Оптимизация химических процессов и реакторов

Таким образом, рециркуляция может дать и положительный, и отрицательный экономический эффект. Наличие двух противоположных качеств рециркуляции при практическом осуществлении рециркуляционного химического процесса вызывает необходимость компромиссного решения вопроса о количестве и составе посылаемого иа повторную переработку материального потока, о тех значениях глубины превращения и связанного с ней коэффициента рециркуляции, которые удовлетворяли бы достижению поставленной цели. Решение этой задачи предполагает математическое моделирование процесса с учетом параметров обратной связи и его оптимизацию. Благодаря появлению и развитию различных математических методов оптимизации и применению их в химической технологии задача эта стала разрешимой с помощью ЭВМ уже в 1960-е годы. В этой связи в последние 10—15 лет зарождаются и получают бурное развитие исследования по оптимизации в соответствии с экономическим критерием [57, 58]. Необходимым условием отыскания оптимального варианта является наличие математической модели процесса, представляющей собой систему уравнений кинетики, выражений для скоростей передачи теплоты, уравнений гидродинамики и экономического критерия оптимальности, удовлетворяющего определенным ограничениям. В случае оптимизации рециркуляционного химического реактора его математическая модель включает и уравнения обратной связи. [c.271]

При решении задач оптимизации на современном научно-техническом уровне реактор химического производства уже нельзя рассматривать изолированно, вне связи с системой автоматического управления, поскольку автоматизация открывает широкие возможности и дает совершенно новые, наиболее эффективные решения по оптимизации химических процессов. С этих позиций и освещаются в данной главе вопросы оптимизации экзотермических процессов (которые представляют наибольшую трудность в аппаратурном оформлении) применительно к реакторам с перемешиванием в объеме и без перемешивания в направлении потока. [c.191]

Второй — новые, в смысле применения для оптимизации химических процессов, математические методы, учитывающие ранее недоступные или весьма ограниченно доступные для оптимизации области протекания процессов. Например, принцип максимума Л. С. Понтрягина [33] дает возможность определить оптимальный температурный профиль по длине реактора для любой сложной [c.10]

При оптимизации химического процесса модель необходимо дополнить уравнениями, определяющими технологический, экономический и динамический оптимумы . В случае оптимизации всего производства нужно создавать его математическую модель. В этом случае математическая модель процесса, протекающего в реакторе, будет входить в общую модель как составная часть. [c.7]

Математическое моделирование позволяет решить основные задачи, возникаюш ие при проектировании химических процессов, в частности — каталитических экзотермических процессов. К ним относятся определение оптимального температурного режима в контактном аппарате, выбор оптимального-состава газовой смеси на входе в реактор, расчет минимального времени контакта для обеспечения заданной степени превраш,ения, определение области устойчивости процесса и др. Моделирование позволяет уменьшить объем опытных работ и сократить сроки пуска новых объектов. Б настояш ей работе рассматривается процесс получения окиси этилена — один из типичных экзотермических процессов. При этом ставились цели разработки и проверки методов моделирования и оптимизации каталитических экзотермических процессов. [c.88]

ОПТИМИЗАЦИЯ ХИМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В РЕАКТОРЕ [c.203]

В учебное пособие включено более 30 характерных примеров решения разнообразных задач химической технологии по моделированию кинетики химических реакций, расчету технологической аппа- ратуры (реакторы, массообменные аппараты, теплообменники, аппараты для очистки сточных вод и отходящих газов и др.), обработке экспериментальных данных в ходе исследовательских работ, принципам расчета сложных химико-технологических схем и оптимизации технологических процессов. [c.2]

Оптимальный означает наилучший . И когда говорят оптимальный режим , оптимальный реактор , - следует пояснять в каком смысле наилучший, какой показатель имеет наилучшее значение. Поскольку такие показатели могут быть различны объем реактора, степень преврашения, выход продукта, селективность процесса и т.д., то и задач определения оптимального режима также может быть несколько в зависимости от того, какой показатель оптимизируют Задача оптимизации возникает почти на каждом этапе разработки процесса и реактора. Например, при разработке или выборе катализатора определяют такую оптимальную пористую структуру, которая могла бы обеспечить максимальную скорость преврашения на зерне катализатора при выборе реактора подбирают оптимальные конструктивные размеры, обеспечивающие минимизацию общих затрат на него, а затем определяют оптимальные концентрации и температуру, обеспечивающие максимальное превращение или выход продукта и т.д. Оптимизация химических процессов и реакторов - многовариантная задача. [c.203]

Оптимизация химического процесса в реакторе [c.207]

Оптимизация химических процессов и реакторов [c.148]

Решение задач, связанных с отысканием оптимальных условий проведения химических реакций, несомненно играет важнейшую роль в общей организации химического производства, так как зачастую позволяет при этом же аппаратурном оформлении и тех же затратах сырья получить большой выход полезной продукции или повысить ее качество. Кроме того, химические процессы решающим образом влияют на > экономику производства, поэтому существенное значение приобретает экономически обоснованный выбор эксплуатационных параметров химических реакторов. В данном разделе изучены оптимальные условия для ряда простейших реакций, проводимых в различных аппаратах, с учетом разных экономических оценок эффективности процессов. При этом рассмотренные ниже примеры могут явиться иллюстрацией возможностей использования методов исследований функций классического анализа для решения частных задач оптимизации химических реакторов. [c.108]

Современные химико-технологические процессы отличаются чрезвычайной сложностью. Соответственно сложна и кинетика химических процессов, протекающих в реакторах. Поэтому оптимизация работы химического производства является очень трудной задачей. Один из возможных путей ее решения — это отработка элементов конструкций и технологии на действующих аппаратах производственных размеров. Такой экспериментально-эмпирический метод хотя и дает надежные результаты, связан с большими затратами средств и времени, а в ряде случаев может оказаться и небезопасным, например, когда необходимо выяснить допустимые пределы изменения параметров системы и воспроизводить предельные, т. е. аварийные режимы. [c.321]

Метод динамического программирования применим к любым многостадийным процессам, в которых на каждой стадий надо принимать решения для оптимизации всего процесса. Среди работ, в которых этот метод использовался для оптимизации химических реакторов, прежде всего надо отметить цикл работ Р. Арпса, которые затем были обобщены в его монографии . При полющи указанного метода Р. Арис рассмотрел оптимизацию последовательности реакторов идеального смешения адиабатических полочных реакторов с охлаждением потоков между полками теплообменниками (или исходным реакционным газом, либо газом, отличным от исходного), а также оптимизацию реактора идеального вытеснения. В частности, он получил ранее найденные методом вариационного исчисления уравнения оптимальной температурной кривой в реакторе идеального вытеснения для общего случая. [c.10]

Как уже отмечалось вопрос о наиболее выгодном режиме закалки является частью более общей проблемы обеспечения наиболее целесообразного температурного режима в реакторе, соответствующего оптимизации всего процесса по ряду параметров. Однако, пока отсутствует теория оптимизации химических процессов в плазменных струях, можно выбрать более простой путь и попытаться в общих чертах выяснить, как быстро и в какой точке реактора следует снизить температуру плазменной струи, для того чтобы целевой продукт не успел заметно разложиться. Иначе говоря, необходимо выяснить, какой интенсивности (3 (г) отрицательные источники (стоки) тепла следует включить и в каком месте реактора, чтобы достигнуть поставленной цели. [c.52]

Б. В. Вольтер, И. Е. Сальников, Исследование фазовой плоскости проточного химического реактора, сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 138]. [c.212]

Слинько М. Г., Моделирование химических реакторов, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов , Изд. Наука , 1965, стр. 3. [c.179]

Использование методов математического моделирования при создании новых химических производств, а также для оптимизации действующих объектов весьма актуально. Поскольку реакторные химические процессы в большинстве случаев определяют технологическую схему и схему автоматизации того или иного производства, возникает важная задача изучения химических реакторов как объектов математического моделирования. [c.7]

Одним из наиболее важных и сложных этапов оптимизации химических реакторов является разработка математических описаний протекающих в них процессов. [c.17]

Математическое моделирование и оптимизации химических и биохимических процессов и реакторов [c.5]

В указанных случаях в книге рекомендуется -математическое моделирование химических процессов вести на основе кинетики, исследуемой на реальной модели или на действующем реакторе в области ограниченного диапазона значений технологических параметров, характерной для протекания данного химического процесса в промышленных условиях (см. главу II). Такой подход дает возможность составлять математическое описание одновременно с разработкой вопросов технологии и автоматизации в необходимом объеме (см. главу VI). Это в свою очередь позволяет активно влиять на оптимизацию аппаратурно-технологического оформления процесса в результате автоматизации его управления (см. главу VII). [c.8]

Пусть, например, первым реактором каскада служит аппарат с перемешиванием в объеме и в качестве второго реактора используется аппарат, в котором процесс протекает без перемешивания в направлении потока. В этом случае каскад реакторов различных типов можно с успехом применить при решении задачи по оптимизации аппаратурно-технологического оформления химических процессов (см. главу VII). [c.103]

Из рассмотрения вопроса об оптимизации аппаратурно-технологического оформления химических процессов в результате автоматизации, вытекает, что при относительно небольшой степени превращения основного реагирующего вещества в экзотермическом процессе предпочтение следует отдавать аппаратурному оформлению в виде реактора с перемешиванием в объеме, если, конечно, это не вызывает каких-либо технических трудностей или ухудшения технологических показателей процесса. [c.197]

Последовательно развивая эту идею, нетрудно заключить, что эффективность процессов повышается, если оптимизировать не отдельные установки, а целые комплексы установок в их взаимодействии. Это является следствием своеобразного синергизма. Правда, это еще больше усложняет задачу. В этом случае опти мальная степень превращения в каждом аппарате становится функцией двух факторов 1) влияния глубины превращения в каждом аппарате на производительность всех других установок комплекса — интерференция производительности 2) удельного значения каждого продукта для повышения величины критерия оптимальности всего комплекса в целом — интерференция критерия оптимальности. По существу, эти два вида интерференции химических процессов, вызываемые степенью превращения в каждом реакторе, приводят к компромиссной оптимальной производительности и селективности между всеми реакторами сложной системы. При оптимизации химических комплексов, конечно, приходится учитывать одновременно взаимное влияние многих других факторов, т. е. специфические свойства всего комплекса в рациональном использовании не только материальных потоков, но и тепловых ресурсов. При этом использование энергетических ресурсов каждой установки должно определяться наиболее эффективным удовлетворением энергетических потребностей всего комплекса в целом. [c.19]

Обобщая сказанное, можно заключить, что теория рециркуляции открывает новые возможности для повышения эффективности не только отдельных химических процессов, но и, главным образом, сопряженно действующих комплексов. Эта теория (подобно тому, как это было показано выше для отдельных реакторов) приведет к чрезвычайно интересным результатам, если осуществлять оптимизацию с изменением коэффициента рециркуляций каждого реактора в соответствии с требованиями оптимальной работы всего комплекса в целом. Разумеется, в этом случае получаются совершенно другие оптимальные выходы и другие профили изменения регулируемых параметров вдоль реактора по сравнению с тем, когда каждая установка оптимизируется самостоятельно, без учета влияния ее работы на работу других установок комплекса. Отсюда следует, что оптимальная работа комплекса и его отдельных составляющих будет коренным образом отличаться от оптимальной работы последних в условиях, когда они не испытывают влияния сопряженной работы других установок. Это значит, что оптимальная работа химического [c.21]

Для сложных реакций оптимизация селективности промышленного процесса обычно играет первостепенную роль. Включение в число оптимизируемых переменных параметров пористой структуры и размера зерна катализатора для сложных реакций чрезвычайно усложняет задачу оптимизации химического реактора. В принципе аналитические методы (динамического программирования, принцип максимума Понтрягина) позволяют получить условия оптимальности для параметров, характеризующих пористую структуру катализатора. Однако факт, что для определения скорости реакции необходимо решать краевую задачу для системы дифференциальных уравнений 2-го порядка, определяющих изменение концентраций реагентов в зерне, делает бесполезными аналитические методы. [c.199]

М. г. Слинько. Моделирование химических реакторов.— Сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . М., Наука , 1965, стр. 3. [c.102]

Процедура решения задачи оптимизации детерминированных процессов обязательно включает установление (или выбор) управляющих параметров (степеней свободы), возможность изменения которых позволяет управлять процессом (для химических реакторов это может быть температура, давление, состав исходной смеси и др.). [c.245]

С л и н ь к о М. Г. Моделирование химических реакторов.— В сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов. М., Наука , 1965. [c.271]

P. A. Юсипов, T. M. Карташева, A. . Шмелев. Моделирование и оптимизация процесса блочной полимеризации винилхлорида. — Труды Всесоюзной конференции по моделированию химических процессов и реакторов Химреактор-5 . Уфа, Изд. Баш. гос. ун-та, 1974, вып. 11, с. 12. [c.197]

Вольтер Б. В., Сальников [ . Е., Исследование фазовой илоско-ст 1 проточного химического реактора, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 128. [c.179]

Достоинство работ Р. Ариса заключается в том, что он с единых позиций подошел к решению большого числа задач оптимизации химических реакторов. Однако применение методов динамического программирования встречает большие трудности, что отмечает и сам Арис, в том случае, если процессы в реакторе описываются системой уравнений порядка ге зг 3. При этом могут потребоваться очрнь большие объемы памяти вычислительной машины. [c.10]

Принципиально для каждого конкретного процесса может быть выбрана оптимальная конструкция реакторного устройства при любых критериях оптимизации этого процесса. Однако для этого необходимо пметь точные данные о влиянии конструкции реактора на физические процессы в системе и о взаимном влиянии физическпх и химических процессов. Настоящая глава посвящена рассмотрению вопроса, который является одним из важнейших при выборе конструкции реактора,— вопросу о влиянии конструктивных факторов на скорость межфазного массо- и теплообмена. [c.244]

Для успешного применения вычислительных машин с целью оптимизации химических реакторов необходимы а) развитие теоретических и практических исследований в области математического описания процессов, происходящих в реакторах, что, в свою очередь, требует изучения кинетики химических превращений, процессов тепло- и л1ассообмена б) создание методов расчета оптимальных режимов работы химических реакторов. [c.8]

Задачи моделирования и оптимизации проектируемых реакторов рассматриваются и в отечественной литературе. Так, например, Островский и Волин в монографии, посвященной методам оптимизации химических реакторов [10], отмечают, что в процессе их проектирования должна быть учтена определенная специфика. Так, в критерии оптимизации в определенном виде должны быть учтены капитальные затраты и срок окупаемости процесса. Обычно используют критерий, по которому требуется минимизировать так назьтаемые приведенные затраты [c.11]

В литературе по моделированию и оптимизации химических производств приводятся примеры экономической оптимизации действующих ХТС. В частности, в монографии, посвященной алгоритмам оптимизации хи-мико-технологических процессов [18] приводится задача по моделированию и оптимизации производства стирола - сырья для получения многих Ьажнейщих продуктов в производстве синтетического каучука и пластических масс. В состав этого производства включены два отделения — дегидрирования и ректификации, связанных между собой потоками печного масла (F4 2) после отделения дегидрирования и возвратного этилбензола (F 7. 1) из отделения ректификации. Следует отметить, что в модели, разработанной авторами, удалось достаточно точно отразить влияние отдельных стадий друг на друга. При моделировании учитьшалось, что с увеличением количества возвратного этилбензола и содержания в нем стирола снижается производительность оборудования, увеличиваются потери по целевому продукту, в то же время с уменьшением его количества за счет интенсификации процесса в реакторе возрастают затраты по сырью. Увеличение количества печного масла [c.14]

При практическом использовании большими преимуществаш обладают многокомпонентные сополимеры. Это связано с тем, что со-ответствз щим подиором мономеров можно получить сополимер, сочетающий в себе целый комплекс различных физико-химических и механических свойств. Кроме того, даже варьируя только условия проведения процесса сополимеризапии,можно добиться существенного изменения характеристик конечного продукта. Поэтому одной из основных задач, возникающих при оптимизации таких процессов в промышленных реакторах, является исследование влияния их кинетических параметров и выбора начального состава мономерной смеси на свойства образующегося сополимера. [c.138]

Основные научные работы посвящены катализу. Исследовал влияние тепло- и массопереноса на скорость каталитических реакций и заложил основы методов расчета оптимизации каталитических процессов и химических реакторов. Предложил (1931) способ проведения каталитических реакций в исевдо-ожижениом слое катализатора. В результате тщательного изучения различных каталитических процес- [c.71]