|
Анализ технологического процесса схемы переэтерификации диметилового эфира цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет) акрилатом |
p align="left">Изобразим КФС лабораторного реактора для проведения переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом: Рис.2 КФС лабораторного реактора для переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом Таблица 5 Экспертная оценка недостатков элементов ТО |
Обозначение элемента ТО | Обозначение функции элемента | Экспертная оценка элементов | | | | Недостатки элемента | Оценка | | Е0 | Ф00 | ____________ | 10 | | Е1 | Ф11 | Неравномерность циркуляции теплоносителя | 9 | | Е2 | Ф21 | ____________ | 10 | | Е3 | Ф31 | ____________ | 10 | | Е4 | Ф41 | Возможная негерметичность соед-й реактора и холодильника | 8 | | Е5 | Ф52 | Возможность перегрева реактора | 8 | | Е6 | Ф63 | _____________ | 10 | | Е7 | Ф71 | _____________ | 10 | | Е8 | Ф81 | _____________ | 10 | | | 4. Функционально-физический анализ ТООсобенностью функционально-физического анализа является то, что при его проведении учитывается физическая сущность технического объекта, которая является наиболее понятной для человека абстрактной моделью.Для проведения ФФА используется многократное, ступенчатое формулирование задачи с постепенно увеличивающейся степенью конкретности. Объекты материального мира, взаимодействуя, вызывают протекание физических процессов, которые можно описать физическими операциями (ФО). Физические операции (ФО) могут быть реализованы с помощью одного физико-технического эффекта (ФТЭ). Описание ФТЭ ведется на основе анализа выделенных ФО элементов.Таблица 6 Описание ФТЭ, действующих в схеме переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет)акрилатом|
Наименование элементов объекта | Физико-технический эффект | Математический закон,описывающий ФТЭ и его формула | | | | | | | Входное воздействие (А) на элемент | Физический объект (В) | Выходное воздействие (С) элемента | | | Е0 | Сила Р0 (вес) | Твердое тело | Сила реакции R0 | Эффект равновесия сил Р0=- R0 | | | Сила реакции R1 | жидкость | Сила Р1 (вес) | Эффект равновесия R1=-Р1 | | Е1 | Поток теплоноси теля W2, скорость V1н | жидкость | Поток теплоносителя W2, скорость V2н | Массовый расход М0=w0·f·r | | | Сила Р2 (вес) | твердое тело | Сила реакции R2 | Эффект равновесия R2=-Р2 | | Е2 | Поток реакц.массы W1, давление P2н | Жидкость | Поток реакц.массы W1,давление Р2к | Закон Бернулли p/rg+r+2/2p=c | | E3 | Поток реакц.массы W1, давление P2н | газ | Поток реакц.массы W1, давление P2н | Закон Бернуллиp/rg+r+2/2p=cМассовый расход М=а*f*r | | E4 | Сила Р3 (вес) | Твердое тело | Сила реакции R3 | Эффект равновесия R3=-Р3 | | | Сила реакции R4 | Твердое тело | Сила Р4 (вес) | Эффект равновесия R3=-Р3 | | Е5 | Теплота Q1,Дж, темп-ра Т1,0С | Твердое тело | Теплота Q2,Дж, темп-ра Т2,0С | Закон теплового баланса Q1=Q2+? | | | Сила реакции R5 | Твердое тело | Сила Р5 (вес) | Эффект равновесия R5=-Р5 | | Е6 | Теплота Q2, Дж, темп-ра Т2,К | жидкость | Теплота Q3, Дж, темп-ра Т3,К | Закон теплового баланса Q2=Q3+? | | | Темп-ра Т2,К | Твердое тело | Относительная деформация | Тепловое расширение А=l/l0t | | | Сила Р6 (вес) | твердое тело | Сила реакции R6 | Эффект равновесия R6=-Р6 | | Е7 | Поток теплоносителя W2, давление P3 | жидкость | Поток теплоносителя W2, давление P3 | Массовый расходМ=а*f*r | | Е8 | Поток теплоносителя W2, давление P4 | жидкость | Поток теплоносителя W2, давление P4 | Массовый расходМ=а*f*r | | W1 | Тепл. энергия Q3, | твердое тело, жидкость | Тепл. энергия Q3-? | Закон теплового баланса | | | Поток реакц. массы W1 | твердое тело, жидкость | Поток реакц. массы W1 | Теплопроводность веществ | | W2 | Тепл. энергия Q4 | твердое тело, газ | Тепл. энергия Q4-? | Закон теплового баланса | | | Основные параметры процесса:· Т-температура реакционной массы; · С(эфира)-концентрация диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты;· ф- время реакции; · С(МЭГ) - концентрация моноэтиленгликольметакрилата · C(гидрохинона)- концентрация гидрохинона. Недостатками данной схемы переэтерификации являются: 1) Длительное время реакции из-за недостаточной активности исходных реагентов; 2) Практически невозможно прогнозировать количественный выход продукта из-за сложной качественной зависимости от параметров процесса. 3) Возможно осмоление и полимеризация целевого продукта 4) Наряду с основной реакцией может протекать полимеризация МЭГ. 5. Анализ технологического процесса переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль (мет)акрилатомПроведем анализ реакции переэтерификации диметилового эфира в-цианоэтилфосфоновой кислоты моноэтиленгликоль(мет)акрилатом. Таблица 7 Анализ технологического процесса переэтерификации |
Наименование элемента | Функция элемента | Механизм действия | Математическая модель | Экспертная оценка | Недостатки | | Диметиловый эфир C5H10NO3Р | Реагент | см. раздел Концептуальное описание схемы переэтерификации | Параметры, которыми можно влиять на кинетическое уравнение: С, t,ф, | 10 | “объемность” молекулы | | МЭГ С6Н10О3 | реагент для переэтерификации | | | 9 | Повышенная склонность к полимеризации | | Гидрохинон | Ингибитор полимеризации | | | 8 | Недостаточное ингибирование полимеризации МЭГ | | |
Совокупность указанных недостатков различных стадий рассматриваемой химической реакции позволяет выявить ее основной и наиболее существенный недостаток - низкую скорость реакции, а, следовательно, большое время проведения синтеза. Это обусловлено низкой концентрацией активных молекул и малым числом их эффективных актов взаимодействия, приводящих к образованию целевого продукта, а также склонностью молекул МЭГа вступать в реакцию полимеризации. 6. Постановка задачи поиска нового технического решенияДля реактора:1) Недостаток - большое время реакции;2) Элемент системы, ответственный за этот недостаток - водяной холодильник; 3) Параметры этого элемента - длина, форма теплопередачи водяного холодильника; 4) Ввести в систему водяной холодильник большей длины и более сложной формы (например, шариковый, змеевиковый, многоходовой или другой), для того, чтобы эффективнее “уходили” из реактора пары метанола, который сдвигает равновесие в обратную сторону и тормозит процесс. 5) Конфликт между показателями качества: улучшение отвода теплоты паров метанола за счет увеличения поверхности теплообмена в холодильнике приводит к возрастанию гидравлического сопротивления холодильника, и, как следствие, к затруднению отвода метанола.6) Функциональный конфликт: чтобы улучшить теплоотвод от паров метанола, необходимо использовать холодильник, не создающий повышенного гидравлического сопротивления.7) Конфликт свойств: холодильник должен быть таким, чтобы при максимальном теплоотводе сопротивление движению метанола было минимальным.8) Таким образом, для решения этих конфликтов, необходимо использовать не один длинный холодильник сложной формы, а систему нескольких n коротких холодильников более сложной формы, например, так:При этом используется прием №5: изменить условия, в которых находится узловой элемент таким образом, чтобы его различные части имели различные значения параметра, указанного в формуле конфликта свойств - то есть применение шарикового холодильника, различные части которого имеют бомльшую поверхность теплообмена и пониженное гидравлическое сопротивление.Показатель эффективности ТС, улучшаемый при этом - увеличение скорости конденсации и количества сконденсированного метанола, и, как следствие, сокращение времени реакции.Для процесса:1) Недостаток - низкий выход процесса;2) Элемент системы, ответственный за этот недостаток - моноэтиленгликольметакрилат (МЭГ); 3) Один из параметров этого элемента - склонность этого вещества к побочной реакции полимеризации; 4) Необходимо понизить активность элемента системы - моноэтиленгликольметакрилата. 5) Конфликт между показателями качества: со снижением активности МЭГ в побочной реакции полимеризации, падает также его активность и в основной реакции переэтерификации.6) Функциональный конфликт: необходимо избирательно понизить активность МЭГа в побочной реакции, и повысить (или оставить прежней) в основной реакции.7) Химический конфликт свойств: необходимо придать моноэтиленгликолю свойства низкой полимеризуемости, и одновременно реакционоспособность при взаимодействии с эфиром.
Страницы: 1, 2, 3
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|