Оптимизация и управление циклическим процессом адсорбционного концентрирования кислорода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Васильев, Александр Сергеевич

  • Васильев, Александр Сергеевич
  • кандидат науккандидат наук
  • 2018, Тамбов
  • Специальность ВАК РФ05.13.06
  • Количество страниц 160
Васильев, Александр Сергеевич. Оптимизация и управление циклическим процессом адсорбционного концентрирования кислорода: дис. кандидат наук: 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям). Тамбов. 2018. 160 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Васильев, Александр Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

ЦИКЛИЧЕСКИМИ АДСОРБЦИОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

1. 1 Анализ современного состояния в области технологии циклических адсорбционных процессов

1.2 Математическое моделирование циклических адсорбционных процессов

1.3 Анализ современного состояния в области управления циклическими адсорбционными процессами

1.4 Постановка целей и задач исследования

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ОБОГАЩЕНИЯ ВОЗДУХА КИСЛОРОДОМ В КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

2.1 Экспериментальное исследование процесса обогащения воздуха кислородом

2.2 Моделирование и алгоритмизация динамики функционирования

двухадсорберной короткоцикловой установки

2.2.1 Подсистема «Окружающая среда»

2.2.2. Подсистема «Побудитель расхода»

2.2.3 Подсистема «Адсорбер-десорбер»

2.2.4 Подсистема «Ресивер»

2.2.5 Подсистема клапанов

2.3 Идентификация кинетических параметров математической модели процесса

обогащения воздуха кислородом

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБОГАЩЕНИЯ ВОЗДУХА КИСЛОРОДОМ В КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

3.1 Анализ процесса обогащения воздуха кислородом в короткоцикловой адсорбционной установке как объекта управления

3.2 Численный анализ динамики функционирования двухадсорберной короткоцикловой установки

3.2.1 Исследование влияния режимных (управляющих) и возмущающих воздействий на характер протекания и показатели циклического процесса адсорбционного концентрирования кислорода

3.2.2 Анализ влияния температуры и давления на динамику скорости газа в слое адсорбента

3.2.3 Исследование влияния гармонических колебаний давления воздуха (в питании установки, на продукционном и отводном трубопроводах) на чистоту

продукционного кислорода

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ОПТИМИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КОРОТКОЦИКЛОВЫМ АДСОРБЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ КИСЛОРОДАЮ9

4.1 Формализация и постановка задач оптимизации и управления короткоцикловым адсорбционным процессом

4.2 Выбор экономичного метода и разработка алгоритма оптимизации

4.3 Разработка алгоритма и системы управления короткоцикловым процессом концентрирования кислорода

4.4 Имитационное моделирование функционирования автоматизированной

короткоцикловой адсорбционной установки концентрирования кислорода

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация и управление циклическим процессом адсорбционного концентрирования кислорода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. За последнее десятилетие существенно возросли количество и диапазон потребителей продуктов разделения воздуха, ежегодный рост потребности в кислороде составляет в среднем ~4-5 % за счет повышения спроса в черной металлургии, химической промышленности, производстве алюминия и др. отраслях промышленности и социальной сферы.

Существенная доля потребителей кислорода использует в своей деятельности не столько чистый кислород, сколько воздух, обогащенный кислородом от 30 до 90 %. По этим причинам в последние годы все большее распространение получает адсорбционный метод разделения воздуха как наиболее прибыльный для потребителей, которые используют кислород и азот неравномерно во времени.

Установки адсорбционного разделения воздушной смеси по методу корот-коцикловой безнагревной адсорбции (КБА) используют синтетические цеолиты и активированные угли. Установки КБА отличаются способом создания движущей силы - разности равновесных концентраций на стадиях адсорбции и десорбции. Установки напорного типа работают от источника избыточного давления, продукционный газ может непосредственно отводиться потребителю. Приведенные затраты электроэнергии на производство 92 % -го кислорода в установ-

3

ках колеблются от 1,5 до 1,8 квт ч/м , что в несколько раз выше затрат на получение кислорода методом низкотемпературной ректификации. Поэтому установки напорного типа отличаются небольшой производительностью и применяются на производствах, где остро стоит проблема доставки и хранения кислорода. Основными достоинствами установок КБА являются их автономность, мобильность, надежность и быстрый выход на заданный режим. Затраты энергии в установках, в которых кислород получают при практически атмосферном давлении, а для десорбции азота используют вакуумирование, существенно ниже 3

~0,5-0,7 квт ч/м .

Наивысшие значения степени извлечения кислорода и производительности достигаются в установках КБА, в которых стадия адсорбции осуществляется при избыточном давлении, а стадия десорбции - под вакуумом.

Сложность автоматизации установок КБА для получения компонентов воздушной газовой смеси связана как с трудностями математического моделирования и оптимизации процессов массо- и теплопереноса в пределах адсорбера, так и со сложностью учета взаимных связей всех устройств, входящих в их состав. В состав технологической схемы процесса КБА входят, как правило, от двух до четырех аппаратов - адсорберов, заполненных гранулированным адсорбентом, побудители расхода (воздушный компрессор, вакуум-насос и др.), ресиверы, клапаны, предназначенные для повышения и понижения давления в ад-сорберах(десорберах) и управления потоками воздуха.

В связи с этим, тема диссертационной работы, посвященная математическому, информационному и алгоритмическому обеспечению создания автоматизированных технологических установок короткоцикловой адсорбции для обогащения воздуха кислородом и систем управления ими, является актуальной в научном и техническом плане.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с госзаданием (проектная часть) Минобрнауки Тамбовскому государственному техническому университету №10.3533.2017/ПЧ по теме «Аппаратно-программный комплекс для исследования циклических адсорбционных процессов очистки и разделения газовых смесей».

Цель научного исследования: Разработка алгоритма оптимизации и системы автоматического управления циклическим адсорбционным процессом обогащения воздуха кислородом, обеспечивающих поддержание максимальной степени извлечения (концентрирования) кислорода при выполнении требований технологического регламента по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережению гранулированного адсорбента.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

- формализованное описание и алгоритмизация функционирования процесса адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода в 2-х адсорберной установке КБА;

- постановка задачи идентификации вектора параметров математической модели процесса обогащения воздуха кислородом в установке КБА и разработка алгоритма ее решения;

- проведение численных исследований системных связей и закономерностей объекта управления - процесса обогащения воздуха кислородом в установке КБА при имитации действия различных возмущающих и управляющих воздействий; определение областей допустимых режимов эксплуатации установки КБА;

- постановка задачи оптимизации (в смысле определения максимума степени извлечения кислорода) процесса обогащения воздуха кислородом в установке КБА с учетом выполнения требований по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережению гранулированного адсорбента; разработка алгоритма ее решения;

- разработка адаптивной автоматизированной системы управления режимами функционирования установки КБА;

- разработка математического и алгоритмического и программного обеспечения для проектирования автоматизированных процессов адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода методом КБА.

Объект исследования. Технологический процесс адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода методом КБА.

Предмет исследования. Оптимизация и управление циклическим процессом адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода.

Методы исследования. В процессе решения поставленных задач были использованы методы системного анализа, математического моделирования, оптимизации, теории автоматического управления, теории процессов и аппаратов химической технологии.

Научная новизна:

- метод математического моделирования установки КБА при обогащении воздуха кислородом, отличающийся учетом влияния процессов массо- и тепло-переноса в газовой и твердой фазах на кинетику диффузионного переноса ад-сорбтива (азота, кислорода) в пределах единичного адсорбера, возмущающих воздействий (состава, температуры и давления атмосферного воздуха) и увязкой между собой моделей всех устройств (запорной и регулирующей арматуры (клапанов, дросселей и т.п.), адсорберов, ресивера), входящих в состав установки КБА; (п. 4 паспорта специальности 05.13.06);

- алгоритм идентификации параметров математической модели путем решения регуляризованной обратной коэффициентной задачи с использованием экспериментальных данных, полученных методом физического моделирования на пилотных установках КБА в лабораторных и опытно-промышленных условиях (п. 6 паспорта специальности 05.13.06);

- постановка задачи оптимизации режимных параметров функционирования установки КБА для обогащения воздуха кислородом, отличающаяся использованием интегрального учета степени извлечения кислорода на отрезке времени выхода установки КБА на «установившийся режим», требований технологического регламента по чистоте кислорода, производительности и ресурсосбережению установки КБА; разработка алгоритма ее решения (пп. 11 паспорта специальности 05.13.06);

- алгоритм и 2-х уровневая система адаптивного управления процессом КБА при обогащении воздуха кислородом, обеспечивающие оперативное решение задачи оптимизации (на верхнем уровне) и изменение задания программному задатчику автоматической системы управления (на нижнем уровне) (п. 15 паспорта специальности 05.13.06).

Практическая ценность результатов исследования.

Разработано алгоритмическое обеспечение адаптивной системы автоматического управления процессом концентрирования кислорода, обеспечивающее поддержание максимальной степени извлечения (концентрирования) кислорода

при выполнении требований технологического регламента по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережению гранулированного адсорбента.

Результаты диссертации внедрены ООО «Системы Моделирования» г. Тамбов и ООО «Экотехнологии» г. Тамбов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- метод математического моделирования динамических режимов функционирования установки КБА при обогащении воздуха кислородом;

- постановка и алгоритм решения задачи оптимизации процесса обогащения воздуха кислородом в установке КБА с учетом выполнения требований по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережения гранулированного адсорбента;

- алгоритмическое обеспечение адаптивной системы автоматического управления процессом адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались: на международных научно-практических конференциях «Математические методы в технике и технологиях» - ММТТ-25 в 2012 г.; «Достижения и перспективы естественных и технических наук» в 2012 г.; «Модернизация современного общества: проблемы, пути развития и перспективы» в 2013г.; на научных семинарах кафедры «Информационные процессы и управление» ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет» и ОАО «Корпорация «Росхимзащита» г. Тамбов.

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях из перечня ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 160 страницах машинописного текста, включает 59 рисунков и 6 таблиц.

В первой главе «Современное состояние в области технологии, математического моделирования и управления циклическими адсорбционными процессами» проведен анализ технологии разделения многокомпонентных газовых смесей методом короткоцикловой безнагревной газовой адсорбции, приведены сведения о наиболее эффективных адсорбентах и примеры схемотехнических решений аппаратурного оформления процессов адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода. Проанализированы основные подходы к математическому описанию, оптимизации и автоматизации адсорбционных процессов с циклически изменяющимся давлением. На основании литературно-патентного обзора предложена конструкция 2-х адсорберной установки КБА, выявлены недостатки существующих систем управления режимами функционирования таких установок, установлены возмущающие и управляющие воздействия, обоснована актуальность разработки системы автоматизации 2-х адсор-берной установкой КБА при разделении воздуха и концентрирования кислорода в классе адаптивных систем автоматического управления. В заключительном параграфе главы сформулированы задачи исследования.

Во второй главе «Математическое моделирование динамики процесса обогащения воздуха кислородом в короткоцикловой адсорбционной установке» приводится анализ уравнений математической модели динамики процесса адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода, осуществляемого в 2-х адсорберной установке с использованием гранулированного цеолито-вого адсорбента ИаХ. При этом уравнение кинетики адсорбции при разделении воздуха записывается для внутридиффузионной области переноса адсорбтива (кислорода, азота), а изотерма адсорбции описывается нелинейным уравнением Ленгмюра-Фрейндлиха.

Решение дифференциальных уравнений математической модели с соответствующими начальными и граничными условиями позволяет рассчитывать профили концентраций компонентов и температуры в газовой и твердой фазах, давления и скорости газовой смеси по высоте адсорбента в зависимости от времени. Для численного решения системы нелинейных дифференциальных уравне-

ний с частными производными подсистемы "Адсорбер-десорбер" использовали метод прямых, в соответствии с которым производилась аппроксимация производных по пространственной переменной конечно-разностными формулами. В результате получается система обыкновенных дифференциальных уравнений вдоль заданного семейства прямых, которая решалась методом Рунге-Кутта 4-го порядка.

Важное место в этой главе отводится разработке и описанию метода математического моделирования, отличительной чертой которого является увязка между собой моделей всех устройств (запорной и регулирующей арматуры, адсорберов, ресивера), входящих в состав установки КБА, учетом влияния процессов массо- и теплопереноса в газовой и твердой фазах на кинетику диффузионного переноса адсорбтива (азота, кислорода) в пределах единичного адсорбера.

Отдельный параграф посвящен постановке и разработке метода решения регуляризованной задачи идентификации кинетических параметров математической модели адсорбционного процесса разделения воздуха и концентрирования кислорода с использованием экспериментальных данных, полученных методом физического моделирования установки КБА в лабораторных и опытно-промышленных условиях.

Установлена адекватность предлагаемой математической модели. Максимальная относительная погрешность рассогласования расчетных по модели и экспериментальных данных составляет 13,2%, что не превышает погрешности измерения опытных данных и свидетельствует о ее пригодности для анализа системных связей и закономерностей технологического процесса адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода и управления этим процессом.

В третьей главе «Численное исследование процесса обогащения воздуха кислородом в короткоцикловой адсорбционной установке» проведены численные исследования системных связей и закономерностей процесса обогащения воздуха кислородом в установке КБА. Методом математического моделирова-

ния проведено исследование влияния состава, температуры и давления исходной газовой смеси (атмосферного воздуха) на чистоту и степень извлечения кислорода в широком диапазоне изменения управляющих переменных (времени полуцикла "адсорбция-десорбция" и законов открытия во времени регулирующих и сбросных клапанов установки КБА) и областей допустимых режимов функционирования 2-х адсорберной установки КБА и управляющих воздействий системы управления.

В четвертой главе «Разработка системы управления короткоцикловым адсорбционным процессом» формализуется и ставится задача оптимизации и управления (в смысле определения и поддержания максимума степени извлечения кислорода) процессом обогащения воздуха кислородом в установке КБА с учетом выполнения требований по чистоте кислорода, производительности установки и ресурсосбережению гранулированного адсорбента, предлагается экономичный алгоритм ее решения. В отдельном параграфе разрабатывается и описывается математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для проектирования автоматизированных процессов адсорбционного разделения воздуха и концентрирования кислорода методом КБА, 2-х уровневая система адаптивного управления процессом КБА при обогащении воздуха кислородом, обеспечивающая контроль возмущающих воздействий, оперативное решение задачи оптимизации (на верхнем уровне) и реализацию оптимальных значений управляющих переменных посредством изменения задания программному за-датчику автоматической системы управления (на нижнем уровне).

В заключении сформулированы основные выводы и результаты диссертационного исследования.

В приложениях представлен дополнительный материал, необходимый для более подробного объяснения отдельных положений, приведенных в основном тексте диссертации, а также акты внедрения результатов исследования.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИМИ АДСОРБЦИОННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

1.1 Анализ современного состояния в области технологии циклических адсорбционных процессов

Проведенный анализ современного состояния технологии короткоцикло-вых адсорбционных процессов [9, 20, 22, 26, 28, 38, 40, 45, 50] позволил ввести в рассмотрение обобщающую технологическую схема процесса короткоцикловой адсорбции ( Рисунок 1) [130].

Рисунок 1.1 - Обобщенная технологическая схема процесса КБА

В данной технологической схеме представлено наибольшее количество признаков, присущих современным способам организации короткоцикловых адсорбционных процессов.

Процесс адсорбционного разделения газовой смеси реализуется в окружающей среде, параметрами которой являются состав (вектор уос концентраций), температура Тос и барометрическое давление Вос окружающей среды [102, 105]. Давление в системе создается побудителями расхода ПР (компрессором, воздуходувкой, вакуум-насосом и т.п.). На вход установки поступает исходная газовая

смесь с параметрами ym, Gin, Tm,Pm . Через впускные клапаны K1,i, (i = 1,n) газовая смесь или атмосферный воздух поступает в адсорберы А^- , (i = 1, n), где осуществляется процесс селективной адсорбции одного или нескольких компонентов газовой смеси. На выходе установки с использованием обратных клапанов K3,i формируется поток концентрированной продукционной газовой смеси. Часть продукционного потока через соответствующие теплообменник Ti и дроссель Д-, направляется в адсорберы( клапаны K2i, открыты) для осуществления процесса десорбции адсорбата.

Рисунок 1.2 - Циклограмма работы впускных клапанов K1i (i = 1, n)

Десорбированная газовая смесь удаляется побудителем расхода ПРои51.

Переключение клапанов производится в соответствии с заданной циклограммой, представленной на Рисунке 1.2. Таким образом, обеспечивается непрерывный продуктовый поток на выходе из установки КБА.

Движущей силой короткоциклового адсорбционного процесса, как и любого массообменного процесса, является разница между рабочей и равновесной концентрациями компонентов в фазах. Основными макроскопическими параметрами, которые определяют равновесную концентрацию в процессе адсорбции, являются температура и парциальное давление компонентов газовой смеси [106, 114].

Рассмотрим класс короткоцикловых адсорбционных процессов, в которых движущая сила формируется за счет разности давлений на стадиях адсорбции и десорбции. Перепад давления в различных точках установки может обеспечиваться различным соотношением величин давлений Pm, P0ut, P0ut,1 относительно давления окружающей среды Вос, которые будут определять значение рабочего давления адсорбции Pads и десорбции Pdes в установке.

К первому классу короткоцикловых адсорбционных установок относятся установки, функционирующие по напорному принципу. В этих процессах давление адсорбции является избыточным по отношению к атмосферному, а давление десорбции равно атмосферному или чуть больше его значения. По международной классификации такие системы получили название PSA (Pressure Swing Adsorption) и одними из первых были доведены до практического применения.

Примеры реализации установок PSA приведены в патентах [115, 117, 127] и публикациях [19, 24, 25, 41, 44, 54]. Основным достоинством установок PSA систем является простота их организации, а недостатком - низкая степень извлечения целевого продукта по сравнению с другими классами установок [27, 33, 43].

Рисунок 1.3 - Классификация установок PSA в зависимости от давлений

адсорбции-десорбции

Вторым классом являются короткоцикловые адсорбционные установки, функционирующие по напорно-вакуумному принципу. В этих процессах давление адсорбции является избыточным по отношению к атмосферному, а давление десорбции ниже атмосферного. По международной классификации такие системы получили название VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption). Примеры реализации VPSA систем приведены в патентах [5, 8, 17]. Основным достоинством этих процессов является высокая эффективность по извлечению целевых компонентов, а недостатком - сложность аппаратурного оформления.

Третий класс определяют установки, функционирующие по вакуумному принципу. Здесь давление адсорбции является атмосферным, а давление десорбции - ниже атмосферного. По международной классификации такие системы называются VSA (Vacuum Swing Adsorption). Реализация установок VSA приведена в патентах [10, 18, 32, 36, 37, 58, 123]. В этих системах наилучшим образом достигается компромисс между эффективностью и сложностью аппаратурного оформления, что послужило основой для их широкого распространения в портативных концентраторах газов [121, 125, 126, 128].

Рассмотрим класс циклических адсорбционных процессов, в которых движущая сила достигается за счет разности температур на стадиях адсорбции и десорбции, либо эта разность является одним из путей интенсификации процесса. Введение в технологическую схему теплообменной аппаратуры (теплообменники Т) порождает класс систем с температурной регенерацией (ТРБЛ, ТУР8Л, ТУ8Л). Использование температурной регенерации, как правило, обусловливается спецификой используемых адсорбентов , как правило, с низкой десорбцион-ной способностью или специфической структурой потоков [34, 36, 51], определяемой конструкционными особенностями адсорбера.

Адсорберы, применяемые в адсорбционных установках, могут иметь различное конструктивное оформление, влияющее на структуру потоков в адсорбционном слое. Наибольшее распространение получили конструкции адсорберов показаных на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Направление газового потока в адсорбере: а - осевое; б - радиальное; в - переменное.

При осевом направлении (рисунок1.4,а) поток газа движется вдоль оси колонны. Основным преимуществом данного типа адсорберов является простота конструкции, а недостатками - высокое гидравлическое сопротивление слоя, постоянное проходное сечение, которое может быть неоптимальным с точки зрения эффективности использования адсорбционного слоя.

При радиальном направлении (рисунок 1.4,б) газ направляется в центральную полость и через адсорбционный слой движется к периферии. Основными

преимуществами данного типа адсорберов являются низкое гидравлическое сопротивление и переменное проходное сечение адсорбционного слоя, а недостатком - сложность конструкции.

Конструкция адсорбера с внутренней цилиндрической или конической вставкой определяет 3-й тип адсорбера (рисунок1.4,в). Достоинством данного типа адсорбера является возможность получения адсорбционного слоя со сложной геометрией проходного сечения, что позволяет на различных участках получать различные скорости движения потока и повышать интенсивность осуществления массообменных процессов, а недостатком - сложность конструкции.

Для повышения эффективности процесса адсорбционного разделения газовых смесей может быть применена многослойная структура адсорбентов в адсорбере, где каждый слой ориентирован на селективное поглощение определенных компонентов газовой смеси. Примером является использование в лобовом слое адсорбентов, обладающих высокой активностью по парам воды, что предохраняет последующие слои адсорбента от потери сорбционной активности по целевым компонентам газовой смеси.

В качестве адсорбентов в циклических адсорбционных процессах широкое применение находят активированные угли, цеолиты, силикагели [1, 30, 53, 60, 91, 112, 156].

Цеолиты являются алюмосиликатами ионов металлов первой и второй группы периодической системы Д.И. Менделеева. Мольное отношение оксида натрия к оксиду алюминия в цеолитовом адсорбенте всегда равно единице. Отношение оксида кремния к оксиду алюминия, называемое кремноземовым модулем, может варьироваться в широком диапазоне. В адсорбционной технике применяют цеолиты типов А, X, М с низким значением кремноземового модуля, который определяет строение кристаллической решетки цеолита и его адсорбционные свойства [11, 21, 55, 59, 63, 75, 156].

Силикагели - продукт взаимодействия солей поликремниевых кислот с минеральными кислотами. Различают мелко - , средне - и крупнопористые силикагели. Адсорбционная поверхность силикагеля положительно заряжена и спо-

собна к созданию электростатических связей адсорбент-адсорбтив. Силикагели главным образом применяются для осушки газов, очистки минеральных масел и в качестве носителя катализаторов [112].

Активированный (активный) уголь — пористое вещество, получаемое из различных материалов органического происхождения: древесный уголь, кокосовый уголь, нефтяной кокс, каменноугольный кокс и пр. Активированный (активный) уголь обладает очень большой удельной поверхностью на единицу массы, что обусловливает его высокое адсорбционные свойства [15, 23, 35].

Процесс адсорбции может быть вызван различными типами взаимодействия [89, 104], которые в той или иной степени представлены в различных адсорбентах. В таблице 1.1 представлены основные типы адсорбентов и их способность к различным типам взаимодействия. Знак "+/-" означает, что способность к разделению имеется, но не используется из-за наличия более эффективных или дешевых адсорбентов.

Первичный принцип выбора адсорбента для циклического адсорбционного процесса состоит в изучении трех свойств каждого компонента газовой смеси: молекулярной массы, заряда поверхности и размера молекулы. Далее определяют вещество, которое необходимо получить в чистом виде, а какое удалить. Из совокупности свойств, характеризующих компоненты газовой смеси, выбирают такое физическое свойство, которое обеспечивает наиболее высокую сорбируе-мость целевого продукта по отношению к примесям [153, 154].

В работах [116, 119, 120] приведены обширные сведения о разработке установок, работающих по принципу сверхкороткоцикловой адсорбции (Rapid Pressure Swing Adsorption). В данных установках используются мелкозернистые адсорбенты, которые обеспечивают почти полное падение избыточного давления газовой смеси [46-48].

Похожие диссертационные работы по специальности «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», 05.13.06 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Васильев, Александр Сергеевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Anderson, L.E. Synthesis and optimization of a new starch-based adsorbent for dehumidification of air in a pressure-swing dryer / L.E. Anderson, M. Gu-lati, P.J. Westgate, E.P. Kvam, K. Bowman, M.R. Ladisch // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1996. - 35 (4), P. 1180 - 1187.

2. Aspen Technology, Inc. Version Number: V7.3 March 2011. — 374 p.

3. Bandermann, F. Production of H2 via thermal decomposition of H2S and separation of H2 and H2S by pressure swing adsorption / F. Bandermann, K.B. Harder // International Journal of Hydrogen Energy. - 1982. - 7 (6), P. 471 - 475.

4. Biswas, P. Modeling and simulation for pressure swing adsorption system for hydrogen purification / P. Biswas, S. Agrawal, S. Sinha // Chem Biochem Eng Q - 2010. - 24 (4). P. 409-414.

5. Carter, J. The pressure swing adsorption drying of compressed air / J. Carter, M. Wyszynski // Chemical Engineering Science. - 1983. - 38 (7), P. 1093 -1099.

6. Casas, N. MOF and UiO-67/MCM-41 adsorbents for pre-combustion CO2 capture by PSA: breakthrough experiments and process design / N. Casas, J. Schell, R. Blom, M. Mazzotti // Sep Purif Technol - 2013. - 112 (July) P. 34-48.

7. Cavenati, S. Separation of CH4/CO2/N2 mixtures by layered pressure swing adsorption for upgrade of natural gas / S. Cavenati, C.A. Grande, A.E. Rodrigues // Chemical Engineering Science. - 2006. - 61 (12), P. 3893 - 3906.

8. Cho, S. A 2-stage PSA process for the recovery of CO2 from flue gas and its power consumption / S. Cho, J. Park, H. Beum, S. Han, J. Kim // Stud Surf Sci Catal - 2004. - P. 405-410.

9. Cho, S. Adsorptive ethylene recovery from ldpe off-gas / S. Cho, S. Han, J. Kim, , J. Park, H. Rhee // Korean Journal of Chemical Engineering. - 2002. - 19, P. 821 - 826.

10. Choi, W. Optimal operation of the pressure swing adsorption (PSA) pro-

cess for CO2 recovery / W. Choi, T. Kwon, Y. Yeo, H, Lee, H. Song // Korean J Chem Eng - 2003. - 20 P. 617-623.

11. Chue, K.T. Comparison of activated carbon and zeolite 13X for CO2 recovery from flue gas by pressure swing adsorption / K.T. Chue, J.N. Kim, Y.J. Yoo, S.H. Cho, R.T. Yang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1995. - 34 (2), P. 591 - 598.

12. Dantas, T. Modeling of the fixed-bed adsorption of carbon dioxide and a carbon dioxide-nitrogen mixture on zeolite 13X / T. Dantas, F. Luna, J. Silva, A. Torres, D. Azevedo, A. Rodriguesc, et al // Brazilian J Chem Eng - 2011. - 28 (03) P. 533-544.

13. Dantas, TL. Carbon dioxide-nitrogen separation through adsorption on activated carbon in a fixed bed / T. Dantas, F. Luna, J. Silva, D. Azevedo, C. Grande, A. Rodriguesc, et al // Chem Eng J - 2011. - 169 (1-3) P. 11-19.

14. Farooq, S. Numerical simulation of a pressure swing adsorption oxygen unit / S. Farooq, D.M. Ruthven, H.A. Boniface // Chemical Engineering Science. -1989. - 44 (12), P. 2809 - 2816.

15. Fatehi, A. Separation of methane-nitrogen mixtures by pressure swing adsorption using a carbon molecular sieve / A. Fatehi, K. Loughlin, M. Hassan // Gas Separation & Purification. - 1995. - 9 (3), P. 199 - 204.

16. Ghasem, N. Computer Methods in Chemical Engineering / N. Ghasem. Taylor & Francis Group, LLC., 2012. - 523 p.

17. Gomes, V. Pressure swing adsorption for carbon dioxide sequestration from exhaust gases / V. Gomes, K. Yee // Sep Purif Technol - 2002. - 28 P. 161171.

18. Gomes, V.G. Coalseam methane recovery by vacuum swing adsorption / V.G. Gomes, M.M. Hassan // Separation and Purification Technology. - 2001. - 24 (2), P. 189 - 196.

19. Gomes, V.G. Pressure swing adsorption for carbon dioxide sequestration from exhaust gases / V.G. Gomes, K.W.K. Yee // Separation and Purification Technology. - 2002. - 28 (2), P. 161 - 171.

20. Goto, M. Application of supercritical fluid technology to citrus oil processing / M. Goto, M. Sato, A. Kodama, T. Hirose // Physica B: Condensed proceedings of the Workshop on Transition Metals and Compounds under Multiextreme Conditions. - 1991. - 239 (2), P. 167 - 170.

21. Grande, C.A. Propane/propylene separation by pressure swing adsorption using zeolite 4a / C.A. Grande, A.E. Rodrigues // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2005. - 44, P. 8815 - 8829.

22. Han, S.S. Propylene recovery from propylene/propane/nitrogen mixture by psa process / S.S. Han, J.H. Park, J.N. Kim, S.H. Cho // Adsorption. - 2005. -11, P. 621 - 624.

23. Hassan, M. Air separation by pressure swing adsorption on a carbon molecular sieve / M. Hassan, D. Ruthven, N. Raghavan // Chemical Engineering Science. - 1986. - 41 (5), P. 1333 - 1343.

24. Ho, M.T. Reducing the cost of CO2 capture from flue gases using pressure swing adsorption / M.T. Ho, G.W. Allinson, D.E. Wiley // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2008. - 47 (14), P. 4883 - 4890.

25. Kikkinides, E.S. Concentration and recovery of carbon dioxide from flue gas by pressure swing adsorption / E.S. Kikkinides, R.T .Yang, S.H. Cho // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1993. - 32 (11), P. 2714 - 2720.

26. Kikkinides, E.S. Gas separation and purification by polymeric adsorbents: flue gas desulfurization and sulfur dioxide recovery with styrenic polymers / E.S. Kikkinides, R.T. Yang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1991. -32 (10), P. 2365 - 2372.

27. Kikkinides, E.S. Natural gas desulfurization by adsorption: Feasibility and multiplicity of cyclic steady states / E.S. Kikkinides, V.I. Sikavitsas, R.T. Yang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1995. - 34 (1), P. 255 - 262.

28. Kikkinides, E.S. Simultaneous sulfur dioxide/nitrogen oxide (NOx) removal and sulfur dioxide recovery from flue gas by pressure swing adsorption / E.S. Kikkinides, R.T. Yang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1991. -30 (8), P. 1981 - 1989.

29. Krishnamurthy, S. Separations: materials, devices and processes CO2 capture from dry flue gas by vacuum swing adsorption: a pilot plant study / S. Krishnamurthy, V. Rao // AIChE J (Separations Mater Dev Process). - 2014. - 60 (5).

30. Kumar, R. Pressure swing adsorption process: Performance optimum and adsorbent selection / R. Kumar // Industrial & Engineering Chemistry Research. -1994. - 33 (6), P. 1600 - 1605.

31. Kumar, R.A Versatile process simulator for adsorptive separations / R. Kumar, V.G. Fox, D.G. Hartzog, R.E. Larson, Y.C. Chen, P.A. Houghton, T. Na-heiri // Chemical Engineering Science. - 1994. - 49 (18), P. 3115 - 3125.

32. Li, G. Capture of CO2 from high humidity flue gas by vacuum swing adsorption with zeolite 13X / G. Li, P. Xiao, P. Webley, J. Zhang, R. Singh, M. Marshall // Adsorption - 2008. - 14 P. 415-422.

33. Malek, A. Hydrogen purification from refinery fuel gas by pressure swing adsorption / A. Malek, S. Farooq // AIChE Journal. - 1998. - 44 (9), P. 1985 -1992.

34. Merel, J. Experimental investigation on CO2 postcombustion capture by indirect thermal swing adsorption using 13X and 5A zeolites / J. Merel, M. Clausse, F. Meunier // Ind Eng Chem Res - 2008. - 47 (1) P. 209-215.

35. Na, B.K. Effect of rinse and recycle methods on the pressure swing adsorption process to recover CO2 from power plant flue gas using activated carbon / B.K. Na, H. Lee, K.K. Koo, H.K. Song // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2002. - 24 (3), P. 5498 - 5503.

36. Olajossy, A. Methane separation from coal mine methane gas by vacuum pressure swing adsorption / A. Olajossy, A. Gawdzik, Z. Budner, J. Dula // Chemical Engineering Research and Design. - 2003. - 81 (4), P. 474 - 482.

37. Park, J.H. Vacuum swing adsorption process for the separation of ethylene / ethane with AgNO3 / clay adsorbent / J.H. Park, S.S. Han, J.N. Kim, S.H. Cho // Korean Journal of Chemical Engineering. - 2004. - 21, P. 236 - 245.

38. Pezolt, D.J. Pressure swing adsorption for VOC recovery at gasoline loading terminals / D.J. Pezolt, S.J. Collick, H.A. Johnson, L.A. Robbins // Envi-

ronmental Progress. - 1997. - 16 (1), P. 16 - 19.

39. Rege, S.U. Airprepurification by pressure swing adsorption using single/layered beds / S.U. Rege, R.T. Yang, K. Qian, M.A. Buzanowski // Chemical Engineering Science. - 2001. - 56 (8), P. 2745 - 2759.

40. Rege, S.U. Propane/propylene separation by pressure swing adsorption: sorbent comparison and multiplicity of cyclic steady states / S.U. Rege, R.T. Yang // Chemical Engineering Science. - 2002. - 57 (7), P. 1139 - 1149.

41. Reynolds, S.P. New pressure swing adsorption cycles for carbon dioxide sequestration / S.P. Reynolds, A.D. Ebner, J.A. Ritter // Adsorption. - 2005. - 11, P. 531 - 536.

42. Ribeiro, A. M. A parametric study of layered bed PSA for hydrogen purification / A.M. Ribeiro, C.A. Grande, F.V. Lopes, J.M. Loureiro, A.E. Rodrigues // Chemical Engineering Science. - 2008. - 63 (21), P. 5258 - 5273.

43. Ritter, J.A. Pressure swing adsorption: experimental and theoretical study on air purification and vapor recovery / J.A. Ritter, R.T. Yang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1991. - 30 (5), P. 1023 - 1032.

44. Rota, R. Intensification of pressure swing adsorption processes / R. Rota, P.C. Wankat // AIChE Journal. - 1990. - 36 (9), P. 1299-1312.

45. Sato, M. New fractionation process for citrus oil by pressure swing adsorption in supercritical carbon dioxide / M .Sato, M. Goto, A. Kodama, T. Hirose // Chemical Engineering Science. - 1998. - 53 (24), P. 4095 - 4104.

46. Sircar, S. Production of oxygen enriched air by rapid pressure swing adsorption / S. Sircar, B.F. Hanley // Adsorption. - 1995. - 1, P. 313 - 320.

47. Sircar, S. Production of oxy-rich air by RPSA for combustion use / S. Sircar // Adsorption. - 1996. - 2, P. 323 - 326.

48. Takamura, Y. Evaluation of dual-bed pressure swing adsorption for CO2 recovery from boiler exhaust gas / Y. Takamura, S. Narita, J. Aoki, S, Hironaka, S. Uchida // Separation and Purification Technology. - 2001. - 24 (3), P. 519 - 528.

49. Waldron, W. Parametric study of a pressure swing adsorption process / W. Waldron, S. Sircar // Adsorption. - 2000. - 6 (2), P. 179 - 188.

50. Wang, H. Separation of a-tocopherol and squalene by pressure swing adsorption in supercritical carbon dioxide / H. Wang, M. Goto, M. Sasaki, T. Hirose // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2004. - 43 (11), P. 2753 - 2758.

51. Wang, L. Experimental and modeling investigation on post-combustion carbon dioxide capture using zeolite 13X-APG by hybrid VTSA process / L. Wang, Z. Liu, P. Li, J. Yu, AE. Rodrigues // Chem Eng J - 2012. - 197 P. 151-156.

52. Warmuzinski, K. Multicomponent pressure swing adsorption part modelling of large-scale PSA installations / K. Warmuzinski, M. Tanczyk // Chemical Engineering and Processing. - 1997. - 36 (2), P. 89 - 99.

53. Westgate, P.J. Air drying using corn grits as the sorbent in a pressure swing adsorber / P.J. Westgate, M.R. Ladisch // AIChE Journal. - 1993. - 39 (4), P. 720 - 723.

54. Yang, J. Adsorption dynamics of a layered bed psa for H2 recovery from coke oven gas / J. Yang, C. Lee // AIChE Journal. - 1998. - 44 (6), P. 1325 - 1334.

55. Yang, J. Separation of hydrogen mixtures by a two-bed pressure swing adsorption process using zeolite 5A / J. Yang, C.H. Lee, J.W. Chang // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 1997. - 36 (7), P. 2789 - 2798.

56. Yang, R. T. Gas separation by pressure swing adsorption: A porediffusion model for bulk separation / R.T. Yang, S.J. Doong // AIChE Journal. -1985. - 31 (11), P. 1829-1842.

57. Yang, S.I. Hydrogen separation by multi-bed pressure swing adsorption ofsynthesis gas // S.I. Yang, D.Y. Choi, S.C. Jang, S.H. Kim, D.K. Choi // Adsorption. - 2008. - 14, P. 583 - 590.

58. Zhang, J. Effect of process parameters on power requirements of vacuum swing adsorption technology for CO2 capture from flue gas / J, Zhang, P Webley, P Xiao // Energy Convers Manage - 2008. - 49 P. 346-356.

59. Zhang, W.X. Removal of nitrogen monoxide on copper ion-exchanged zeolites by pressure swing adsorption // W.X. Zhang, H. Yahiro, N. Mizuno, J. Izumi, M. Iwamoto // Langmuir. - 1993. - 9 (9), P. 2337 - 2343.

60. Zhang, W.X. Silver ion-exchanged zeolites as highly effective adsorbents

for removal of NOx by pressure swing adsorption // W.X. Zhang, H. Yahiro, N. Mi-zuno, J. Izumi, M. Iwamoto // Journal of Materials Science Letters. - 1993. - 12, P. 1197 - 1198.

61. Zhu, L.Q. Separation of CO - CO2 - N2 gas mixture for high-purity CO by pressure swing adsorption / L.Q. Zhu, J.L. Tu, Y.J. Shi // Gas Separation & Purification. - 1991. - 5 (3), P. 173 - 176.

62. Акулов, А.К. Моделирование разделения бинарных газовых смесей методом адсорбции с колеблющимся давлением: дис. д-ра техн. наук: 05.17.08 / А.К. Акулов. - СПб. : ГТУ, 1996. - 304 с.

63. Алехина, М.Б. Цеолиты для адсорбционных генераторов кислорода / М.Б. Алехина, Т.В. Конькова // Вестник ВГУ, серия: химия. Биология. Фармация, 2011, № 2 - с. 67.

64. Артемова, С.В. Применение экспертной системы для анализа и синтеза оптимального управления технологическими процессами / С.В. Артемова, Ю.Л. Муромцев, С.Б. Ушанев // Информацион. технологии в проектировании и произ-ве. - 1997. - № 1. - С. 12 - 15.

65. Архаров, А.М. Криогенные системы. - Т.2. - Основы проектирования аппаратов, установок и систем / А.М. Архаров, А.И. Смородин. - М. : Машиностроение, 1999. - 720 с.

66. Ашихмин, В.Н. Введение в математическое моделирование / В.Н. Ашихмин, М.Б. Гитман, И.Э. Келлер, О.Б. Наймарк, В.Ю. Столбов, П.В. Трусов, П.Г. Фрик - М.: Университетская книга, Логос, 2007 - 440 с.

67. Аязян, Г.К. Расчет автоматических систем с типовыми алгоритмами регулирования / Г.К. Аязян - Уфа; Изд. Уфим. нефт. ин-та, 1989. - 134 с.

68. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс / Б. Банди; пер. с англ. - М. : Радио и связь, 1988. - 128 с.

69. Батунер, Л.Н. Математические методы в химической технике / Л.Н. Батунер, М.Е. Позин; под общ. ред. М.Е. Позина - Л. : Химия, 1971. -823 с.

70. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 318 с.

71. Белов, М.П., Технические средства автоматизации и управления / М.П. Белов. - СПб.: СЗТУ, 2006. - 184 с.

72. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического регулирования / В. А. Бесекерский, Е.П. Попов. - СПб.: Профессия, 2007. - 752 с.

73. Бодров, В.И. Об имитационном исследовании и выборе систем автоматической стабилизации химико-технологических процессов / В.И. Бодров, В.Г. Матвейкин // Теоретические основы химической технологии. - 1986. - Т. 2, № 4. - С. 712 - 716.

74. Бояринов, А.И. Методы оптимизации в химической технологии / А.И. Бояринов, В.В. Кафаров. - 2-е изд. - М. : Химия, 1975. -575 с.

75. Брек, Д. Цеолитовые молекулярные сита / Брек Д. - М.; Мир, 1976 -

390 с.

76. Брунауэр, С. Адсорбция газов и паров / С. Брунауэр. - М. : Изд-во иностр. лит-ры, 1948. - 784 с.

77. Варга, Дж. Оптимальное управление дифференциальными и функциональными уравнениями / Дж. Варга. - М. : Наука, 1977. - 622 с.

78. Васильев, А. С. Исследование режимов концентраторов кислорода с учетом их конструктивных особенностей / А. С. Васильев, Т. А. Лапина, С. А. Скворцов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012. - Т. 18, № 4. - С. 1007 - 1011.

79. Васильев, А. С. Разработка пневматического медицинского концентратора кислорода / А. С. Васильев, А. А. Ненашева, С. А. Скворцов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2012. - Т. 18, № 4. - С. 970 - 973.

80. Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов / Т. Н. Гартман, Д. В. Клушин. - Москва : Академкнига, 2006. - 415 с.

81. Гладких, Б. А. Методы оптимизации и исследование операций для бакалавров информатики: Нелинейное и динамическое программирование. В 4 кн. Кн.2 / Б. А. Гладких ; Томский гос. ун-т, Фак. информатики. - Томск :

Изд-во науч.-технической лит., 2009. - 263 с.

82. Глобальная справочная атмосфера для высот от 0 до 120 км для аэрокосмической практики. Параметры = Global reference atmosphere for altitude from 0 up to 120 km for aerospace use. Parameters : национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 53460-2009 : введен впервые : введен 2010-0701 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. -Москва : Стандартинформ, 2011. - IV, 247 с.

83. Голубев, И.Ф. Вязкость газов и газовых смесей / И.Ф. Голубев - М.: Физматгиз, 1959. - 375 с.

84. Гурецкий, Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием / Х. Гурецкий. - М.; Машиностроение, 1974. - 323 с.

85. Де Бур, Я. Динамический характер адсорбции / Я. Де Бур ; пер. с англ. ; под ред. В. М. Грязнова. - М. : Изд-во иностр. лит-ры, 1962. - 290 с.

86. Дейч, М.Е. Газодинамика двухфазных сред / М.Е. Дейч, Г. А. Филиппов. - М. : Энергия, 1968. - 424 с.

87. Денисенко, В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием / В.В. Денисенко. - М. : Горячая линия-Телеком, 2009. - 608 с.

88. Дорохов, И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств / И.Н. Дорохов, В .В. Меньшиков. - М. : Наука, 2005. - 584 с.

89. Дубинин, М.М. Теоретические основы и границы применимости методов определения и описания поверхности адсорбентов. Методы приведения изотерм адсорбции и удельная поверхность адсорбентов / М.М. Дубинин // Адсорбция и пористость: тр. IV Всесоюз. конф. по теорет. вопросам адсорбции. - Л.-М. : Наука, 1976. - С. 105 - 111.

90. Елизаров, И. А. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры / И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, С.В. Фролов. - М. : Изд-во Машиностроение-1, 2004. - 180

с.

91. Жданов, С.П. Синтетические цеолиты : Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства / С. П. Жданов, С. С. Хвощев, Н. Н. Самулевич. - М. : Химия, 1981. - 261 с.

92. Зайцев, Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования / Г.Ф. Зайцев - Киев; Выша школа, 1988. - 432 с.

93. Закгейм, А.Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов / А.Ю. Закгейм. - М. : Химия, 1982. - 287 с.

94. Зарубин, В.С. Математическое моделирование в технике / В.С. Зарубин - М.; изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 497 с.

95. Карпов, В.Е. Параллельные вычисления в задачах физико-химической гидродинамики: подходы и идеи / В.Е. Карпов, А.И. Лобанов // Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах : материалы V Междунар. науч.-практич. семинара / под ред. проф. Р.Г. Строн-гина. - Н. Новгород : Изд-во Нижегор. гос. ун-та. - 2005. - С. 116 - 122.

96. Кафаров, В.В. Анализ и синтез химико-технологических систем / В .В. Кафаров, В.П. Мешалкин. - М. : Химия, 1991. - 432 с.

97. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. - М. : Высшая школа, 1991. - 400 с.

98. Кафаров, В.В. Системный анализ процессов химической технологии / В .В. Кафаров, И.Н. Дорохов. - М. : Наука, 1976. - 499 с.

99. Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники / Н.В. Кельцев. - М. : Химия, 1976. - 512 с.

100. Киреев, В.И. Численное моделирование газодинамических течений / В.И. Киреев, А.С. Войновский. - М. : Изд-во МАИ, 1991. - 254 с.

101. Кириллин, В. А. Техническая термодинамика. 5-е изд., перераб. и доп. / Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е. — М.: Изд. дом МЭИ, 2008. — 496 с.

102. Коузов, П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической про-

мышленности / П.А. Коузов, А.Д. Мальгин, Г.М. Скрябин. - Л. : Химия, 1982.

- 256 с.

103. Лионе, Ж.Л. Оптимальное управление системами, описываемыми дифференциальными уравнениями в частных производных / Ж.Л. Лионс. - М. : Мир, 1975. - 349 с.

104. Лисицын, Н.В. Синтез систем разделения многокомпонентных смесей : учеб. пособие / Н.В. Лисицын, К. Хартман, Н.В. Кузичкин. - СПб. : СПбГТИ(ТУ), 2006. - 39 с.

105. Лукин, В.Д. Циклические адсорбционные процессы / В.Д. Лукин, А.В. Новосельский. - Л. : Химия, 1989. - 254 с.

106. Мартыненко, О. Г. Справочник по теплообменникам. В 2-х томах. / Мартыненко О. Г., Михалевич А. А., Шикоз В. К. — М.: Энергоатомиздат, 1987. - 318 с.

107. Матвейкин, В.Г. Математическое моделирование и управление процессом короткоцикловой безнагревной адсорбции / В.Г. Матвейкин, В. А. Погонин, С.Б. Путин, С.А. Скворцов. - М.: «Изд-во Машиностроение-1», 2007. - 140 с.

108. Матвейкин, В.Г. Методы, алгоритмы и системы гарантированного оптимального управления химико-технологическими процессами : дис. ... д-ра техн. наук : 05.13.07 : защищена 05.1991 : утв. 10.1991 / В.Г. Матвейкин.

- М., 1991. - 535 с.

109. Математическое моделирование сорбционных процессов с обратными связями в системах, содержащих несколько аппаратов / А.В. Колбанцев, В .А. Колин и др. // Деп. в ВИНИТИ. - 1983. - С. 1 - 12.

110. Мирошник, И.В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы / И.В. Мирошник. - СПб. : Питер, 2006. - 272 с.

111. Монтгомери, Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных / Д.К. Монтгомери; пер. с англ. - Л. : Судостроение, 1980. - 384 с.

112. Неймарк, И.Е. Силикагель, его получение, свойства и применение / И. Е. Неймарк, Р. Ю. Шейнфайн ; АН УССР. Ин-т физ. химии им. Л. В. Пи-

саржевского. - Киев : Наук. думка, 1973. - 200 с.

113. Дворецкий, С.И. Основы математического моделирования и оптимизации процессов и систем очистки и регенерации воздуха : учеб. пособие / С.И. Дворецкий, С.В. Матвеев, С.Б. Путин, Е.Н. Туголуков. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - 324 с.

114. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. - Ленинград; Химия, 1987. - 286 с.

115. Пат. 2944627 США, МКИ2. Method and apparatus for fractionating gaseous mixtures by adsorbtion / C. W. Skarstrom / - № 714780; заяв. 12.12.58; опубл. 12.07.60, Бюл. №2. - 23с.

116. Пат. 4417863 США, МКИ3 F01C 1/02. Scroll member assembly of scroll-type fluid machine / M. Ikegawa, K. Tojo, M. Shiibayashi / - № 225741; заяв. 16.01.81; опубл. 29.11.83, Бюл. №4. - 4с.

117. Пат. 4826510 США, МКИ2 B01D 053/04. Portable low profile DC oxygen concentrator / Mc. Combs, R. D. Norman / - № 143325; заяв. 13.01.88; опубл. 02.05.89, Бюл. №10. - 13 с.

118. Пат. 5531807 США, МКИ2 B01D 95/26. Apparatus and method for supplying oxygen to passengers on board aircraft / R. D. Norman / - № 347808; заяв. 30.11.94; опубл. 02.07.96, Бюл. №5. - 11с.

119. Пат. 5827358 США, МКИ3 B01D 53/047. Rapid cycle swing adsorption oxygen concentration method and apparatus / S. R. Kulish, P.S. Robert/ - № 745281; заяв. 27.10.98; опубл. 08.11.96, Бюл. №8. - 14с.

120. Пат. 6176897 США, МКИ2 B01D 95/98. High frequency pressure swing adsorption / G. Bowie / - № 000844; заяв. 30.12.97; опубл. 23.01.01, Бюл. №2. - 27с.

121. Пат. 6547851 США, МКИ2 B01D 95/21. Miniaturized wearable oxygen concentrator / J. D. Warren / - № 921863; заяв. 02.08.01; опубл. 15.05.03, Бюл. №4. - 12с.

122. Пат. 6691702 США, МКИ3 B01D 128/202.26. Portable oxygen con-

centration system and method of using the same / W. S. Appel; D. P. Winter; B. K. Sward; M. Sugano; E. Salter; J. A. Bixby / - № 134868; заяв. 29.05.02; опубл.

17.02.04, Бюл. №12. - 24с.

123. Пат. 6709486 США, МКИ3 B01D 53/047. Pressure swing adsorption process with controlled internal depressurization flow / K.L. Sang, J.D. Bukowski /

- № 743381; заяв. 27.02.03; опубл. 03.12.04, Бюл. №7. - 11с.

124. Пат. 6949133 США, МКИ3 B01D 96/111. Portable oxygen concentrator / R. Norman, E. Robert, A. Michael / - № 762671; заяв. 22.01.04; опубл.

27.09.05, Бюл. №4. - 17 с.

125. Пат. 7402193 США, МКИ3 B01D 53/053 Portable oxygen concentrator / L. P. Bliss; J. C. Atlas; S. C. Halperin / - № 11/099,783; заяв. 5.04.05; опубл. 22.07.08, Бюл. №8. - 29 с.

126. Пат. 7431032 США, МКИ3 A62B 7/00 Low power ambulatory oxygen concentrator / T. W. Jagger; P. V. Nicholas; J. A. Kivisto; P.B. Lonnes / - № 11/054,716; заяв. 9.02.05; опубл. 7.10.08, Бюл. №8. - 35 с.

127. Патент РФ № 2096072, МПК B01D 53/04, С 01В 13/02. Адсорбционная установка для получения кислорода / И. А. Смирнов; В.В. Мишаков; А.Т. Логунов / № 96115523/25; заяв. 31.07.96; опубл. 20.11.97., бюл. № 6. - 7 с.

128. Патент США N 7682429, МПК B01D 53/047. High output concentrator / J. T. Dolensky; J. R. Robert; R.W. Murdoch / № 11/698560; заяв. 26.01.07; опубл. 23.03.10., бюл. № 13. - 20 с.

129. Петров, И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / И.В. Петров ; под ред. проф. В.П. Дьяконова. - М. : СОЛОН-Пресс, 2004. - 256 с.

130. Путин, П.Ю. Кодификация знаний о циклических адсорбционных процессах / П.Ю. Путин, В.Г. Матвейкин, С.А. Скворцов, С.С. Толстошеин // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского.

- Тамбов, 2010. - Т. 2, № 4 - 6(29). - С. 125 - 133.

131. Радушкевич, Л.В. Связь теории динамики адсорбции с термодинамикой неравновесных процессов / Л.В. Радушкевич // Тр. III Всесоюз. кон-

фер. по теорет. вопросам адсорбции. - М. : Наука, 1973. - С. 73 - 82.

132. Рей, У. Методы управления технологическими процессами / У. Рей. - М. : Мир, 1983. - 386 с.

133. Реклейтис, Г. Оптимизация в технике : В 2 кн. Кн.1 / Г. Реклейтис, А. Рейвиндран, К. Рэгсдел ; Перевод с англ. В. Я. Алтаева, В. И. Моторина. -М. : Мир, 1986. - 349 с.

134. Рид, Р.С. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд; Пер. с англ. под ред. Б. И. Соколова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л. : Химия : Ленингр. отд-ние, 1982. - 592 с.

135. Рыжиков, Ю.И. Решение научно-технических задач на персональном компьютере / Ю.И. Рыжиков. - СПб.: КОРОНА, 2000 - 272 с.

136. Сегерлинд, Л. Дж. Применение метода конечных элементов / Перевод с англ. А. А. Шестакова ; Под ред. Б.Е. Победри. - Москва : Мир, 1979. -392 с.

137. Серпионова, Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров / Е.Н. Серпионова. - М. : Высшая школа, 1969. - 416 с.

138. Скворцов, С.А. Математическое моделирование и управление процессом адсорбционного разделения газовой смеси по методу короткоцик-ловой безнагревной адсорбции : дис. кан-та техн. наук: 05.13.06 / С. А. Скворцов. - Тамбов : ТГТУ, 2005. - 155 с.

139. Советов, Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. - М. : Высшая школа, 2005. - 343 с.

140. Справочник по теории автоматического управления / под ред. А.А. Красовского. - М. : Наука, 1992. - 424 с.

141. Страшун, Ю.П. Технические средства автоматизации и управления / Ю. П. Страшун. - Москва : МИСиС, 2015. - 153 с.

142. Сухарев, А.Г. Курс методов оптимизации / А.Г. Сухарев, А.В. Ти-мохов, В.В. Федоров. - М. : Наука, 1986. - 328 с.

143. Тимофеев, Д.П. Кинетика адсорбции / Д.П. Тимофеев - М.:АН СССР, 1962. - 122 с.

144. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректных задач / А. Н. Тихонов, В. Я. Арсенин. - Москва : Наука, 1974. - 223 с.

145. Толстошеин, С.С. Математическое моделирование и управление процессом адсорбционного концентрирования углекислого газа : дис. кан-та техн. наук: 05.13.06 / С.С. Толстошеин. - Тамбов : ТГТУ, 2011. - 155 с.

146. Трудоношин, В.А. Системы автоматизированного проектирования: учебное пособие для втузов. - Кн. 4. - Математические модели технических объектов: / В.А. Трудоношин, Н.В. Пивоварова. - Под ред. И.П. Норенкова. - М. : Высшая школа, 1986. - 160 с.

147. Турчак, Л.И., Плотников, П.В. Основы численных методов / Л.И. Турчак, П.В. Плотников. - М.: Физматлит, 2003. - 301 с.

148. Устинов, Е.А. Закономерности динамики циклических адсорбционных процессов разделения бинарных газовых смесей / Е.А. Устинов // Журнал прикладной химии. - 1980. - Т. 53, № 9. - С. 2015 - 2021.

149. Устинов, Е.А. Моделирование циклических адсорбционных процессов разделения газов / Е.А. Устинов // Журнал прикладной химии. - 1980.

- Т. 53, № 1. - С. 136 - 141.

150. Фрэнкс, Р. Математическое моделирование в химической технологии / Р. Фрэнкс; пер. с англ. - М. : Химия, 1971. - 272 с.

151. Хартман, К. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / К. Хартман; пер. с нем. - М.: Мир, 1977. - 552 с.

152. Чаки, Ф. Современная теория управления. Нелинейные, оптимальные и адаптивные системы / Ф. Чаки. - М. : Мир, 1975. - 423 с.

153. Шервуд, Т. Массопередача / Т. Шервуд, Р. Пигфорд. - М. : Химия, 1982. - 231 с.

154. Шумяцкий, Ю.И. Адсорбционные процессы / Ю.И. Шумяцкий. -М: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006. - 266 с.

155. Шумяцкий, Ю.И. Адсорбция: процесс с неограниченными возможностями / Ю.И. Шумяцкий, Ю.М. Афанасьев. - М. : Высшая школа, 1998.

- 78 с.

156. Шумяцкий, Ю.И. Промышленные адсорбционные процессы : учебное пособие для студентов химико-технологических специальностей вузов / Ю. И. Шумяцкий. - Москва : КолосС, 2009. - 182 с.

157. Юревич, Е.И. Теория автоматического управления / Е.И. Юревич. - Л. : Энергия, 1969. - 376 с.

пр. Энергетиков, ЗОЕ Тамбов, Россия, 392030

тел.: (900) 510-53-35

ooo.simoayandex.ru www.sys-mod.ru

Юридический адрес: 392030, г. Тамбов, проезд Энергетиков, д. ЗОЕ Почтовый адрес: 392030, г. Тамбов, проезд Энергетиков, д. ЗОЕ ИНН 6829113416, КПП 682901001, ОГРН 1156829006290

ОКВЭД 73.10 - научные исследования и разработки в области естественных и технических наук ОКПО 24597617 ОКАТО 68401368000 ОКОГУ 4210014 Р/сч 40702810861000001531 Сбербанк России, Тамбовское отделение №8594 К/с 30101810800000000649 БИК 046850649

Акт использования результатов работы соискателя ФГБОУ ВО «Тамбовского государственного технического университета» кафедры «Информационные процессы и управление» Васильева Александра Сергеевича

Настоящим актом подтверждаем, что результаты научного исследования соискателя используются для разработки программных модулей системы имитационного моделирования циклических адсорбционных процессов.

В диссертационной работе разработаны модульные математические модели подсистем циклических адсорбционных процессов, которые пригодны и удобны в использовании для исследования сложных схемотехнических решений процессов адсорбционного разделения газовых смесей.

Генеральный директор

ООО «Системы моделирования»

Толстошеин С.С.

Общество с ограниченной ответственностью «Экотехнологии»

Выдан Васильеву Александру Сергеевичу для предоставления в диссертационный совет, свидетельствующий о том, что результаты его диссертационной работы использованы в практической деятельности ООО «Экотехнологии» при проектировании концентраторов кислорода на основе технологии короткоцикловой безнагревной адсорбции производительностью до 5 л/мин.

Были использованы следующие результаты диссертации A.C. Васильева:

- метод математического моделирования динамики функционирования установки короткоцикловой безнагревной адсорбции при обогащении воздуха кислородом;

- значения кинетических параметров процесса адсорбционного концентрирования кислорода - коэффициентов массоотдачи по кислороду и азоту; *

- результаты численных исследований влияния времени цикла "адсорбция-десорбция" установки КБА на динамику ее функционирования в широком диапазоне изменения состава и температуры атмосферного воздуха; температуры и давления на динамику скорости воздуха в слое адсорбента; гармонических колебаний давления воздуха (на продукционном и отводном трубопроводах) на чистоту продукционного кислорода.

«УТВЕРЖДАЮ» ' Генеральный директор

АКТ

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ

Инженер

Уравнения изотерм сорбции

№ п/п Вид уравнения изотермы, wvk =

1 ьр 1 + Ь2 Р

2 Ь/2/Т- р 1 + Ь/41 Т Р

3 (ь - ь2та) Та р 1 + Ь3еь4 т р

4 ЬРЬ2

5 Ье^т рь

6 Ь2 ьрз е Та ¿5 1 + Ь4 р;Ьз е Та

7 ьр

8 Ь/2/т р

9 " (ь,р; )ь2 " _ (1+ьр )ь2 _ 1

10 ьр (1 - р + Ь1Р )(1 - р)

11 ЖоРаехр - в Т А2 Т) * V ^ У 2 ' р** 1 р у.

12 Ь1 ехр Г / \21 (ХТа1 рг 1 --- 1п— ь р V 2 ^х у + ьз ехр Г / \21 ( ХТ^ рг 1 - —- 1п— ь р V 4 Гх у

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.