt.20246702.6857.
Литература
Levin N.V., Aksenchik K.V., Malyavin A.S. Production of sulfuric acid. Encyclopedia of Technologies 2.0. Chemical complex. M., SPb.: Nauch.-issled. inst."Tsentr ekologicheskoy promyshlennoy politiki". 2022. P. 89-138 (in Russian).
Igin V.V. Sulfuric acid production in the Russian Federation and perspective directions of its development. Tr. NIUIF: k 100-letiyu osnovaniya instituta. V.1. Vologda: Drevnosti Severa. 2019. P. 155-168 (in Russian).
Igin V.V., Dolgov D.V., Grabun E.M. Promising directions for the development of technology for the production of sulfuric acid from sulfur by the DC-DA method. Tr. NIUIF: k 100-letiyu osnovaniya instituta. V.1. Vologda: Drevnosti Severa. 2019. P. 148-154 (in Russian).
Igin V.V., Dolgov D.V., Grabun E.M. Promising directions for the development of technology for obtaining sulfuric acid from sulfur by the DC-DA method. Khim. Tekhnika. 2017. N 3. P. 20-24 (in Russian).
Best Available Technology Information Technology Hand-book. ITS 2–2022. Manufacture of ammonia, fertilizers and inorganic acids. Vved. 2023-03-01. M.: Byuro NDT. 2021. 849 p. (in Russian).
Verri M., Baldelli A. Integrated production of liquid sulphur dioxide and sulphuric acid via a low temperature cryogenic process. J. South. African Inst. Mining Metallurgy. 2013. V. 113. Р. 267-269.
Igin V.V., Zelenova-Gul’alieva M.A., Aksenchik K.V. Industrial and laboratory plants for the production of liquid sulfur dioxide based on sulfur and oxygen. Sb. tr. Kol'sk. nauch. tsentra: Khimiya i materialovedeniye. 2020. V. 11. N 3-4. P. 68-72 (in Russian). DOI: 10.37614/2307-5252.2020.3.4.014.
Zelenova-Gul’alieva M.A., Igin V.V., Aksenchik K.V. Method for the production of liquid sulfur dioxide based on sulfur and oxygen. Development and research of a costeffective way. Vestn. VGUIT. 2021. V. 83. N 2. P. 217–223 (in Russian). DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-217-223.
Zelenova-Gulalieva M.A., Igin V.V., Aksenchik K.V. Innovative plant for the production of liquid sulfur dioxide based on sulfur and oxygen. Prioritetnye napravleniya inno-vacionnoj deyatel'nosti v promyshlennosti: sb. nauch. statej po itogam 11 mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii. 29-30 November's 2020. P. 1. Kazan': OOO «Konvert», 2020. P. 117-120 (in Russian).
Abumounshar N.M., Ibrahim S., Raj A. A detailed reaction mechanism for elemental sulphur combustion in the furnace of sulphuric acid plants. Canad. J. Chem. Eng. 2021. V. 99(11). P. 2441-2451. DOI: 10.1002/cjce.24185.
Zhang F., Heidarifatasmi H., Harth S., Zirwes T., Wang R., Fedoryk M., Sebbar N., Habisreu-ther P., Trimis D., Bockhorn H. Numerical evaluation of a novel double-concentric swirl burner for sulfur combustion. Renew. Sustain. Energy Rev. 2020. N 133. 110257. DOI: 10.1016/j.rser.2020.110257.
Miroshnichenko Yu.V., Yenikeyeva R.A., Kassu E.M. Characteristics of methods for obtaining medical oxygen and prospects for their use in military healthcare. Vestn. Ross. Voen.-Med. Akad. 2016. N 2(54). P. 157-163 (in Russian).
Kirillin V.A., Sheindlin A.E., Sychev V.V. Technical thermodynamics. M.: Izd. MEI. 2016. 496 p. (in Russian).
Zlobin V.G., Gorbai S.V., Korotkova T.Yu. Technical thermodynamics. Part 1. Basic laws of thermodynamics. Heat engine cycles. SPb.: VShTE SPbGUPTD. 2016. 146 p. (in Russian).
Nagiyev M.F. Theoretical Foundations of Recirculation Processes in Chemistry. M.: Izd-vo AN SSSR. 1962. 332 p. (in Russian).
Rid R., Prausnits Dzh., Shervud T. Properties of gases and liquids. L.: Khimiya. 1982. 598 p. (in Russian).
Vasiliev B.T., Otvagina M.I. Technology of sulfuric acid. M.: Khimiya. 1985. 385 p. (in Russian).
Kuznetsova I.M., Harlampidi H.E., Ivanov V.G., Chirkunov E.V. General chemical technology. Basic con-cepts of designing chemical technological systems. SPb.: Izd-vo «Lan'». 2014. 384 p. (in Russian).
Trubaev P.A. Thermodynamic and exergetic analysis in heat technology. M.: Infra-Inzheneriya. 2019. 229 p. (in Russian).
Kudinov V.A., Kartashov E.M., Stefanyuk E.V. Technical thermodynamics and heat transfer. M.: Izd. Urait. 2023. 454 p. (in Russian).
Lukanin P.V., Morozov G.A. Low-temperature processes and installations. SPb.: VSHTE SPbGUPTD. 2022. 135 p. (in Russian).
Igin V.V., Filatov Y.V. Production of sulfuric acid in Russia and the main directions of its development. Sulphur 2011 International Conference. Houston. 2011. P. 219-230.
Andreev A.S., Aksenchik K.V. Computer modeling and evaluation of the possibility of controlling the catalytic process in the polytropic mode of operation of a tubular reactor. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 2. P. 120-127 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6727.
