Oʼzbekiston respublikаsi oliy vа oʼrtа mаxsus tаʼlim vаzirligi toshkent kimyo-texnologiya instituti

ОДНО КВАЗИАППАРАТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ 
ЭТИЛЕНА В ТРУБЧАТОМ РЕАКТОРЕ 
 
Артиков А.А, Тураев Б.Ф. 
Ташкетский химико технологический институт
Наиболее распространенным методом является пиролиз в трубчатой печи 
(змеевиковом реакторе) [1]. За последние годы печи пиролиза значительно 
усовершенствованы, их производительность увеличена до 0.64 кг/с или 20 тыс. т этилена в 
год, температура на выходе из змеевикового реактора повышена до 860 – 900
0
С при 
одновременном снижении времени контакта до 0,2 – 0,4 с. Однако в трубчатых печах можно 
перерабатывать сырье с ограниченным концом кипения (не выше 350
0
С). Это ограничение, а 
также существенные недостатки печей (периодические остановки для выжигания кокса, 
большая металлоемкость и необходимость применения высоколегированных сталей) 
являются причиной интенсивной разработки других типов реакторов для пиролиза. 
Предлагаемая нами методика системного мышления [2], позволяет анализировать 
систему без особых затруднений. По предложенной методике, последовательность анализа, 
моделирования и поиск оптимальных решений может происходить в следующем порядке: 
1. В изучении объекта исследования - реактор представляется как в виде системы, так 
и в виде процессов, происходящих в системе (в теле реактора).
2. Определяются показатели - входные, выходные параметры объекта, в данном случае 
реактора, состоящей из системы (тело реактора) и процесса происходящего в системе. 
Определение входных и выходных параметров, как системы, так и процесса позволяет 
довершить предварительный анализ.
3. В последующем определяется взаимосвязь параметров. В большинстве случаев 
определение взаимосвязи выходных от входных параметров является более полным анализом 
объекта исследования.
Таким образом, анализ и составление модели процесса химического преобразования
материала можно начинать с уровня, который является глубинным уровнем. На уровне 
молекул происходить химического преобразования сырья в этилен, для этого подается энергия 
через стенку реактора. Степень химического преобразования зависит от свойства сырья и от 
коэффициента химического преобразования.
Анализируя поступающий материал и из материального баланса, можно составить 
математическую модель для процесса химического преобразования сырья, а потом переходить 
к составлению компьютерной модели процесса химического преобразования материала в 
реакторе полученным после ряда преобразований уравнением: 
𝑑С
𝑑𝜏
=
1
𝑚
0
[𝐺
0
𝐶
0
− 𝐺
1
𝐶 + 𝐾𝑉(1 − 𝐶)]
(1) 
Где, G
0
–расход материала при входе в реактору; С
0
– концентрация материала при 
входе в реактор; G
1
– расход материала при выходе из реактора; С
1
– концентрация материала 
при выходе из реактора, общая масса материала 
m
0
, объем рабочей зоны
 V 
и
 k 
– коэффициент, 
показывающий особенности преобразования сырья в реакторе. Коэффициент «
k
» зависит от 
множества факторов. Выходным параметром является изменение концентрации этилена в 
обшей смеси 
С
Воспользуюсь математическим описанием одноячеечного непрерывного процесса (1), 
была получена одно квазиаппаратная компьютерная модель с использованием пакета 
программы MATLAB (рис. 3). 
После ввода входных параметров в блоки ввода 1,2,3,4 сигналы собираются в блоке 
сбора сигналов 5 и далее осуществляется вычисление значений параметров в блоках 6,8 и в 
интеграторе 7 через блок сбора сигналов 9. Результаты вычислений выводятся в виде 
временных графиков. Во временном графике 4 получены результаты изменения 
концентрации этилена в общей массе. Полученные результаты вновь подают в блок сбора 

---

14 
сигналов 5 и вычисляют в блоке вычисления. Результаты вычислений можно наблюдать на 
цифровом экране и в виде временных графиков в устройствах 10.
Рис. 1. Компьютерная модель для ввода исходных данных процесса в компьютерную модель 
Рис. Компьютерная модель процесса химического преобразования сырья в этилен для одно 
квазиаппаратного реактора. 
Во временном графике приводятся графики изменения концентрации этилена до 
химического преобразования относительно общей массы вещества. 
Рис. 3. Результат расчета динамики процесса в одноячеечной реакторе в прикладной 
программе MATLAB при коэффициенте химического преобразования k=1 
Как видно (рис.3) в зависимости от коэффициента свойств химического 
преобразования и установки степень химического преобразования материала увеличивается.
Например, при коэффициенте химического преобразования при коэффициенте 
химического преобразования k=0.5 концентрация этилена доходить до 43%, при 
коэффициенте химического преобразования k=1 концентрация этилена доходить до 60%. при 
коэффициенте химического преобразования k=2 концентрация этилена доходить до 76%. 
Таким образом, изменяя коэффициента химического преобразования можно определить 
адекватную модель химического преобразования материала.