Материал: Физико-математическое моделирование систем. материалы XX Международного семинара. Батаронов И.Л., Шунин Г.Е

Эффективные константы скоростей химических реакций были определены при решении обратной кинетической задачи (см. таблицу).

Эффективные константы скоростей ключевых химических реакций

Расчеты производились на разработанной компьютерной модели по данным с действующей установки сульфирования ЛАБ, результаты которых представлены на рис. 1-3. В результате получена динамика изменения массовой доли ключевых компонентов процесса, таких как АБСК, несульфированный остаток и серная кислота.

Расчетные зависимости коррелируют с экспериментальными данными, из чего следует, что модель адекватна и может применяться для исследования основных параметров процесса.

В настоящее время необходимость промывки реактора определяется величиной давления в нем, которое зависит от количества высоковязкого компонента [5]. На практике данный способ не позволяет достичь максимальной эффективности процесса и связан с риском образования некондиционного продукта.

Использование компьютерной моделирующей системы позволяет делать прогнозы о длительности межпромывочного цикла по концентрации высоковязкого компонента.

Результаты расчета накопления высоковязкого компонента в течение одного межпромывочного цикла представлены на рис. 4.

Рис. 1. Динамика изменения экспериментальных и расчётных долей АБСК

120

Рис. 2. Динамика изменения экспериментальных и расчётных долей серной кислоты

Рис. 3. Динамика изменения экспериментальных и расчётных долей несульфированного остатка

Дата

Рис. 4. Динамика накопления высоковязкого компонента в течение одного межпромывочного цикла

121

Сделаны выводы об адекватности модели на основании корреляции экспериментальных и расчетных зависимостей изменения концентраций ключевых компонентов и возможности ее использования для прогнозирования длительности межпромывочного цикла реактора.

Работа выполнена в рамках государственного задания №10.13268.2018/8.9.

Литература

1.Баннов, П. Г. Процессы переработки нефти. / П. Г. Баннов. – M.: ЦНИИТЭнефтехим. - 2001. – 625 с.

2.Dolganova I. O., Dolganov I. M., Ivanchina E. D., Ivashkina E. N. Alkylaromatics in Detergents Manufacture: Modeling and Optimizing Linear Alkylbenzene Sulfonation / Journal of Surfactants and Detergents. - 2018 - Vol. 21 - №. 1. - P. 175-184.

3.Ивашкина Е. Н., Иванчина Э. Д., Францина Е. В., Долганова (Шнидорова) И. О., Платонов В. В. Повышение ресурсоэффективности многостадийных процессов углублённой переработки углеводородов с использованием метода математического моделирования // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2013 - №. 10. - C. 10-14.

4.Dolganova I. O., Dolganov I. M., Vasyuchka K. A. Formation of highly viscous component in linear alkylbenzenes sulphonation reactor and its effect on product quality [Electronic resorces] // Petroleum and Coal. - 2016 - Vol. 58 - №. 2. - P. 247-252.

5.Dolganova I. O. , Ivashkina E. N. , Ivanchina E. D., Vasyuchka K. A. Stability of alkylation and sulphonation units joint work in alkylbenzene sulphuric acid manufacturing [Electronic resorces] // Petroleum and Coal. - 2016 - Vol. 58 - №. 2. - P. 135-142.

SIMULATION OF ALKYLATION PRODUCTS PROCESSING TO STUDY THE DURATION OF PERIOD BETWEEN REACTOR WASHINGS

A. A. Solopova, M. A. Pasyukova, I. O. Dolganova, I. M. Dolganov, A. A. Bunaev

National Research Tomsk Polytechnic University

The purpose of this work is to simulate the processing of linear alkylbenzenes in a multitubular film reactor and use the computer simulation system to predict the duration of period between reactor washings based on the accumulation of a high-viscosity component. The developed model is adequate and able to calculate of the duration of period between reactor washings in the sulfonation reactor based on the accumulation of a high-viscosity component. The calculations were performed using a computer simulation system based on data from real sulfonation process.

Keywords: alkylbenzene sulfonic acid, sulfonation, highly viscous component, mathematical modeling.

122

УДК 534.1+537.312+620.179+621.317.42

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА ПО СЕЧЕНИЮ ПРОВОДНИКОВ ПРИ ПРОПУСКАНИИ ИМПУЛЬСОВ

Е. А. Правоторова1, О. Б. Скворцов1,2, О. А. Троицкий1

1Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук 2Научно-технический центр «Завод балансировочных машин» oatroitsky@mail.ru

Процессы упругого и пластического деформирования проводников под воздействием проходящего через них тока зависят от распределения этого тока в проводнике. Такое распределение тока по сечению проводника даже в условиях однородности материала существенно отличается от равномерного. На такое распределение оказывают влияние пинч-эффект, эффект близости, поверхностный эффект, выделение тепла. Для понимания особенностей протекания процессов в проводниках при пропускании тока представляет интерес рассмотрение перераспределения тока в проводнике в условиях импульсного воздействия.

Ключевые слова: проводник, магнитное поле, плотность электрического тока, импульс, скин-эффект, пинч-эффект, эффект близости, вибрация, деформация.

Исследование физических процессов в проводниках при пропускании через них импульсов электрического тока требует учета распределения плотности тока в проводниках. От такого распределения зависит оценка вклада различных механизмов формирования тепловых и вибро-акустических процессов, связанных с прохождением тока [1-3]. Распределение тока определяет величину сил Лоренца, которые позволяют оценить пинч-эффект, эффект Холла и эффект близости для проводников. Процесс изменения тока связан с необходимостью учета явлений индуктивности и взаимной индуктивности, тепловые явления, влияние пинч-эффекта и скин-эффекта. Скин-эффект проявляется в неравномерном распределении плотности тока по сечению проводников и зависит от частоты электрического тока или времени воздействия на коротких временных интервалах (малой длительности действия импульса). Также обычно предполагают, что удельное сопротивление металлического проводника является постоянной величиной, которое не зависит от величины тока. При большой плотности тока, это предположение, возможно, не является точным, как следует из некоторых экспериментальных данных [4]. Другое широко распространенное мнение состоит в предположении о равномерности распределения постоянного тока по сечению проводников. Анализ распределения тока по сечению и экспериментальные данные показывают, что такое распределение плотности тока может существенно отличаться от равномерного [5, 6].

Для одиночного проводника круглого сечения на постоянном токе плотность тока с учетом влияния пинч-эффекта является функцией расстояния r от центра [5]:

123

Оценка сопротивления образца для постоянного тока с неравномерным распределением плотности тока по сечению:

где l – длина проводника, D = 2R – диаметр проводника, (T) – удельная проводимость, зависящая от температуры.

Зависимости плотности тока для образцов из меди и железа, полученные в предположениях о равномерном и неравномерном распределении, приведены на рис. 1.

3

800

600

400

200

Рис. 1. Распределение плотности тока в проводнике круглого сечения из меди с учетом пинч-сжатия (сплошная) или равномерного распределения плотности тока (штриховая) и для железа – соответственно штрих-пунктирная и пунктирная линии. Диаметр образца 4 мм

Зависимости сопротивления и индуктивности от частоты обычно учитывают использованием различных соотношений отдельно для низких (LF) и высоких (HF):

где с – скорость света, f – частота, – магнитная проницаемость материала образца.

Низкочастотная LLF и высокочастотная LHF индуктивности проводника:

124