ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимизация из "Справочное руководство по катализаторам для производства аммиака и водорода" Первые программы расчета реакторов позволяли только предсказать ожидаемый режим работы для любого заданного реактора, например, концентрацию продукта на выходе. Их первоначальная цель, как уже указывалось, состояла в том, чтобы заменить аналогичные и трудоемкие ручные расчеты. Однако, сокращая до пяти минут время решения задачи, которая раньше требовала, возможно, двух дней вычислений, эти программы сразу же открыли значительно более широкие, чем прежде, возможности систематической оптимизации при проектировании и определении режимов работы реакторов. [c.174] Возможность — а на самом деле необходимость — оптимизации возникает каждый раз, когда проблема определена не полностью например, если при проектировании реактора единственное требование состоит в достижении заданной степени конверсии для данного исходного потока. При такой неполной формулировке возможно бесконечное множество решений, причем каждое удовлетворяет главному требованию, но отличается в деталях. В этом случае определенность задачи восстанавливается дополнительным требованием, заключающимся в том, что приемлемым считается решение, в некотором смысле наилучшее , т. е. оптимальное по отношению к тем аспектам, которые не жестко определены и, следовательно, оставлены на усмотрение человека, решающего задачу. [c.174] СВОДИТСЯ К минимизации необходимого объема или (когда используется несколько катализаторов) стоимости катализатора. На практике может потребоваться провести такую оптимизацию для каждой из небольшого числа отдельных конструкций аппарата, связанных с суш,ественно различной его стоимостью например, в синтезе аммиака может понадобиться оптимизировать трехслойный, четырехслойный и трубчатый реактор. Это, однако, вопрос целесообразности, а не принципа. [c.175] Для эксплуатационника оптимизация означает максимизацию прибыли. Так как тип реактора и размеры фиксированы, задача оптимизации состоит в выборе — в рамках возможностей — таких условий работы (температур, скоростей потоков и т. д.), которые приводят к наиболее эффективному использованию реактора. [c.175] При рассмотрении кинетики эта задача становится снова несколько уже она состоит в выборе для фиксированного реактора и исходного газа таких значений температур и (или) съемов тепла и байпасов, которые обеспечат максимальную степень конверсии. Изменения в скорости или состава исходного потока будут вносить стоимостные соображения, чуждые любому кинетическому аспекту. Поэтому на практике может также потребоваться оптимизация для ряда различных случаев, которые затем могут быть оценены и сравнены. Основная вычислительная трудность тем не менее состоит-Б получении для любых заданных условий на входе максимальной степени конверсии и параметров, при которых она достигается. [c.175] Огромные преимущества вычислительных машин широко использовались, и в настоящее время стало обычным выполнение сотни расчетов при разработке одного проекта вместо двух или трех, ко--торые можно было выполнить прежде. Одновременно возрастала уверенность, что с возможностью такой массированной атаки на любую проблему не было более необходимости опираться на искусство и накопленный опыт проектировщика — качество всегда и неизбежно дефицитное. До некоторой степени полагаться на опыт было нежелательно и потому, что это связано, как это ранее случалось, с опасностью увековечивания ошибок и недоразумений прошлого. Существовало также определенное преимущество в предоставлении всей задачи оптимизации ЦВМ и в том, что подход к решению каждой новой проблемы мог быть осуществлен без предубеждений. На основе этой точки зрения появились две тенденции развития применение к проблемам реакторов обычной численной техники оптимизации, которая быстро развивается, и создание — главным образом для многослойных адиабатических реакторов — специализированной техники оптимизации, максимально использующей основные аналитические отношения, чтобы минимизировать объем вычислений. Оба подхода использованы фирмой Ай-Си-Ай при разработке специальных программ расчета реакторов. [c.175] Обычная техника оптимизации, широко развитая в настоящее время, подробно описана в литературе по ЦВ, и не нуждается в детальном обсуи денни. Существенно, что она основывается на правильно последовательности вычислений, в которой предыдущие результаты используются для указания, какие дальнейшие вычисления необходимы, чтобы прийти к более предпочтительным результатам. Иначе говоря, внимание фокусируется на взби-рании на холм , а не на построении карты всей интересующей области. [c.176] Для оптимального проектирования трубчатого аммиачного реактора использовался симплексный метод 176], хорошо приспособленный к существенно двумерной задаче оптимизации. Последовательность вычислений, изображенная графически в плоскости переменных — температуры ка входе и охлаждающего фактора (две переменные, оставленные на усмотрение проектировщика), — представляет собой цепь смежных треугольников (двумерных симплексов), вытянутую в направлении точки оптимума и в конце концов окружающую эту точку. Окончательное расположение оптимума уточняется путем квадратичной аппроксимации заключителыюй гексагональной системы точек симплекс-метода. [c.176] Более интересна методика, использованная для оптимального проектирования многослойных реакторов, т. е. реакторов конверсии СО нли аммиачных реакторов со съемом тепла. Для решения этих вопросов затруднительно использовать обычную методику из-за большого числа переменных и особенно из-за постоянных ограничений на рабочие температуры. [c.176] Вернуться к основной статье