Майстренко А.В., Майстренко Н.В.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

использование объектного представления
предметной области при моделировании
процесса диазотирования

Современные требования к программному обеспечению, применяемому в области химической технологии, обуславливают возникновение ряда проблем при разработке различных видов программных и информационных компонентов. Одной из причин множества неудачных информационных проектов в области химической технологии является то, что при разработке программных комплексов моделирования сложных химико-технических систем не уделяется должного внимания эффективному применению современных методов, разработанных в рамках инженерии программного обеспечения. Некоторые проблемы могут быть, в частности, решены с помощью объектно-ориентированного подхода к анализу и проектированию программных и информационных компонентов химико-технологических схем (ХТС).

Алгоритмы, библиотеки программ, повторно используемые классы, программные компоненты и т.п. представляют собой неполные, фрагментарные решения для того, что требуется описать при разработке ХТС. Проблема состоит в том, чтобы собрать воедино небольшие фрагменты в виде гармоничной системы, которая удовлетворяет требованиям процесса создания ХТС. Для решения этой проблемы особенно важной является стадия проектирования программных комплексов моделирования ХТС.

Рассмотрим в качестве примера технологическую схему установки непрерывных процессов диазотирования и азосочетания при производстве азопигментов, подробно описанную в [1].

Описав данный технологический процесс в терминах объектно-ориентированного моделирования, получаем модель предметной области в виде диаграммы классов (рис.1) без указания атрибутов операций и кратности ассоциаций (связей), являющуюся диаграммой статической модели химико-технологической системы.

Рисунок 1 – Диаграмма классов процессов диазотирования и азосочетания
при производстве азопигментов

Необходимые вычисления параметров состояния объектов проектной модели ХТС с учетом поступающих управляющих воздействий и изменяющихся факторов внешней среды обеспечиваются алгоритмами, реализующими математические описания отдельных химико-технологических процессов, из которых складывается в целом процесс непрерывного производства азопигментов. Большинство математических описаний вследствие сложности реализуемых химико-технологических процессов представляют собой достаточно сложные системы математических уравнений.

Система уравнений математического описания процесса диазотирования в совокупности с численными методами ее решения представляет собой математическую модель, характеризующую класс-потомок TMultiReaktor (рис. 1), и позволяет рассчитывать как параметры состояния процесса диазотирования проектной модели ХТС, так и определять качественные показатели процесса: конверсию продукта на выходе; проскок амина; количество диазосмол и количество нитрозных газов. На рисунке 2 приведены зависимости выходных показателей качества процесса диазотирования от температуры.

К,% Т, ^оК	η,% Т, ^оК
а) Зависимость конверсии процесса диазотирования от температуры	б) Зависимость проскока амина от температуры
χ,% Т, ^оК	σ,% Т, ^оК
в) Зависимость количества диазосмол от температуры	г) Зависимость кол-ва нитрозных газов от температуры
Рисунок 2 – Зависимости выходных показателей качества процесса диазотирования от температуры

С ростом температуры значительно меняется конверсия продукта на выходе. Это связанно в большей степени из-за того, что при низких температурах растворимость твердой фазы амина значительно хуже, поэтому с ростом температуры проскок уменьшается и увеличивается конверсия. Также при возрастании температуры наблюдается увеличение количества диазосмол на выходе. Количество нитрозных газов уменьшается с ростом температуры из-за того, что увеличивается количество растворенного амина и азотистая кислота не успевает распадаться, а вступает в реакцию.

Литература

1. Майстренко А.В., Майстренко Н.В. Автоматизированное проектирование процессов и установок получения синтетических красителей // Вестник ТГУ. Серия технические науки, 2007. – Т. 12, вып. 2 – С. 267-269.