ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимизация процессов из "Инженерное оформление химических процессов" Оптимальный режим процесса целесообразно определять в два этапа. На первом этапе, называемом теоретической оптимизацией, находят самые лучшие в некотором- смысле условия, не принимая во внимание возможность их реализации. Этот теоретический оптимальный режим зачастую отыскивают из условия максимальной интенсивности процесса при заданном выходе целевого продукта. Задачи определения минимального времени контактирования при известной степени превращения (максима[Льная интенсивность процесса) и поиска ее максимума при данном времени контактирования для простых процессов эквивалентны. На втором этапе выбирают реакторы (подробно см. стр. 499 сл.), позволяющие наилучшим образом приблизиться к указанному. Следовательно, появляется объективный критерий выбора технологической схемы и конструкции реактора. [c.491] Несвязность и связность процессов. При теоретической оптимизации находят оптимальные температурный режим, давление и состав реакционной смеси. Для простых процессов (с одной химической реакцией) определение оптимальных условий упрощается. Эти процессы являются несвязными, т. е. для них оптимальный режим в каждый момент времени не зависит от протекания. реакции в другие моменты. Иначе говоря, локальная скорость химического процесса должна быть максимальной в каждый момент времени (в каждом сечении аппарата). [c.491] НИИ паров воды и бутилена, то можно повысить интенсивность процесса и выход дивинила (рис. XV,8). Аналогично находят оптимальные режимы дегидрирования этилбензола в стирол (рис. XV,9) и других процессов дегидрирования. [c.492] Минимальное значение времени %( контактирования достигается при протекании реакции по кри- вой, огибающей семейство кривых. В данном случае несвязность процесса и существование огибающей представляют собой взаимнооднозначное свойство. Это положение доказано и для процессов с любым числом параметров. Установлено, что необходимым и достаточным условием несвязности служит наличие огибающей семейства кривых, описывающих возможные изменения управляющих параметров. Анализ показывает несвязность только простых процессов (с единственной реакцией). [c.493] Основная идея метода динамического программирования состоит в следующем каково бы ни было первое решение, остальные решения должны быть оптимальными по отношению к результату первого решения Этот метод применительно к химическим реакторам впервые использовал Арис . Он нашел оптимальный температурный режим для аппаратов с различным гидродинамическим режимом, последовательности реакторов и трубчатых аппаратов. И. И. Иоффе и Л. М. Письмен предложили аналитические процедуры выбора оптимальных условий для последовательно соединенных реакторов. [c.494] Метод принципа максимума для сложвцх процессов значительно экономнее метода динамического программирования. На основе данного метода удается создать общий подход к решет нию задач оптимизации стационарных и нестационарных каталитических процессов. Этот метод заключается в решении краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений и определении оптимального управления на каждом шаге интегрирования исходя из условия максимума некоторой функции Решение состоит в выборе некоторых начальных условий и их дальнейшего уточнения для нахождения оптимального режима. Указанная процедура позволяет разработать эффективный численный метод решения краевых задач. [c.495] При определении температурных и концентрационных полей в неподвижном слое катализатора полезной оказывается описанная выше методика перехода к нестационарным задачам. [c.495] При протекании каталитического процесса активность катализатора иногда быстро изменяется. Так, например, в реакциях ргидри-рования углеводородов активность катализаторов после регенерации вначале возрастает, затем в течение некоторого периода сохраняет постоянное значение, а потом уменьшается вследствие отлОжения кокса. [c.495] Для выбора оптимальной входной температуры в цикле, кроме кинетических уравнений, необходимы зависимости констант скоростей от условий проведения процесса (состава контактного газа, температуры, количества отложившегося кокса). [c.496] Анализ структуры решений показывает, что при оптимальном режиме нестационарного процесса продолжительность каждого цикла снижается с уменьшением скорости образования целевого продукта (рис. XV-15). При оптимальном сроке службы катализатора в реакторе до его замены скорость образования полезного продукта в конце продуцирующей части цикла должна быть одинаковой для всех циклов и равна средней скорости образования указанного продукта за весь период работы катализатора, включая время регенерации. [c.496] Для эндотермических реакций дегидрирования, осуществляемых в адиабатических реакторах, начальная температура реакционной смеси должна постепенно возрастать в пределах цикла. [c.496] Ё качестве примера рассмотрим протекание двух последователь ных реакций дегидрирования бутилена и разложения дивинила в адиабатическом реакторе. Управляющим параметром является температура подаваемой в реактор смеси. В данном случае существо вание оптимума объясняется тем, что повышение температуры, с од ной стороны, вызывает увеличение скорости дегидрирования, а с другой — приводит к быстрой дезактивации катализатора и, как следствие, к уменьшению доли рабочего периода в течение цикла. Знаковая модель реактора представляет собой систему уравнений в частных производных, поскольку имеются две независимых переменных отношение количества катализатора к количеству поступающей реакционной смеси (или пропорциональная величина — длина слоя) и время. [c.497] Вернуться к основной статье