Интернет-система проведения функционально-физического анализа технических систем

   |  [Регистрация]
  [Кожухотрубчатый реактор синтеза углеводородов из оксида углерода и водорода]  |  [чтение]  |  [2014-10-17 12:03:07]

Отчет по выбранной ТС

Кожухотрубчатый реактор синтеза углеводородов из оксида углерода и водорода

(Кожухотрубчатый реактор)

Содержание:

  1. Общее описание
    1. Название, краткое описание, метод
    2. Принципиальная схема
    3. Спецификация
    4. Описание принципа действия
    5. Анимация
  2. Функции
    1. Главная функция
    2. Основные функции
    3. Вспомогательные функции
    4. Вредные функции
    5. Нейтральные функции
  3. Основные характеристики
    1. Внешние характеристики
    2. Внутренние характеристики
    3. Экономические характеристики
    4. Эргономические характеристики
    5. Экологические характеристики
    6. Таблица связей между характеристиками
    7. Формулировка связей между характеристиками
  4. Критерии прогрессивного развития (КПР)
    1. Список КПР
  5. Противоречия
    1. Таблица выявления технических противоречий
    2. Формулировка технических противоречий
    3. Таблица выявления физических противоречий
    4. Формулировка физических противоречий
  6. Физические эффекты
    1. Список физических эффектов
    2. Таблица связей между функциями и ФЭ
  7. Следствия из закона стадийного развития
    1. Таблица стадий развития функций ТС
    2. Описание стадии главной функции
    3. Описание стадий основных функций
    4. Описание стадий вспомогательных функций
  8. Соответствия между функциями и структурой ТС
    1. Таблица связей между функциями и элементами ТС
  9. Частные закономерности развития
    1. Таблица частных закономерностей развития ТС
  10. Следствия из закона прогрессивного развития
    1. Параметрический уровень
    2. Конструкторско-технологический уровень
    3. Уровень принципов действия
    4. Уровень функциональной структуры
    5. Уровень потребительских свойств
    6. Уровень функций
  11. Предшественники
    1. Предшественник 1
    2. Предшественник 2
    3. Предшественник 3
  12. Ресурсы
    1. Вещественные ресурсы
    2. Полевые ресурсы
    3. Энергетические ресурсы
    4. Информационные ресурсы
    5. Пространственные ресурсы
    6. Временные ресурсы
    7. Функциональные ресурсы
    8. Системные ресурсы
  13. Аналоги
    1. Функциональные аналогии
    2. Структурные аналогии
    3. Субстратные аналогии
    4. Аналогии внешней формы
    5. Аналогии отношений [между элементами ТС]
  14. Заключение


Общее описание


Название, краткое описание, метод


Кожухотрубчатый реактор синтеза углеводородов из оксида углерода и водорода


Кожухотрубчатый реактор

Предназначен для осуществления химических каталитических реакций

  • нефтегазоперерабатывающая, нефтехимическая, химическая отрасли промышленности

  • Установка синтеза Фишера-Тропша


    конверсия (превращение) газовой смеси

    протекания химической каталитической реакции


    [назад]


    Принципиальная схема

    демонстрационная схема


    загрузить...


  • ЭС1 - корпус
  • ЭС2 - трубки
  • ЭС3 - вход сырья
  • ЭС4 - выход продуктов синтеза
  • ЭС5 - вход теплоносителя
  • ЭС6 - выход теплоносителя

  • Исходная газовая смесь реагентов поступает в аппарат через вход 3 и движется ламинарно в трубном пространстве, заполненном твердым катализатором. Охлаждающий агент (вода) подается через вход в межтрубное пространство 5. Пар, образующийся в результате теплообмена, выводится через выход 6. Вывод продуктов синтеза осуществляется через выход 4.

    [назад]


    Анимация

    не загружена

    [назад]



    Функции


    Главная функция

    осуществлять химическую каталитическую реакцию в трубном пространстве реактора

    [назад]


    Основные функции

    проводить исходную газовую смесь [ЭС1, ЭС2, ЭС3]

    осуществлять эффективный контакт газовой смеси с катализатором [ЭС2]

    отводить продукты синтеза [ЭС5]

    Охлаждать реакционную смесь [ЭС2, ЭС5, ЭС6]

    изолировать потоки от окружающей среды [ЭС1, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6]

    [назад]


    Вспомогательные функции

    создавать проводящее пространство для поступающей смеси [ЭС1, ЭС3]

  • ОФ1
  • ОФ3
  • уменьшать блокировку пор катализатора [ЭС2]

  • ОФ2
  • Охлаждать внешнюю поверхность труб [ЭС2, ЭС5, ЭС6]

  • ОФ4
  • Обеспечивать непроницаемость для потоков из окружающей среды [ЭС1, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6]

  • ОФ5
  • [назад]


    Вредные функции

    выделять тепло в ходе химической реакции (ОФ4) [ЭС2]

    корродировать поверхность труб и корпус аппарата [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6]

    блокировать (ограничивать доступ) поверхность катализатора (ГФ) [ЭС2]

    деформировать стальные конструкции [ЭС1, ЭС2, ЭС3, ЭС4, ЭС5, ЭС6]

    [назад]


    Нейтральные функции

    генерировать (производить) водяной пар [ЭС2, ЭС5, ЭС6]

    изменять фазовое состояние теплоносителя [ЭС2, ЭС5, ЭС6]

    уменьшать объем смеси [ЭС4]

    повышать температуру смеси [ЭС2]

    [назад]



    Основные характеристики


    Внешние характеристики

    расход входного потока газа [100 - 20000] (Gгаза, м3/ч)

  • ГФ
  • ОФ1
  • состав газовой смеси [частей водорода/частей оксида углерода + примеси; для синтеза УВ идеален газ состава 1-4/1]

  • ГФ
  • [назад]


    Внутренние характеристики

    объем катализатора [5 - 50] (Vкат, м3)

  • ОФ2
  • площадь поверхности теплообмена [различная, зависит от размеров аппарата] (S, м2)

  • ОФ4
  • температура процесса [160 - 320] (T, C)

  • ВрФ1
  • НФ1
  • Давление в реакторе [20 - 500] (P, атм)

    диаметр аппарата [2000 - 30000] (D реактора, мм)

  • ОФ1
  • ОФ3
  • диаметр труб [20 - 30] (dтр, мм)

  • ВФ3
  • ОФ4
  • число труб [200 - 1250] (n, шт)

  • ВФ3
  • ОФ4
  • [назад]


    Экономические характеристики

    расход металла [20 - 65] (Gмет, т)

  • ВФ4
  • ОФ5
  • [назад]


    Эргономические характеристики

    не выявлены

    [назад]


    Экологические характеристики

    потери оксида углерода (в окружающую среду) [согласно требованиям нормативных документов] (Gco, м3/сут)

  • ОФ5
  • [назад]


    Таблица связей между характеристиками

    "x" - нет зависимости
    "+" - прямая зависимость
    "-" - обратная зависимость
    "?" - зависимость не выявлена

    Параметрырасход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)состав газовой смесиобъем катализатора (Vкат, м3)площадь поверхности теплообмена (S, м2)температура процесса (T, C)Давление в реакторе (P, атм)диаметр аппарата (D реактора, мм)диаметр труб (dтр, мм)число труб (n, шт)расход металла (Gмет, т)потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)
    расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)Xxxxx+xxxx+
    состав газовой смесиxXxx?xxxxx?
    объем катализатора (Vкат, м3)??Xx?xx+xx?
    площадь поверхности теплообмена (S, м2)+xxX-????+?
    температура процесса (T, C)xxxxXxxxxx+
    Давление в реакторе (P, атм)+xx??Xxxxx?
    диаметр аппарата (D реактора, мм)?x++xxX?++?
    диаметр труб (dтр, мм)?x++???Xx+?
    число труб (n, шт)xx++??+xX+?
    расход металла (Gмет, т)xxx+x?+??X?
    потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)+?????????X
    расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)состав газовой смесиобъем катализатора (Vкат, м3)площадь поверхности теплообмена (S, м2)температура процесса (T, C)Давление в реакторе (P, атм)диаметр аппарата (D реактора, мм)диаметр труб (dтр, мм)число труб (n, шт)расход металла (Gмет, т)потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)


  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр температура процесса (T, C) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр Давление в реакторе (P, атм) увеличивается
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр диаметр труб (dтр, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр расход металла (Gмет, т) не изменяется
  • при увеличении параметра расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) параметр потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) увеличивается
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр Давление в реакторе (P, атм) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр диаметр труб (dтр, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра состав газовой смеси параметр расход металла (Gмет, т) не изменяется
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) не изменяется
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр Давление в реакторе (P, атм) не изменяется
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр диаметр труб (dтр, мм) увеличивается
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра объем катализатора (Vкат, м3) параметр расход металла (Gмет, т) не изменяется
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена (S, м2) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) увеличивается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена (S, м2) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена (S, м2) параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена (S, м2) параметр температура процесса (T, C) уменьшается
  • при увеличении параметра площадь поверхности теплообмена (S, м2) параметр расход металла (Gмет, т) увеличивается
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр Давление в реакторе (P, атм) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр диаметр труб (dтр, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр расход металла (Gмет, т) не изменяется
  • при увеличении параметра температура процесса (T, C) параметр потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) увеличивается
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) увеличивается
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр диаметр труб (dтр, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра Давление в реакторе (P, атм) параметр расход металла (Gмет, т) не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр объем катализатора (Vкат, м3) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр температура процесса (T, C) не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр Давление в реакторе (P, атм) не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр число труб (n, шт) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр аппарата (D реактора, мм) параметр расход металла (Gмет, т) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр труб (dтр, мм) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр труб (dтр, мм) параметр объем катализатора (Vкат, м3) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр труб (dтр, мм) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличивается
  • при увеличении параметра диаметр труб (dтр, мм) параметр число труб (n, шт) не изменяется
  • при увеличении параметра диаметр труб (dтр, мм) параметр расход металла (Gмет, т) увеличивается
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) не изменяется
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр объем катализатора (Vкат, м3) увеличивается
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличивается
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) увеличивается
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр диаметр труб (dтр, мм) не изменяется
  • при увеличении параметра число труб (n, шт) параметр расход металла (Gмет, т) увеличивается
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) не изменяется
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр состав газовой смеси не изменяется
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр объем катализатора (Vкат, м3) не изменяется
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличивается
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр температура процесса (T, C) не изменяется
  • при увеличении параметра расход металла (Gмет, т) параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) увеличивается
  • при увеличении параметра потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) увеличивается
  • [назад]



    Критерии прогрессивного развития (КПР)



    параметр расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) необходимо увеличить

    параметр состав газовой смеси необходимо сохранить

    параметр объем катализатора (Vкат, м3) необходимо увеличить

    параметр площадь поверхности теплообмена (S, м2) необходимо увеличить

    параметр температура процесса (T, C) необходимо уменьшить

    параметр Давление в реакторе (P, атм) необходимо увеличить

    параметр диаметр аппарата (D реактора, мм) необходимо увеличить

    параметр диаметр труб (dтр, мм) необходимо уменьшить

    параметр число труб (n, шт) необходимо увеличить

    параметр расход металла (Gмет, т) необходимо уменьшить

    параметр потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) необходимо уменьшить

    [назад]



    Противоречия


    Таблица выявления технических противоречий

    КПР"расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) увеличить"состав газовой смеси сохранить"объем катализатора (Vкат, м3) увеличить"площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличить"температура процесса (T, C) уменьшить"Давление в реакторе (P, атм) увеличить"диаметр аппарата (D реактора, мм) увеличить"диаметр труб (dтр, мм) уменьшить"число труб (n, шт) увеличить"расход металла (Gмет, т) уменьшить"потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) уменьшить
    "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" увеличитьX         ТП
    "состав газовой смеси" сохранить X  ТП      
    "объем катализатора (Vкат, м3)" увеличить  X ТП  ТП   
    "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" увеличить   X     ТП 
    "температура процесса (T, C)" уменьшить    X      
    "Давление в реакторе (P, атм)" увеличить     X     
    "диаметр аппарата (D реактора, мм)" увеличить      X  ТП 
    "диаметр труб (dтр, мм)" уменьшитьТП ТПТПТП  X   
    "число труб (n, шт)" увеличить        XТП 
    "расход металла (Gмет, т)" уменьшить   ТП  ТПТПТПX 
    "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" уменьшитьТП         X
    "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" увеличить"состав газовой смеси" сохранить"объем катализатора (Vкат, м3)" увеличить"площадь поверхности теплообмена (S, м2)" увеличить"температура процесса (T, C)" уменьшить"Давление в реакторе (P, атм)" увеличить"диаметр аппарата (D реактора, мм)" увеличить"диаметр труб (dтр, мм)" уменьшить"число труб (n, шт)" увеличить"расход металла (Gмет, т)" уменьшить"потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" уменьшить

    [назад]


    Формулировка технических противоречий


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 при увеличении параметра "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" происходит увеличение параметра "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)"


    при выполнении функций ГФ и ВрФ1 и НФ1 при сохранении параметра "состав газовой смеси" происходит увеличение параметра "температура процесса (T, C)"


    при выполнении функций ОФ2 и ВрФ1 и НФ1 при увеличении параметра "объем катализатора (Vкат, м3)" происходит увеличение параметра "температура процесса (T, C)"


    при выполнении функций ОФ2 и ВФ3 при увеличении параметра "объем катализатора (Vкат, м3)" происходит увеличение параметра "диаметр труб (dтр, мм)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ4 при увеличении параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" происходит увеличение параметра "расход металла (Gмет, т)"


    при выполнении функций ОФ1 и ВФ4 при увеличении параметра "диаметр аппарата (D реактора, мм)" происходит увеличение параметра "расход металла (Gмет, т)"


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 и ВФ3 при уменьшении параметра "диаметр труб (dтр, мм)" происходит уменьшение параметра "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)"


    при выполнении функций ОФ2 и ВФ3 при уменьшении параметра "диаметр труб (dтр, мм)" происходит уменьшение параметра "объем катализатора (Vкат, м3)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ3 при уменьшении параметра "диаметр труб (dтр, мм)" происходит уменьшение параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ3 и ВрФ1 и НФ1 при уменьшении параметра "диаметр труб (dтр, мм)" происходит увеличение параметра "температура процесса (T, C)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ3 при увеличении параметра "число труб (n, шт)" происходит увеличение параметра "расход металла (Gмет, т)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ4 при уменьшении параметра "расход металла (Gмет, т)" происходит уменьшение параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)"


    при выполнении функций ОФ1 и ВФ4 при уменьшении параметра "расход металла (Gмет, т)" происходит уменьшение параметра "диаметр аппарата (D реактора, мм)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ3 при уменьшении параметра "расход металла (Gмет, т)" происходит увеличение параметра "диаметр труб (dтр, мм)"


    при выполнении функций ОФ4 и ВФ3 при уменьшении параметра "расход металла (Gмет, т)" происходит уменьшение параметра "число труб (n, шт)"


    при выполнении функций ГФ и ОФ1 при уменьшении параметра "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" происходит уменьшение параметра "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)"

    [назад]


    Таблица выявления физических противоречий

    КПР"расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч) увеличить"состав газовой смеси сохранить"объем катализатора (Vкат, м3) увеличить"площадь поверхности теплообмена (S, м2) увеличить"температура процесса (T, C) уменьшить"Давление в реакторе (P, атм) увеличить"диаметр аппарата (D реактора, мм) увеличить"диаметр труб (dтр, мм) уменьшить"число труб (n, шт) увеличить"расход металла (Gмет, т) уменьшить"потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут) уменьшить
    "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" увеличитьX(x -> (x -> x)(x -> x)(x -> x)ФП
    (+ -> +)
    (x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)ФП
    (+ -> -)
    "состав газовой смеси" сохранить(x -> x)X(x -> x)(x -> x)(? -> ?)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(? -> ?)
    "объем катализатора (Vкат, м3)" увеличить(? -> ?)(? -> ?)X(x -> x)(? -> ?)(x -> x)(x -> x)(+ -> -)(x -> x)(x -> x)(? -> ?)
    "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" увеличитьФП
    (+ -> +)
    (x -> (x -> x)XФП
    (- -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)
    "температура процесса (T, C)" уменьшить(x -> x)(x -> (x -> x)(x -> x)X(x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(+ -> -)
    "Давление в реакторе (P, атм)" увеличить(+ -> +)(x -> (x -> x)(? -> ?)(? -> ?)X(x -> x)(x -> x)(x -> x)(x -> x)(? -> ?)
    "диаметр аппарата (D реактора, мм)" увеличить(? -> ?)(x -> ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (+ -> +)
    (x -> x)(x -> x)X(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)
    "диаметр труб (dтр, мм)" уменьшить(? -> ?)(x -> ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (+ -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X(x -> x)ФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)
    "число труб (n, шт)" увеличить(x -> x)(x -> ФП
    (+ -> +)
    ФП
    (+ -> +)
    (? -> ?)(? -> ?)ФП
    (+ -> +)
    (x -> x)XФП
    (+ -> -)
    (? -> ?)
    "расход металла (Gмет, т)" уменьшить(x -> x)(x -> (x -> x)(+ -> +)(x -> x)(? -> ?)(+ -> +)(? -> ?)(? -> ?)X(? -> ?)
    "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" уменьшить(+ -> +)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)(? -> ?)X
    "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" увеличить"состав газовой смеси" сохранить"объем катализатора (Vкат, м3)" увеличить"площадь поверхности теплообмена (S, м2)" увеличить"температура процесса (T, C)" уменьшить"Давление в реакторе (P, атм)" увеличить"диаметр аппарата (D реактора, мм)" увеличить"диаметр труб (dтр, мм)" уменьшить"число труб (n, шт)" увеличить"расход металла (Gмет, т)" уменьшить"потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" уменьшить

    [назад]


    Формулировка физических противоречий


    Для увеличения параметра "Давление в реакторе (P, атм)" , параметр "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" должен быть больше , a для уменьшения параметра "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" , параметр "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" должен быть меньше (ГФ и ОФ1 )


    Для увеличения параметра "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" и уменьшения параметра "температура процесса (T, C)" , параметр "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" должен быть больше , a для уменьшения параметра "расход металла (Gмет, т)" , параметр "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" должен быть меньше (ГФ и ОФ1 и ВФ4 и ВрФ1 и НФ1 )


    Для увеличения параметра "объем катализатора (Vкат, м3)" и увеличения параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" и увеличения параметра "число труб (n, шт)" , параметр "диаметр аппарата (D реактора, мм)" должен быть больше , a для уменьшения параметра "расход металла (Gмет, т)" , параметр "диаметр аппарата (D реактора, мм)" должен быть меньше (ОФ2 и ВФ3 )


    Для уменьшения параметра "расход металла (Gмет, т)" , параметр "диаметр труб (dтр, мм)" должен быть меньше , a для увеличения параметра "объем катализатора (Vкат, м3)" и увеличения параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" , параметр "диаметр труб (dтр, мм)" должен быть больше (ОФ2 и ВФ3 )


    Для увеличения параметра "объем катализатора (Vкат, м3)" и увеличения параметра "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" и увеличения параметра "диаметр аппарата (D реактора, мм)" , параметр "число труб (n, шт)" должен быть больше , a для уменьшения параметра "расход металла (Gмет, т)" , параметр "число труб (n, шт)" должен быть меньше (ОФ2 и ВФ3 )

    [назад]



    Физические эффекты


    Список физических эффектов

    ламинарное течение газа

    движение потока газа за счет разности давлений

    Силовое действие и противодействие

    вязкость

    гидравлическое сопротивление слоя катализатора

    изменение объема среды

    изменение температуры среды

    химическая реакция восстановительной олигомеризации

    коррозия труб и корпуса аппарата

    [назад]


    Таблица связей между функциями и ФЭ

    Условные обозначения:

  • V - данный ФЭ имеет место при реализации данной функции
  • X - за счет данного ФЭ реализуется эта функция
  • N - данный ФЭ не участвует при реализации данной функции
  • Функции / ФЭСиловое действие и противодействиеламинарное течение газавязкостьдвижение потока газа за счет разности давленийгидравлическое сопротивление слоя катализатораизменение объема средыизменение температуры средыхимическая реакция восстановительной олигомеризациикоррозия труб и корпуса аппарата
    ОФ1: проводить исходную газовую смесь XVVXV    
    ОФ2: осуществлять эффективный контакт газовой смеси с катализатором  X  V  V 
    ОФ3: отводить продукты синтеза XVVXV    
    ОФ4: Охлаждать реакционную смесь       X  
    ОФ5: изолировать потоки от окружающей среды         V
    ВФ1: создавать проводящее пространство для поступающей смеси X        
    ВФ2: уменьшать блокировку пор катализатора   X      
    ВФ3: Охлаждать внешнюю поверхность труб       X  
    ВФ4: Обеспечивать непроницаемость для потоков из окружающей среды         V
    ВрФ1: выделять тепло в ходе химической реакции (ОФ4)      XX 
    ВрФ2: корродировать поверхность труб и корпус аппарата       XXX
    ВрФ3: блокировать (ограничивать доступ) поверхность катализатора (ГФ)       X 
    ВрФ4: деформировать стальные конструкции       X  
    НФ1: генерировать (производить) водяной пар      VX  
    НФ2: изменять фазовое состояние теплоносителя      VX  
    НФ3: уменьшать объем смеси      X V 
    НФ4: повышать температуру смеси      X   

    [назад]



    Следствия из закона стадийного развития


    Таблица стадий развития функций ТС

    Функции / Стадиитехнологическаяэнергетическаяуправленияпланирования
    ГФ: осуществлять химическую каталитическую реакцию в трубном пространстве реактора     
    ОФ1: проводить исходную газовую смесь     
    ОФ2: осуществлять эффективный контакт газовой смеси с катализатором     
    ОФ3: отводить продукты синтеза     
    ОФ4: Охлаждать реакционную смесь     
    ОФ5: изолировать потоки от окружающей среды     
    ВФ1: создавать проводящее пространство для поступающей смеси     
    ВФ2: уменьшать блокировку пор катализатора     
    ВФ3: Охлаждать внешнюю поверхность труб     
    ВФ4: Обеспечивать непроницаемость для потоков из окружающей среды     

    [назад]


    Описание стадии главной функции

    осуществлять химическую каталитическую реакцию в трубном пространстве реактора

    энергетическая


    нет

    [назад]


    Описание стадий основных функций

    проводить исходную газовую смесь
    энергетическая

    саморегултрование расхода газовой смеси

    осуществлять эффективный контакт газовой смеси с катализатором
    технологическая

    саморегулирование времени пребывания потоков в зоне контакта

    отводить продукты синтеза
    энергетическая

    нет

    Охлаждать реакционную смесь
    энергетическая

    саморегулирование расхода теплоносителя в зависимости от температуры в реакторе

    изолировать потоки от окружающей среды
    технологическая

    нет

    [назад]


    Описание стадий вспомогательных функций

    создавать проводящее пространство для поступающей смеси
    технологическая

    нет

    уменьшать блокировку пор катализатора
    технологическая

    ввести функцию управления процессом регенерации катализатора

    Охлаждать внешнюю поверхность труб
    энергетическая

    нет

    Обеспечивать непроницаемость для потоков из окружающей среды
    технологическая

    нет

    [назад]



    Соответствия между функциями и структурой ТС


    Таблица связей между функциями и элементами ТС

    Условные обозначения:

  • Х - данный ЭС принимает непосредственное участие при реализации данной функции
  • О - данный ЭС является объектом воздействия функции
  • N - данный ЭС не связан с данной функцией
  • Функции / ФЭкорпуструбкивход сырьявыход продуктов синтезавход теплоносителявыход теплоносителя
    ОФ1: проводить исходную газовую смесь XXX   
    ОФ2: осуществлять эффективный контакт газовой смеси с катализатором  X    
    ОФ3: отводить продукты синтеза     X 
    ОФ4: Охлаждать реакционную смесь  X  XX
    ОФ5: изолировать потоки от окружающей среды X XXXX
    ВФ1: создавать проводящее пространство для поступающей смеси X X   
    ВФ2: уменьшать блокировку пор катализатора  X    
    ВФ3: Охлаждать внешнюю поверхность труб  O  XX
    ВФ4: Обеспечивать непроницаемость для потоков из окружающей среды X XXXX
    ВрФ1: выделять тепло в ходе химической реакции (ОФ4) O    
    ВрФ2: корродировать поверхность труб и корпус аппарата OOOOOO
    ВрФ3: блокировать (ограничивать доступ) поверхность катализатора (ГФ) X    
    ВрФ4: деформировать стальные конструкции OOOOOO
    НФ1: генерировать (производить) водяной пар  X  XX
    НФ2: изменять фазовое состояние теплоносителя  X  XX
    НФ3: уменьшать объем смеси    O  
    НФ4: повышать температуру смеси  O    

    [назад]



    Частные закономерности развития


    Таблица частных закономерностей развития ТС

    КПР / УровеньПараметрический уровеньКонструкторско-технологический уровеньУровень принципов действияУровень функциональной структурыУровень потребительских свойствУровень функций
    "расход входного потока газа (Gгаза, м3/ч)" увеличитьувеличить размеры (диаметр) входного патрубка     
    "состав газовой смеси" сохранить  совместить кожухотрубчатый реактор синтеза углеводородов с блоком конверсии природного газа (получения синтез-газа), что позволит получать топлива без разделения процесса на две отдельные стадии добавить установку облагораживания продукта для производства товарных видов топлива 
    "объем катализатора (Vкат, м3)" увеличитьувеличить диаметр тубок или число трубок в реактореприменять методы непрерывного удаления отложений с поверхности катализатора в трубках    
    "площадь поверхности теплообмена (S, м2)" увеличитьувеличить число трубок, уменьшить диаметр трубокввести в систему конструктивные элементы, расположенные в межтрубном пространстве для обеспечения поперечного обтекания вторым теплоносителем пучка труб снаружи использовать получаемый на выходе теплоноситель, например в рекуперативном теплообменнике  
    "температура процесса (T, C)" уменьшить для интенсификации процесса теплообмена сделать реактор многоходовым   использовать пар ( T=100С) для охлаждения труб, что позволит производить высокоценный теплоноситель - перегретый водяной пар
    "Давление в реакторе (P, атм)" увеличить      
    "диаметр аппарата (D реактора, мм)" увеличить      
    "диаметр труб (dтр, мм)" уменьшитьуменьшить толщину стенок трубок     
    "число труб (n, шт)" увеличитьрасположение труб по периметрам правильных шестиугольников     
    "расход металла (Gмет, т)" уменьшитьуменьшить толщину корпуса и других частей реактора     
    "потери оксида углерода (в окружающую среду) (Gco, м3/сут)" уменьшить   поставить установку поглощения СО с последующим его использованием или дожигом  

    [назад]



    Следствия из закона прогрессивного развития


    увеличить размеры (диаметр) аппарата


    ввести новые конструктивные элементы для увелечения площади поверхности и интенсификации процесса теплообмена


    совместить стадию получения синтез-газа и синтеза Фишера-Тропша


    использование потока выходящего теплоносителя, таким образом сделав данную установку энерго-технологической


    добавить установки изомеризации, алкилирования, компаундирования для получения товарных видов топлива


    производить перегретый теплоноситель для продажи потребителям

    [назад]



    Предшественники


    Предшественник 1


    Реактор типа "Труба в трубе"


    Представляет собой систему их двух труб разного диаметра, помещенных одна внутрь другой. В трубу меньшего диаметра загружается катализатор и подается синтез-газ, по межтрубному пространству циркулирует охлаждающая вода


    1.длительность процедуры загрузки-выгрузки катализатора.
    2.недостаточный (неэффективный) теплообмен


    применение блока из нескольких трубчатых элементов (пучок труб) с помещением их в единый кожух

    2.16. Провести дробление традиционно целого объекта на меньшие однородные элементы, выполняющие аналогичные функции. Инверсия приема.

    [назад]


    Предшественник 2


    Пластинчатый реактор


    Корпус реактора - прямоугольная коробка из обычной листовой стали. Внутри реактора расположены стальные пластины.
    Сквозь пластины проходят трубы, расположенные рядами по 21 трубе в ряду. Общее число труб - 630. По трубам циркулирует охлаждающая вода. Ряды труб, выходящих из реактора, собраны в горизонтальные коллекторы, соединяемые с обеих сторон двумя вертикальными стояками, связанными с паросборником.
    Производительность одного такого реактора в среднем составляет 1.9 т продуктов в сутки.


    1.ведение синтеза при повышенном давлении.
    2.быстрое закоксовывание катализатора.
    3.недостатоный теплообмен (частично)


    замена пластинчатых элементов на трубчатые

    2.9. Изготовить объект цельным или объединить элементы единым корпусом, станиной.



    1.длительность процедуры загрузки-выгрузки катализатора2.
    2.недостаточный теплообмен из-за низкой объемной скорости подачи синтез-газа (80-110 ч-1). В результате возникали местные перегревы, приводящие к дезактивации катализатора и его разрушению.
    3.невозможность синтеза при высоком давлении.
    4.быстрое закоксовывание и налипание парафинов на поверхности катализатора


    за счет применения трубок, заполненных катализатором, что привело к улучшению процесса телооьмена и увелечению скорости потока

    не выбран

    [назад]


    Предшественник 3


    не указан


    нет


    не описана


    не указано

    не выбран



    не описана


    не указано

    не выбран



    не описана


    не указано

    не выбран

    [назад]



    Ресурсы


    Вещественные ресурсы

    масса аппарата
    готовый

    поглощение вибраций и колебаний

    вода
    производный

    образующаяся в ходе реакции

    подача (после очистки) в межтрубное пространство для охлаждения трубок и производства пара

    [назад]


    Полевые ресурсы

    не выявлены

    [назад]


    Энергетические ресурсы

    Тепловая энергия
    производный

    в результате химической реакции

    рациональное использование для нагрева других потоков

    коксовый газ
    производный

    образующийся в результате выжига кокса

    калорийное топливо для внутренних нужд завода

    [назад]


    Информационные ресурсы

    потери напора в аппарате
    готовый

    для определения степени закоксованности катализатора в трубках и загрязнения корпуса аппарата

    резкий рост температуры в аппарате
    готовый

    для опрделения начала побочной реакции метанирования

    состав продуктов на выходе из аппарата
    производный

    изменение состава в результате химической реакции

    определение эффективности работы аппарата в процессе синтеза

    [назад]


    Пространственные ресурсы

    пространство между входным и выходным патрубком и корпусом
    готовый

    размещение КИП

    [назад]


    Временные ресурсы

    не выявлены

    [назад]


    Функциональные ресурсы

    не выявлены

    [назад]


    Системные ресурсы

    не выявлены

    [назад]



    Аналоги


    Функциональные аналогии


    любой химический процесс с выделением тепла и последующим теплообменом с окружающей средой (например
    в природе

    [назад]


    Структурные аналогии


    реактор синтеза аммиака
    в технике

    [назад]


    Субстратные аналогии


    трубчатая печь (конвертор метан 1 ступени)
    в технике

    [назад]


    Аналогии внешней формы


    конденсатор
    в технике


    кипятильник
    в технике


    дефлегматор
    в технике

    [назад]


    Аналогии отношений [между элементами ТС]

    не указаны

    [назад]



    Заключение


    Рассмотренный кожухотрубчатый реактор является основным элементом установки получения искусственного жидкого топлива из альтернативных нефти источников. Процесс был разработан еще в 1923 году, однако с появлением на мировом рынке дешевой нефти интерес к нему ослабел. В настоящее время повышение производительности установок синтеза жидких углеводородов может быть вызвано усовершенствованием конструкции реакторов, улучшением теплосъема, созданием новых катализаторов.


    1.Каган Н.Д., Лапидус А.Л., Крылова А.Ю. Разработка малостадийных технологии переработки природного газа в синтетические дизельные и реактивные топлива на малогабаритных установках низкого давления. В сб.: Гзохимия в XXI веке. Проблемы и перспективы. /Под ред. А.И. Владимирова, А.Л. Лапидуса. - М.: Издательство "Нефть и газ". - 2003. - с.131-170.
    2.Печуро Н.С., Капкин В.Д., Песин О.Ю. Химия и технология синтетического жидкого топлива и газа. - М.: Химия, 1986. - 352с.
    3.Химические вещества из угля. /Под ред. Ю.М. Фальбе.: Пер. с нем./Под ред. И.В. Калечица. - М.: Химия. - 1980. - 614с.
    4.Фальбе Ю. Синтеза на основе лкиси углерода: Пер. с нем./Под ред. Н.С. Имянитова. -Л.: Химия. - 1971. - 216с.
    5.Сторч Г., Голамбик Н., Андерсон Р. Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода: пер. с англ./Под ред. А.Н. Башкирова. - М.: Издатинтит. - 1954. - 516с.


    Милина Мария Ильинична, магистрант гр. ХТМ-08-10, специальность: "Химическая технология основного органического и нефтехимического синтеза".

    [назад]