Реакции химические оптимизация

Изучение скоростей реакций позволяет выяснить истинный механизм протекания сложных химических превращений. Это в свою очередь создает перспективы для нахождения путей управления химическим процессом, т. е. его скоростью и направлением. Выяснение кинетики реакций позволяет осуществить математическое моделирование реакций, происходящ 1х в химических аппаратах, и с помощью электронно-вычислительной техники задачи оптимизации и автоматизации химико-технологических процессов. [c.192]

В теоретических работах [57—60], посвященных выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, показана возможность повышения эффективности каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления. Основной целью решения таких [c.287]

Книга включает разделы, посвященные переносу тепла, устойчивости работы реакторов, оптимизации и регулированию, которые помогут читателю получить ясное представление о факторах, влияющих на протекание химической реакции в промышленных реакторах, еще до изучения математических методов, столь важных для точного инженерного расчета реакторов. [c.2]

В принципе состав неподвижной фазы можно менять, используя смещанные фазы . Синтезированы фазы с различными функциональными группами в заданном соотнощении (см., например, работу [48]). Однако не следует ожидать, что удерживание на таких смешанных фазах линейно меняется в зависимости от состава, как это мы наблюдали в ГЖХ (разд. 3.1.1). Это обстоятельство в сочетании со сложностью получения смешанных фаз и необратимостью реакций химической модификации силикагеля исключает состав смешанных фаз из числа параметров, практически приемлемых для оптимизации селективности. [c.97]

Процедурные знания — это сведения о совокупности конкретных процедур, этапов или шагов поиска целесообразных решений в новой ситуации, представленных либо на ЕЯ, либо на некотором формализованном языке (ФЯ). К процедурным знаниям в области химической технологии относятся, например, закон действия масс принцип Ле Шателье законы равновесия составов фаз гетерогенных систем законы сохранения массы, энергии, импульса и момента количества движения закон Гесса законы (начала) термодинамики физико-химические и технологические принципы наилучшего использования движущей силы ХТП, наиболее полного использования сырья и энергии в ХТС, наилучшего использования оборудования ХТС и др. алгоритмы расчета состава смесей веществ, расчета массы и объемов веществ, мольной теплоты образования соединений при химических реакциях системы уравнений математических моделей ХТП и ХТС алгоритмы анализа и оптимизации ХТП и ХТС тексты технологических регламентов и др. [c.32]

Целью данной работы было исследование вопроса оптимизации кислотных свойств полиметаллического катализатора при использовании дифференцированного режима его хлорирования. Известно, что в каждой ступени риформинга осуществляется протекание определённых химических реакций. Так, в 1-ой ступени происходит, в основном, дегидрирование нафтеновых углеводородов, во 2-ой - изомеризация парафинов и дегидроизомеризация нафтенов, а также дегидроциклизация парафинов, заканчивающаяся в 3-ей ступени, где значительное развитие получают и реакции гидрокрекинга. [c.38]

В то же время имеются теоретические работы, посвященные выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, для которых доказывается возможность повысить эффективность каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления и в то же время обладающие рядом существенных особенностей, о которых будет сказано ниже. Основной целью решения таких задач является получение периодических режимов, которые значительно повышали бы эффективность процесса по сравнению с оптимальными стационарными показателями. Но, прежде чем перейти к строгой постановке и решению задач циклической оптимизации, рассмотрим для наглядности пример [31] механизма каталитического процесса, иллюстрирующий эффективность искусственно создаваемого нестационарного режима. [c.41]

Если доля обрыва цепей на поверхности пренебрежимо мала или если поверхность благоприятствует протеканию процесса в нужном направлении (инициирует радикалы, разлагает побочные нестабильные промежуточные продукты и т. п.), то здесь интенсификация теплоотвода и оптимизация реакции достигается максимальным усилением перемешивания и особых проблем не возникает. Иначе обстоит дело при вредном влиянии поверхности за счет обрыва цепей или разложения активных промежуточных продуктов. Тогда направления интенсификации теплообмена и повышения скорости и (или) селективности реакции противоположны. Эту противоположность нельзя обычно устранить каким-либо покрытием поверхности, поскольку, как правило, неактивные в химическом плане поверхности (фосфорные, борные или силикатные эмали) мало теплопроводны. Кроме того, часто вообще не удается подобрать инертное покрытие. В таком случае задачу надо решать расчетом, подбирая решение, оптимальное в химическом или экономическом смысле. Основой такого решения будет математическая модель реактора, представляющая собой систему кинетических уравнений вида (2.5), дополненную уравнениями гибели радикалов на стенке и (или) разложения на стенке кинетических промежуточных продуктов реакции. Без уточнения механизма реакции такую систему с учетом принципа Боденштейна для проточных аппаратов полного смешения (более частый [c.103]

Рассмотренные подходы методологически во многих аспектах схожи и в рамках известных химических реакций достаточно легко реализуются. Если же говорить о синтезе новых химических продуктов, то выбор стратегии поиска, отсев неэффективных или абсурдных решений должен проводиться на основе фундаментальных закономерностей химических процессов, на основе результатов оптимизации по некоторому критерию. Размерность задачи синтеза слишком большая. Поэтому нужны рабочие эв- [c.451]

В книге собраны и подробно изложены основные сведения, необходимые для оптимального проектирования химических реакторов и управления ими. В ней приведены основы расчетов и оптимизации химических реакторов рассмотрен вопрос о распределении времени контактирования и перемешивании в непрерывных проточных реакторах, описаны химические реакции в гетерогенных системах. [c.4]

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]

Допустимость такой декомпозиции ХТС доказывается многочисленными примерами. Так известно, что процессы передачи и накопления теплоты протекают гораздо медленнее, чем многие химические реакции. Надо отметить, что такая динамическая декомпозиция ХТС применяется также при упрощении задач автоматической оптимизации, как будет показано дальше. [c.351]

Обсудим применение этой схемы к решению интересующих нас задач оптимизации. Определение оптимальной температурной кривой в реакторе. Схема рассматриваемой химической реакции, математическая модель реактора и формулировка задачи оптимизации приведены в главе I [(1,4)—(1,6)]. Кинетические константы реакции даны в табл. 19. [c.92]

Разработка нестационарных методов проведения каталитических процессов, оптимизации и автоматического управления процессами на основе качественного и численного анализа на ЭВ Ч. Особое место в этих исследованиях занимаю]- работы по исс. едо-ванию формирования и движения теплового фронта химической реакции в реакторе с неподвижным слоем катализатора. [c.260]

В математической модели риформинга, разработанной для оптимизации отечественного процесса на катализаторе АП-56, рассмотрена схема протекания 11 реакций [27, 61, 62]. Для проведения расчетов по данной модели требуется определить большее число кинетических постоянных, а также точно установить химический состав сырья и продуктов реакции. Поэтому была предложена упрощенная модель, представляющая частный случай общей схемы продукты гидрокрекинга (парафины с меньшим числом углеродных атомов)- — парафиновые углеводороды нафтеновые углеводороды 5 ароматические углеводороды [60, 61]. [c.39]

При определении равновесной степени превращения исходят из того, что конечным состоянием реакционной системы является состояние химического равиовесия, т. с. выясняют максимально возможную полноту использования исходных веществ в данной реакции для тех нли иных условий се осуществления. Анализ влияния условий на равновесную степень превращения помогает находить пу и оптимизации технологических процессов и потому представляет большой практический интерес. [c.158]

На пути широкого использования электрохимических методов в современном производстве стоит проблема интенсификации электродных процессов. С одной стороны, этот вопрос решается на основе достижений диффузионной кинетики. Так, пористые электроды могут быть использованы не только для оптимизации процессов в химических источниках тока, но и при проведении электросинтеза в техническом масштабе. В этой связи представляют интерес так называемые суспензионные и псевдоожиженные электроды — взвеси частиц электродного материала в растворе. При контакте с токоотводящим электродом эти частицы передают ему свой заряд. Электродные процессы протекают по границе каждой из частиц с раствором, что снижает диффузионные ограничения и позволяет сосредоточить в малом объеме большую поверхность для протекания реакции. С другой стороны, интенсификация электродных процессов связана с поисками новых электродных материалов, удовлетворяющих одновременно требованиям высокой активности, селективности, химической устойчивости и экономии. [c.391]

Между тем потребности практики требуют знания закономерностей, определяющих протекание химических процессов во времени. Это необходимо для разработки методов интенсификации процессов в промышленных агрегатах, а также способов их автоматизации. Так, установление временного закона, описывающего протекание реакции обезуглероживания стали, необходимо для создания автоматического управления конверторами и мартеновскими печами и открывает возможность оптимизации их работы. [c.318]

Разработка основ новых технологических процессов и их оптимизация с использованием химических и термодинамических принципов управления реакционной способностью по механизмам сложных реакций. [c.4]

В связи с этим ири оценке результатов лабораторных исследований, с точки зрения их практической значимости, необходимо оптимизацию осуществлять только по интенсивным параметрам процесса, вызывающим качественные изменения и определяющим исход химической реакции. При такой оценке катализатор, который при малых степенях превращения проявляет большую активность и быстро теряет ее по мере углубления превращения в системе, работающей с рециркуляцией, может оказаться более результативным, чем катализатор, который при малых превращениях менее активен, но при больших степенях превращения имеет более высокую активность. Это объясняется тем, что рециркуляция создает условия, при которых реакция протекает на высоких [c.8]

Теперь рассмотрим указанные выше и некоторые другие вопросы, но не столько с позиции оптимизации, сколько с точки зрения возможностей, создаваемых рециркуляцией, для нахождения условий наиболее благоприятного протекания химических превращений и изучения механизма и кинетики сложных химических реакций и создания совершенных промышленных процессов, особенно больших химических комплексов. [c.12]

В серии опубликованных работ [25—30] приведены результаты систематических исследований по выяснению влияния различных факторов на направление и скорость протекания реакций химической модификации концентратов асфальтенов, полученных из вакуумных нефтяных остатков по процессу Добен . Оптимизация процессов аминирования с использованием в качестве аминирующих агентов триалкиламинов (метил-, этил-и бутил-) и пиридина позволила получить высокие выходы нерастворимых сильноосновных анионитов (84—90%). При этом было показано, что с уменьшением молекулярных весов, с уменьшением содержания гетероатомов и с повышением степени конденсированности в исходных асфальтитах ускоряется реакция аминирования. Повышается скорость аминирования и с увеличением полярности растворителей. [c.262]

Содержание пособия разделено на две части. В первой части рассмотрены механизм, кинетика и катализ органических реакций, без знания которых невозможны научно обоснованное исследование, разработка и реализация химического процесса. Во второй части даны принципы и методы количественного исследования процесса, использования их результатов для математического описания и расчетов, для выбора условий реакции и оптимизации реакционного узла. Ко всем главам курса даны вопросы и упражнения, которые могут служить для самопроверки в усвоении материала и для его углубленной проработки. Н. Н. Лебедевым написаны введение к части П и гл. 4, 5, 8—11 М. И. Манаковым — гл. 6, 7 и 12 [c.7]

Данная программа позволяет рассчитывать следующие изменяющиеся по длине реакционного змеевика параметры перепад давления, температуру сырьевого потока, линейную скорость потока, объемное газосодерхание, тепловой эффект реакции, химический групповой состав жидкой и паровой фаз, теплонапряженность труб, время пребывания, коэффициент теплоотдачи от стенки труб к потоку. Таким образом, набор перечисленных основных параметров позволяет провести оптимизацию теплоподвода по длине змеевика и повысить экономическую эффективность работы печей действующих установок, а также позволяет осуществить оптимальный выбор размера и конструктивной обвязки трубчатого змеевика для проектируемых установок, исходя из закладаваемых в проект показателей, таких, как групповой химсостав сырья, расход сырья и турбулизатора, перепад давления, допустимая теплонапряжев-ность труо. [c.117]

В книге изложены математические п фиапко-хцмнческие основы теории хим11чес1 нх реакторов. Рассмотрены принципы математического описания химических реакций, вопросы термостатики и взaимнoг(J влияния химических и физических стадий ироцессов, а также методы расчета и оптимизации различных типов химических реакторов. Приведено большое количество примеров п задач для самостоятельного решения. [c.4]

При проектировании, математическом моделировании, оптимизации, научных исследованиях и решении проблем ин — тенсификации химико—технологических процессов принято пользоваться кинетическими закономерностями химических реакций. [c.15]

Вспомогательные добавки улучшают или придают некото — рые специфические физико —химические и механические свойства пеолитсодержащих алюмосиликатных катализаторов (ЦСК) крекинга. ЦСК без вспомогательных добавок не могут полностью удовлетворять всему комплексу требований, предъявляемых к современным промышленным катализаторам крекинга. Так, матрица и активный компонент — цеолит, входящий в состав ЦСК, обладают только кислотной активностью, в то время как для организации интенсивной регенерации закоксованного катализатора требуется наличие металлических центров, катализирующих реакции окислительно-восстановительного типа. Современные и перспектив — гые процессы каталитического крекинга требуют улучшения и оптимизации дополнительно таких свойств ЦСК, как износостойкость, механическая прочность, текучесть, стойкость к отравляю — Б(ему воздействию металлов сырья и т.д., а также тех свойств, которые обеспечивают экологическую чистоту газовых выбросов в атмосферу. [c.114]

Рассмотренные до сих пор методы и примеры решения задач оптимизации химически.х реакторов основывались на предположеппи об известном механизме химической реакции, проводимой в аппарате, 1 ип которого задан в постановке оптимальной задачи. В.месте с тем, иа практике часто встречаются случаи, когда исчерпывакзщая информация о механизме реакции в форме кинетических уравнений отсутствует. В таких случаях может оказаться полезной информация [c.128]

Хорн и Тролтенье [23], Сторей [25] и другие пользуются еще одним перспективным методом оптимизации, так называемым методом крутого восхождения. Допустим, что объективная функция отимизации М изображена поверхностью в л 4-1 мерном пространстве, параметрами которого служат ка М, так и п переменные Хи Х2,..., Хп. В некоторой точке этой поверхности М достигает экстремального значения и требуется найти соответствующие значения переменных. Метод крутого восхождения, сочетающий ряд численных приемов, особенно удобных при использовании электронно-вычислительных машин, позволяет исследовать поверхность оптимизации наиболее экономичным способом. Для этого не обязательно знать кинетику процесса химических реакций. Бокс и его сотрудники разработали эффективные статистические методы построения такой поверхности и нахождения на ней наивысшей точки, для применения которых вполне достаточно опытных данных, полученных на установке. [c.151]

Рассмотрены вопросы устойчивости и автотермичности реакторов, расчета оптимальных режимов. В качестве примеров для изучения взяты реакторы с неподвижным слоем, прежде всего реакторы для синтеза аммиака и окисления двуокиси серы, играющие наиболее важную роль в химической промышленности. Приведены также расчеты реакторов с псевдоожиженным слоем (основы теории псевдоожил ення являются предметом ряда специальных монографий и здесь не излагаются). Из контактных аппаратов других типов приведены колонны Кёлбела с катализатором, суспендированным в жидкости. В книге не рассматривались реакции, осуществляющиеся в жидкой фазе с взвешенным в ней катализатором. В конце книги кратко излагаются вопросы оптимизации реакторов, а также применения электронно-вычислительных и аналоговых машин. [c.10]

Условно структуру системы можно разбить на два суперблока. Основной суперблок реализует собственно структуру задачи дискретного оптимального управления. Он состоит из блока пО строения математической модели исследуемого химического объекта — пространственной трехмерной модели молекулярной системы. Причем под молекулярной системой понимается не только отдельная молекула, но и любая пространственная совокупность молекул, химическая реакция, поверхность раздела фаз или поверхность катализатора или даже само реакционное пространство и т. п. Этот блок соответствует системе DENDRAL в американских системах. Блок управления движением объекта в фазовом пространстве и блок оптимизации также включаются в первый суперблок. > [c.54]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

Необходимым этапом поиска путей повышения эффективности как проектируемых, так и действующих химических производств является оптимизация. Несмотря на го, что с рециркуляцией проводится большое количество промышленных процессов, часто они протекают в условиях, далеких от оптимальных. Это связано с тем, что оптимизация рециклических процессов является сложной задачей ввиду сложности фаничных условий, налагаемых в этом случае на систему. В конце 1960-х гг. М. Ф. Нагиевым был разработан принцип супероптимальности, явившийся обобщением теоретических положений, на которых базируется оптимальное проведение рециклических процессов. Было показано, что когда уже ни один из регулируемых параметров не может привести к дальнейшему повышению эффективности ХТП, улучшения показателей можно добиться воздействием на процесс количеством и(или) составом рециркулята. Рециркуляционные параметры вызывают увеличение скорости химической реакции и приводят к росту селективности процесса и производительности единицы реакционного объема. [c.300]

Большие успехи прикладной математики, приведшие к созданию аналоговых и цифровых электронных вычислительных машин, а также достижения в разработке методов расчета кинетики промышленных реакций, осуш ествляе Мых в различных условиях (идеального иеремешивания, идеального вытеснения и всевозможных промежуточных режимов), открыли пути к строго научному расчету химических реакторов, автоматическому управлению пми и оптимизации услови11 проведения процессов. [c.8]

Большинство исходных данных, необходимых для оптимизации промышленного реактора, можно получить в химической лаборато-рпп. Необходимо иметь сведения о самом дешевом С11 рье, предпочтительной последовательности реакционных фаз при сложном синте.зе, наиболее подходящем катализаторе, возможном нснользованни побочных продуктов и т. п. При оценке результатов экспериментов, связанных с этими вопросами, химик руководствуется в основном полученным выходом целевого продукта. Когда принято решение относительно тина реактора, необходимы дополнительные лабораторные сведения о влиянии переменных процесса па скорости пре-вращепия всех используемых реакций. [c.200]

В качестве примера рассмотрим оптимизацию процесса в реакторе идеального вытеснения в условиях колебательного режима [61, А. Цирлин]. Пусть в реакторе протекает химическая реакция вида [c.240]

В настоящем разделе рассмотрены различные варианты щриме-нения уцра БЛЯющих вычислительных машин общецелевого назначения, а также некоторые частные модели, необходимые для того, чтобы общие модели процесса, пригодные для повседневного пользования, были полными, адекватными и гибкими. Эти модели включают в себя входные данные, уравнения для расчета констант паро-жидкостного равновесия и теплосодержания уравнения для расчета точки росы, температур начала кипения и вспышки методы определения теплосодержания потоков и их температуры по теплосодержанию модели теплообменной и фракционирующей аппаратуры итерационные процедуры для метода проб и ошибок уравнения химических реакций экономические расчеты методы оптимизации выходные данные. [c.207]

Перейдем к рассмотрению изменения профилей различных параметров вдоль реактора в системе с рециркуляционной петлей. Необходимое превращение на выходе из реактора может быть получено различными изменениями вдоль реактора параметров системы — температуры, давления, концентрации. Оно связано с количеством рециркулируемых в начало реактора компонентов. Естественно, что для каждой конкретной реакции роль указанных факторов проявляется по-разному. Несомненно, что широкое использование результатов одновременного поиска изменения профилей различных параметров может привести к весьма интересным результатам. Однако для решения этой задачи желательно дальнейшее совершенствование математических методов оптимизации и более детальное изучение химических аспектов процесса. Рассмотрение реакции дегидрирования этана показало, что существует определенный профиль температуры, который отвечает максимальной нроизвоцительности реактора по целевому продукту. При этом расход исходного сырья не является максимальным и соответствует строго определенной селективности и глубине превращения на выходе из реактора. Следовательно оптимальные профили изменения параметров режима эксплуатации действующих реакторов должны определяться одновременным изменением производительности аппарата. В частности, исследования по определению оптимального температурного профиля для консекутивной реакции показали, что в этом случае необ ходимо реакцию начать с самой высокой температуры оптимального профиля. Затем углубление процесса следует проводить по мере снижения температуры также в соответствии с оптимальным профилем, найденным, подчеркиваю, для рециркуляционной системы. Кстати, в этом плане применение увеличенной рециркуляции непрореагпровавшего сырья в адиабатических реакторах (таких, как реактор для каталитического дегидрирования этилбензола в стирол) люжет значительно повысить их мощность по свежему сырью. Прп такой постановке вопроса реакторы должны конструироваться таким образом, чтобы они удовлетворяли требованиям теории. Это противоречит существующему укоренившемуся положению, когда реакция осуществляется в готовой конструкции реактора в зависимости от его возможностей, [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология