Оптимизация реакторов идеального смешения

Оптимизация каскада реакторов идеального смешения для реакций произвольных порядков [c.402]

В предыдущих главах мы рассмотрели машинные методы разработки кинетики процесса и наилучших условий проведения реакций. Последующие экономическая оптимизация всей установки и расчет конструктивных элементов реактора идеального смешения были выполнены отделом технологических расчетов. Взаимосвязь реактора, так же как и прочего технологического оборудования, со всей установкой показана на схеме потоков (см. рис. V- ). Расчетные технологические характеристики реактора приведены ниже [c.63]

Рис. IX.4. Алгоритм оптимизации цепочки реакторов идеального смешения.

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]

Практическое использование этого подхода рассмотрим на примере оптимизации ХТС, изображенной на рис. VHI.IO. В изотермических реакторах идеального смешения протекает необратимая реакция А— В. [c.332]

Решение задачи оптимизации непрерывного реактора идеального вытеснения в общем случае значительно более сложно, чем оптимизация реактора идеального смешения. Это в первую очередь обусловлено тем, что реактор вытеснения представляет собой объект с распределенными параметрами и его математическое описание содержит дифференциальные уравнения, решение которых в аналитической форме может быть получено лишь в весьма ограниченном числе случаев. В связи с этим ниже рассмотрены некоторые частные задачи оптимизации реакторов идеального вытеснения, которые можно решить при использовании методов исследования функций классического анализа в аналитической форме либо в форме процедуры вычислений, приводящей к определению оптимальных условий. [c.117]

Действуя тем же способом, что и при оптимизации последовательности реакторов идеального смешения, разделим реактор на две части — начальный отрезок V у V — Ь и остаток У — [c.266]

Одной из наиболее распространенных задач этого класса является задача оптимизации каскада реакторов идеального смешения-Остановимся на такой задаче подробнее. На рис. 4 схематически показан каскад реакторов идеального смешения. Пусть в каскад поступает реакционная смесь с расходом Q, а объем каждого реактора равен. Будем для простоты считать, что реакторы работают в изотермическом режиме. Уравнения материального баланса /с-го реактора имеют вид (в предположении, что объем реакционной смеси во время реакции остается постоянным) [c.15]

Цепочка реакторов идеального смешения. При расчете оптимального режима процесса, протекающего в цепочке реакторов идеального смешения, оптимальному выбору подлежат температуры и времена контакта в каждом из реакторов. Рассмотрим задачу оптимизации процесса, включающего произвольное число реакций. Как и выше, примем обратную нумерацию реакторов (см. рис. IX.3). Очевидно, состав потока в (п 1)-м реакторе есть одновременно состав на входе /г-го реактора. Материальный баланс и-го реактора но каждому из ключевых веществ записывается в виде (см. раздел УИ.З) [c.384]

В последнее время большой интерес вызывают вопросы оптимизации сложных химико-технологических схем, состоящих пз многих связанных между собой аппаратов Одной из типовых схем является последовательность аппаратов. Задача оптимизации последовательности реакторов идеального смешения, каждый из которых описывается конечными уравнениями, как отмечалось ранее, рассмотрена [c.11]

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ РЕАКТОРОВ ИДЕАЛЬНОГО СМЕШЕНИЯ [c.152]

Эффект неидеального перемешивания (функция распределения по временам удерживания отличается от гауссовой) в первом приближении может быть определен также с помощью смешаной модели Для описания работы реального аппарата объемом 5 м была использована модель, которая включала активный объем, работающий в режиме реактора непрерывного действия идеального смешения (85% полного объема), так называемый мертвый объем (15%) и обводную линию. Соотношение объемов и потоков подбиралось таким образом, чтобы распределение по временам удерживания для модели и реального аппарата совпадало. Очевидно, что этим условиям может удовлетворить множество различных моделей. Найти лучшую из них можно путем сравнения рассчитанных и экспериментальных величин конверсии и МВР. Моделирование на ЭВМ позволяет для подобных моделей оценить время выхода на стационарный режим, которое будет зависеть от величины мертвого объема и распределения потоков между активным и мертвым объемом. Другого типа модели могут включать элементарные объемы идеального смешения и вытеснения или набор элементарных периодических реакторов, соответствующих экспериментальной кривой распределения по временам удерживания для данного реактора. Этот подход можно считать оправданным при анализе режима и оптимизации существующих производств. При расчете реактора, по-видимому, более перспективным должен оказаться метод, основанный на использовании коэффициентов турбулентного переноса и ячеечных моделей В настоящее время можно только [c.347]

Использование этого подхода к задаче оптимизации последовательности реакторов идеального смешения [И, с. 50] показало его эффективность. На этом примере ясно видна также польза введения дополнительных поисковых переменных для распараллеливания вычислений в случае использования многопроцессорных ЭВМ или многомашинных комплексов. Благодаря последовательной структуре схемы (см. рис. 22) здесь может эффективно использоваться только одна ЭВМ. Введение же дополнительных поисковых переменных позволяет параллельно обрабатывать отдельные участки на нескольких ЭВМ. [c.136]

Распространенный тип реакторов представляет собой сосуд, в который подаются реагенты и из которого удаляются продукты реакции, а содержимое сосуда перемешивается так, чтобы состав и температура реагирующей смеси были как можно более постоянными по всему его объему. Далее слово реактор будет употребляться без уточняющих определений применительно к тому типу реакторов, который разбирается в этой главе реакторы других типов будут именоваться полностью. Прежде всего мы выведем основные уравнения для простейше модели реактора и покажем, как с их помощью решаются задачи проектирования реактора. Некоторые экономические вопросы, связанные с проектированием, приведут нас к задачам оптимизации и управления реактором. Задачи управления потребуют исследования поведения процесса в нестационарном режиме. В конце главы будут рассмотрены недостатки простой модели идеального смешения в реакторе и вопросы расчета двухфазных процессов. [c.149]

Возможна и другая постановка задачи оптимизации каскада реакторов идеального смешения, отличающаяся от приведенной выше. [c.167]

В заключение раздела отметим еще одну возможную постановку оптимальной задачи для каскада реакторов идеального смешения. При этом речь пойдет о тех случаях, когда задача оптимизации формулируется как требование достижения максимальной степени превращения в каскаде ЛГ аппаратов при условии, что суммарный объем имеет определенное заданное значение VrN. [c.183]

Стандартная задача оптимизации процесса с К ключевыми веществами и М управляющими параметрами сводится к решению системы 2К дифференциальных или конечно-разностных уравнений (соответственно для процесса в реакторе идеального вытеснения или в цени реакторов идеального смешения) совместно с М алгебраическими соотношениями, удовлетворяющимися в каждой точке. [c.227]

Поэтому задачу приходится сужать и искать оптимум по ограниченному количеству критериев или даже одному из них по производительности, степени превращения, себестоимости, выходу, оптимальной температуре и т. п. Кстати сказать, приведенное в главе IV соотношение между объемами реакторов идеального смешения в каскаде для достижения максимальной степени превращения может служить примером оптимизации по этому критерию. [c.237]

Метод динамического программирования применялся при оптимизации реактора для окисления этилена в окись этилена, в котором полки с кипящим слоем катализатора считались аппаратами идеального смешения, для нахождения оптимального управления давлением в реакторе периодического действия, что обеспечивало в минимальное время получение смеси заданного состава [c.10]

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]

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]

Для последовательности адиабатических реакторов идеального смешения мы рассмотрим только одну задачу оптимизации. Пусть требуется получить максимальную конечную степень полноты реакции в последовательности N реакторов одинакового объема V путем надлежащего распределения байпаса исходной смеси. Эта система представлена на рис. VIII.3 здесь снова принята нумерация реакторов от конца последовательности к началу д — полный объемный расход сырья и — объемная скорость потока в тг-м, считая от конца, реакторе. Таким образом, исходная смесь делится на поток подаваемый в Л -й реактор, и байпасный поток (1—д. Этот байпасный поток служит для охлаждения реагирующей смеси, выходящей из п-го реактора, до подачи ее в (и—1)-й реактор, путем добавления холодного сырья с объемной скоростью п = М, N — 1,. . ., 2). Таким образом [c.219]

При прямом гидрогенолизе глюкозы в стационарных условиях [32, 33] максимальный вы.ход глицерина (34—35%) получается в 20 раз быстрее, чем при гидрогенолизе сорбита. В проточном реакторе идеального смешения для достижения максимального выхода промежуточного продукта требуется гораздо большее время, чем в стационарных условиях [34, с. 177]. Однако и в таком реакторе максимальный выхол глицерина (до 42%) достигается за 20—30 мин [35] (см. также ниже —об оптимизации процесса гид-рогенолиза глюкозы). Естественно, что такой быстрый жидкофаз- [c.113]

В общем случае задача оптимизации схемы ставится следующим образом. Пусть в схеме имеются аппаратов с распределенными и сосредоточенными параметрами. Аппараты с распределенными параметрами (например, каталитические реакторы с неподвижным и кипящим слоями катализатора, абсорберы с насадкой и др.) описываются системами дифференциальных уравнений типа (1,1). Аппараты с сосредоточенными параметрами (например, реакторы идеального смешения, апна1Таты механического смешения и разделения потоков, ректификационные колонны и др.) в общем случае описываются конечными уравнениями типа (1,13). [c.16]

При использовании данных непрерывного процесса для идентификации модели наряду с задачей определения неизвестных констант может решаться и задача сжатия , упрощения модели. При этом наиболее интересен прием экви-валентнрования, т. е. замены реальной модели ее упрощенным с точностью до известных экспериментальных данных эквивалентом. Эту задачу можно решать различными способами, однако наиболее удачным является замена рассматриваемого реактора реакторами идеального смешения, соединенными последовательнопараллельно [1, 3, 4]. При этом существенно облегчается анализ как стационарных, так и нестационарных режимов, поскольку обеспечивается возможность вычисления по рекуррентным формулам. Именно поэтому в данной работе рассмотрены модели преимущественно такого типа. Можно полагать, что модель идеального смешения — это тот основной модуль, с помощью которого (задавая граф последовательно-параллельного соединения) можно представить любую реакторную систему. Отметим, что благодаря однородности такой эквивалентной схемы можно решать вопросы оптимизации ее структуры, тогда как в других случаях эта задача практически неразрешима . [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология