Трубчатые реакторы оптимизация

Мы рассмотрим только простейшую задачу оптимизации трубчатого реактора для случая обратимой экзотермической реакции. Опыт, который мы приобрели, исследуя последовательности реакторов [c.265]

Рис. 15-23. Оптимизация идеального трубчатого реактора (полного вытеснения) для случая экзотермической равновесной реакции.

Рассмотрим одну из простейших и в то же время теоретически наиболее важную задачу оптимизации — определение оптимальной температуры в каждом сечении реактора идеального вытеснения. Состав смеси продуктов реакции на выходе трубчатого реактора [c.365]

На практике часто применяют комбинацию этих вариантов. Так, на двух примерах (статическая оптимизация трубчатого и многослойного реактора синтеза аммиака) показано, в каком варианте могут решаться проблемы автоматической оптимизации. Задача статической оптимизации трубчатого реактора синтеза аммиака подробно рассмотрена в [215]. В принципе такая же задача оптимизации стоит и при управлении многослойным реактором. [c.369]

Оптимизация трубчатого реактора со слоем катализатора, нанесенным на стенки трубок.— Экспресс-информация Кибернетика в химии и химической технологии.— М. ВИНИТИ, 1975.— № 21.— С. 13-21. [c.145]

Трубчатые каталитические реакторы работают, как правило, непрерывно. В то же время они могут работать нестационарно, поскольку активность катализатора со временем снижается но различным причинам и соответственно изменяются показатели работы реактора. При оптимизации каталитических реакторов это необходимо учитывать. Так же как и реакторы с мешалкой, трубчатые реакторы могут быть многоступенчатыми, что особенно характерно для адиабатических реакторов. Действительно, если адиабатический [c.26]

В главе II было показано, что задачи оптимизации периодически действующего реактора, а также расчета оптимальной последовательности температур и давлений в трубчатом реакторе сводятся в общем случае к следующей задаче. Пусть в интервале времени 01 задана система дифференциальных уравнений [c.131]

Оптимизация трубчатого реактора с внешним теплообменом [c.146]

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 многослойных реакторов теория приводит, таким образом, к двум различным классам программ — для оптимального проектирования и для определения оптимального режима первые заменяют в своих областях прежние методы проб и ошибок, а вторые по-преж-нему используют обобщенную поисковую технику. Для трубчатого реактора такое разделение не требуется. Принимая за оптимизируемую величину отношение концентрации продукта на выходе к объему катализатора и заканчивая интегрирование, когда достигается необходимая концентрация продукта при проектировании или когда достигается имеющийся объем катализатора при оптимизации режима, можно в обоих случаях использовать одну и ту же программу. [c.177]

Фейгин Е. А. Исследование и оптимизация пиролиза этана в трубчатом реакторе. Дисс. М., НИИ синтетических спиртов и органических продуктов, 1964. [c.338]

Особое управление имеется в том случае, когда уравнения состояния и критерий оптимальности линейны относительно одной или нескольких управляющих функций [282]. Подобная задача возникает, например, при определении оптимальной температуры хладагента в трубчатом реакторе с охлаждением и падающей активностью катализатора. В этом случае при теоретической оптимизации находят сначала из уравнения теплового баланса оптимальный температурный профиль Ту, т, t) [c.203]

Трубчатый реактор. По сравнению с рассмотренным примером, оптимизация режима в трубчатом реакторе не такая громоздкая, т.к. фактически в нем только один регулируемый параметр - температура хладагента Т . Состав газа и температура на входе обычно заданы. В большинстве практических случаях выбирают такую, чтобы максимальная температура в слое не превышала допустимую. [c.211]

Как видно, при мягких условиях пиролиза увеличение положительно отражается на выходе этилена, а при жестких (высокая температура) — отрицательно. Зависимости выходов пропилена и бутадиена-1,3 от ц аналогичны. Выходы метана и ароматических углеводородов (бензол, толуол) с уменьшением ц уменьшаются независимо от жесткости пиролиза. Фактор применяется для оптимизации технологии пиролиза при проектировании и эксплуатации установок. Одним из важных технологических параметров пиролиза является так называемый пленочный эффект . В трубчатом реакторе, непосредственно у его стенки образуется слой реакционной смеси, движущийся более медленно, чем основная масса потока. Пленочный эффект характеризуется заметно возрастающей температурой по радиальному направлению от центра к стенке трубы. Скорость реакций, и особенно вторичных, в пристенном слое выше, чем в центральном потоке, поэтому пленочный эффект определяет скорость отложения кокса на стенке трубы. Обычно печь пиролиза рассчитывают так, чтобы степень превращения исходного сырья в пристенном слое не превышала 5 % от суммарного превращения сырья в потоке. [c.772]

В книге рассмотрены важнейшие понятия химической кинетики. Изложены основы теории реакторов различных типов (периодического и непрерывного действия, колонных каскадов). Описаны реакторы с твердой фазой (неподвижным и псевдоожиженным слоем катализатора). Рассмотрены случаи протекания в аппаратах реакций, сопровождаемых абсорбцией и экстракцией. Приведены методы расчета реакторов с мешалками (аппараты идеального смешения) и трубчатых реакторов (аппараты идеального вытеснения). Даны сравнение реакторных установок и рекомендации по выбору реакторов. Во втором издании книги (первое издание вышло в 1968 г.) более подробно рассмотрены вопросы моделирования и оптимизации реакторов. [c.4]

Для реакции при высоких давлениях целесообразно использовать трубчатые реакторы, чаще всего малого диаметра (по соображениям теплоотвода из ядра потока п по условиям прочности). В дальнейшем при рассмотрении вопроса об оптимизации работы реакторов будут приведены некоторые дополнительные соображения. [c.192]

При оптимизации процесса по производительности целесообразно на входе в трубчатый реактор поддерживать невысокую температуру, так как превращение в X протекает быстрее. На выходе из реактора, чтобы не снижать скорость образования X, целесообразны высокие температуры. При этом, правда, возрастает и выход У, но он все же меньше, чем выход целевого продукта. В данном случае температура должна увеличиваться от входа к выходу из реактора. [c.222]

Ранее отмечалось, что трубчатые реакторы можно в известной мере уподобить каскаду аппаратов идеального смешения. Поэтому все изложенное выше относительно температурного режима справедливо также и для реакторов смешения. В аппаратах этого типа для разных ступеней характерен ряд оптимальных температур. Задача в данном случае усложняется тем, что оптимизации подлежит еще одна группа переменных — относительные объемы отдельных реакторов или время пребывания. [c.222]

Могут быть также использованы реакторные системы комбинированного типа, составленные, скажем, из последовательно соединенных трубчатого реактора и реактора непрерывного действия с перемешиванием или же наоборот. Проблему выбора и оптимизации реакторов весьма популярно излагает Денбиг [102] несколько более широкое освещение эта проблема получила в книге Смита [112]. [c.234]

Для выявления взаимосвязи всех параметров, влияющих на приведенные затраты, использована модель трубчатого реактора, описанная выше. При анализе принимали постоянную производительность реактора по исходному технологическому газу. Соотношение пар газ определяли из условий осуществления процесса двухступенчатой паровоздушной конверсии природного газа [7]. Варьировали только такие параметры, как давление, диаметр реакционных труб, рабочая температура. Для оптимизации применяли метод перебора. Ниже приведены данные, полученные в результате расчетов. [c.101]

Это критерий, зависящий от параметров. На первый взгляд кажется, что критерий (П-73) не является функционалом. Это не так, поскольку в условия, определяющие множество D, входят функциональные составляющие решения. Например, при оптимизации трубчатого реактора критерий может соответствовать минимальным затратам на обогрев реактора и непосредственно [c.100]

В условиях постоянных флуктуаций отдельных параметров математической модели могут оказаться целесообразными статистические макрокинетические модели полимеризационных процессов, различные эмпирические модели. Используемые при оптимизации методы весьма разнообразны покоординатный спуск с применением метода формального поиска (при полимеризации стирола [131]) динамическое программирование, нелинейное программирование и эвристические алгоритмы (для каскадно-реакторных схем типовых полимеризационных процессов [29]) наискорейший спуск (для полимеризации бутадиена [35]) метод сопряженных градиентов [116], принцип максимума [101] (для полимеризации изопрена) различные другие поисковые алгоритмы. В случае полимеризации в трубчатом реакторе (который здесь подробно не рассматривается) используют принцип максимума Понтрягина, прямые вариационные методы и др. (см., например, для процесса полимеризации этилена [132]). По мере внедрения ЭЦВМ в управление производством роль этих оптимизационных расчетов будет все больше и больше повышаться, охватывая все производство процессы полимеризации, дегазации, выделения и сушки, рецикл непрореагировавших мономеров, их ректификацию и очистку и т. д. [c.230]

В связи с этим возникает проблема оптимизации политропических реакторов по температуре, т. е. определения оптимального (во времени или пространстве) профиля температуры, прн которой скорость процесса в любой момент времени или в любом сечении трубчатого реактора будет максимально возможной. [c.360]

В качестве примера рассмотрим применение регрессионного анализа для оптимизации процесса альдолизации ацетальдегида [72] в промышленных условиях. Процесс альдолизации ацетальдегида проводят в трубчатых реакторах, охлаждаемых водой в качестве катализатора используется щелочь. Факторами, существенно влияющими на процесс, являются 21= (О — 4)0,5 (О —расход технического ацетальдегида, г/ч) 22==а1 —92 [c.150]

Температура также существенно влияет на производительность реактора по целевому продукту. Поэтому задача оптимизации состоит в том, чтобы найти распределение температур по длине трубчатого реактора, которое максимизирует концентрацию целевого продукта в выходном потоке. [c.122]

Трубчатый реактор. Оптимизация режима в трубчатом реакторе - не такая фомоздкая задача. Фактически здесь один регулируемый параметр - температура хладагента 7 . Состав газа и температура на входе обычно заданы. В больщинстве практических случаев 7 выбирают такой, чтобы максимальная температура в слое не превышала допустимой. [c.158]

Другие задачи оптимизации. Рассмотренные здесь примерь дают представление о б основных идеях и методах, лежащих в основе решения разнообразных задач оптимизации реакторных узлов. Можно указать три направления уточнения и развития оптимальных расчетов. Первое из них — это анализ различных стадийных схем. Укажем, например, па расчет цепочек адиабатических реакторов, где охлаждение реагирующей смеси между стадиями происходит не в промежуточных теплообменниках, а путем добавления холодного сырья или инертного вещества. Другой пример — расчет оптимального трубчатого реактора с секционировапным теплообменником. Второе направление состоит в уточнении критерия оптимальности путем более полного учета затрат на ведение процесса. Например, результаты оптимального расчета цепочки адиабатических реакторов можво уточнить, приняв во внимание расходы на устройство промежуточных теплообменников. Наконец, третье направление — выбор оптимальных значений других управляющих параметров, помимо температуры процесса. Так, в работе [25] рассматривается вопр1>с об оптимальном профиле давления по длине трубчатого реактора, а в работе [26] — об оптимальном изменении состава каталитической системы. При проектировании стадийных схем, наряду с определением оптимального перепада температур между стадаями, может рассчитываться оптимальное количество свежего реагента, добавляемого к реагирующей смеси. Вряд ли можно даже перечислить все возможные варианты задач оптимизации методы их решения, однако, мало отличаются друг от друга. [c.397]

Наиболее универсальная система представляет собой идеальный трубчатый реактор с бесконечно большим числом загрузочных (плп разгрузочных) точек. Назовем такую систему идеализированным реактором с поперечным потоком. Распределение части загрузки (или разгрузки) по всей длине реактора, конечно, невозможно осуществить на практике, но такой идеализированный реактор может служить общей моделью при разработке проблем оптимизации. Это показано ван де Вуссе и Воеттером и рассмотрено подробнее ниже. [c.58]

Сравнение периодического и непрерывного процессов, а также сопоставление непрерывного процесса в трубчатом и кубовом реакторах с точки зрения получения максимальной производительности уже проводилось в главе II (стр. 78). Напомним, что при одинаковых усповиях производительность одного кубового реактора всегда нпже, чем производительность трубчатого реактора.В случае промежуточной системы, состоящей из каскада кубовых реакторов, проблемы оптимизации по производительности могут возникнуть в основном в отношении распределения объемов между кубами для получения необходимой степени превращения при минимальном общем объеме. [c.201]

Программа расчета трубчатого реактора обозначена RTK22. Она предназначена для расчета противоточного реактора (типа TVA) и может быть использована, как упоминалось ранее, и для проектирования и при расчете режима. По существу, это программа прямого расчета режима с внешней процедурой оптимизации. Исходные данные включают скорость и состав входного газа, давление синтеза, скорость прямого байпаса (если таковой имеется) или подвода тепла к синтез-газу, температуру входа, и фактор охлаждения слоя , который представляет площадь поверхности охлаждающих труб на единицу объема катализатора, умноженную на соответствующий коэффициент теплопередачи. Данные должны также включать одно из условий окончания расчета — или объем катализатора, или выходную концентрацию, которая может быть выражена в тоннах аммиака в день. Так как все условия на входе в слой определены, то можно выполнить интегрирование уравнений кинетики реакции, теплового баланса и теплопередачи до достижения любого из заданных условий на выходе. Именно это гибкое условие окончания позволяет использовать программу как для проектного расчета, так и при определении режима реактора. [c.192]

Оптимизация трубчатого реактора со слоем катализатора, пане енного на стенки трубок. Экспресс-информация Процессы и аппа-рагы химических производств и химическая кибернетика . 1975. № 21. Реф. 129. [c.245]

Дтя оптимизации параметров модели были проведены эксперименты по гетерогенно-каталитической гидра1ации оксида этилена в лабораторном трубчатом реакторе в изотермических условиях при начальной концентрации этиленоксида 12-20 мас.%. [c.5]

Трубчатый реактор. Для оптимизации режима в трубчатом реакторе параметров меньше, чем в многослойном начальная температура, температура холодильника и скорость потока. Начальную температуру часто выбираем из технологических условий для реакционной смеси и она, как правило, меньше температуры холодильника и мало влияет на показатели процесса. Скорость потока ограничена допустимым гидравлическим сопротивлением. Практически единственный управляющий параметр - температура холодильника Она не сильно меняется по длине слоя (трубки), и поэтому условие тепло-редачи по слою также не сильно. Но тепловыделение с глубиной протекания реакции значительно меняется (см. рис. 4.6). Поэтому профиль температур по длине трубки имеет, как правило, ярко выраженный максимум (рис. 4. 0). Увеличение увеличивает в общем температуру в реакторе и наиболее сильно максимальную, которая ограничена термостойкостью катализатора, воспламенением реакционной смеси, появлением нежелательных реакций и т. д. Поэтому оптимальному (наиболее интенсивному) режиму отвечает температура холодильника, при которой максимальная температура в слое близка к допустимой. При разработке и проектировании трубчатого реактора его оптимизируют конструктивными решениями. Рассмотрим некоторые из них на конкретных примерах. [c.197]

Рссмотрим еще один пример оптимизации трубчатого реактора-для синтеза винилацетата. [c.206]

Кондратьев Ю. Н. Исследование и оптимизация процесса полимеризации зтилена в трубчатых реакторах Автореф. дне. канд. техн. наук 05.13.U7. М. МИХМ. 1972. 13 с. [c.194]

Конечно, процесс можно провести только в шахтном конверторе. Аппаратурно это выгодно теплота сгорания природного газа выделяется внутри реактора, и ее использование для поддержания режима эндотермической реакции будет наиболее полным (в трубчатом реакторе необходимо преодолеть термическое сопротивление стенки и зернистого слоя катализатора). Поскольку количество азота должно быть дозировано, а тепла подвести надо достаточно много, то кислорода воздуха не хватает. В реактор подают воздух, обогащенный кислородом. Одноступенчатая парокислородовоздушная конверсия метана была распространена ранее. Но в ней труднее эффективно утилизировать тепло реакционной смеси и отделить продукты горения. Оптимизация схемных решений превалирует над оптимизацией процесса в реакторе. Современные производства аммиака включают двухступенчатую конверсию метана. [c.442]

Разработаны также пути оптимизации окисления этилена по критерию себестоимости. Математическое моделирование процесса съема тепла в трубчатых реакторах получения окиси этилена позволило выявить влияние на устойчивость процесса коэффициента теплопередачи различных теплоносителей, способа подачи газа в реактор (снизу или сверху). Результаты исследования возможностей математического моделирования и путей оптимизации процессов окисления этилена в окись этилена, которые разрабатываются в Институте катализа СО АН СССР и в Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Карпова под руководством акад. АН СССР Г. К. Борескова, чл.-корр. М. Г. Слинько, Г. М. Островского и др., позволяют ускорить выбор новых катализаторов для этого процесса и оптимальных параметров при проектировании новых объектов есть данные о применении вычислительных машин для управления работой установок получения окиси этилена за рубежом [c.247]

Для того чтобы увеличить до максимума выход целевого продукта в данном реакторе, должно быть изучено взаимодействие таких переменных, как производительность, длина реактора и рабочая температура, с селективностью и степенью превращения. Конечно, экономические вопросы (например, капитальные вложения и затраты на исходное сырье) рассматриваются с этой точки зрения, ограничивая размер реактора и нижний предел объемной скорости. Смит и Карберри [21, 22] описали детальную методику моделирования реакций и оптимизации переменных процесса с целью увеличения до максимума выхода продукта. Методика применена как к реакторам с фиксированным слоем [21], так и к трубным реакторам [22] для окисления нафталина, но метод может быть распространен на большинство реакций. На основе данных, полученных в этих исследованиях, можно сделать заключение, что процесс в реакторе с фиксированным слоем лимитируется диффузией в таблетке катализатора, а в трубчатом реакторе — теплопередачей в стенках труб. Такие наблюдения наводят на пути дальнейшей оптимизации процесса соответствующими изменениями катализатора и конструкции реактора. [c.105]

Двухступенчатая схема процесса используется для оптимизации температурного режима процесса и предусматривает использование двух трубчатых реакторов, охлаждаемых в межтрубном нространстве водой (рис. 138П). Блок ректификации позволяет выделять не только фракцию октенов, но и тримеров бутилена, также представляющих интерес для производства пластификаторов. Качество тримеров бутилена для получения пластификаторов или моющих веществ выше, чем у тримеров пропилена, из-за меньшей степени разветвленности последних. [c.892]

На основе кинетической модели процесса выполнен расчет реактора синтеза анизола. Основная цель такого расчета — определение оптимального режима ведения процесса в качестве целевой функции выбран максимальный выход анизола. Расчеты по оптимизации процесса алкилирования осуш,ествля-лись в два этапа. Проведенная на первом этапе теоретическая оптимизация процесса показала, что максимальный выход может быть получен в изотермическом реакторе с температурой порядка 310°С. Максимально приблизиться к теоретически оптимальному температурному режиму можно в трубчатом реакторе с достаточно эффективным отводом тепла через стенки трубок. Поиск оптимального режима работы реактора, обеспечивающего максимальный выход анизола с единицы объема катализатора, производился при варьировании следующих параметров количества подаваемого на алкилирование сырья, концентрации метанола в потоке сырья, диаметра и числа трубок. Длина реакционных трубок принята равной 2 м, коэффициент теплопередачи через стенку трубки 105 Вт/(м -К). [c.213]