Реакции управления

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]

Мелкие частицы можно перерабатывать в кипящем (псевдоожиженном) слое, что реализовано в печах КС - кипящего слоя (рис. 5.25,6). Пылевидный колчедан подается через питатель в реактор. Окислитель (воздух) подается снизу через распределительную решетку со скоростью, достаточной для взвешивания твердых частиц. Их витание в слое предотвращает слипание и способствует хорошему контакту их с газом, выравнивает температурное поле по всему слою, обеспечивает подвижность твердого материала и его переток в выходной патрубок для вывода продукта из реактора. В таком слое подвижных частиц можно расположить теплообменные элементы. Коэффициент теплоотдачи от псевдоожиженного слоя сравним с коэффициентом теплоотдачи от кипящей жидкости, и тем самым обеспечены эффективные теплоотвод из зоны реакции, управление его температурным режимом и использование тепла реакции. Интенсивность гфоцесса повышается до 1000 кг/(м ч), а концентрация 802 в обжиговом газе - до 13-15%. Основной недостаток печей КС - повышенная запыленность обжигового газа из-за механической эрозии подвижных твердых частиц. Это требует более тщательной очистки газа от пыли - в циклоне и электрофильтре. Подсистема обжига колчедана представлена технологической схемой, показанной на рис. 5.26. [c.425]

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]

Гексаны, по-видимому, несколько чувствительнее к побочным реакциям, чем пентаны. Так, например, при определенных условиях, когда для управления процессом изомеризации пентанов было достаточно добавки только циклических ингибиторов, для гексанов необходимо добавлять, кроме циклических веществ, еще и водород [21]. Циклические ингибиторы вполне эффективно действуют в отсутствии водорода в системе, в которой поддерживается низкое отношение катализатора к водороду, и в реактор непрерывно вводится свежий катализатор [38]. [c.31]

Измерения и регистрация при фотохимических реакциях, управление ими [c.381]

На сегодня электрохимические реакции органических соединений уже не ограничиваются простыми реакциями окисления и восстановления. Чередование электродных и объемных реакций, управление которыми осуш,ествляется с помощью программирования потенциала и подбора растворителей и других компонентов электролита, дает возможность проводить при электролизе разнообразнейшие превращения веществ. Вместе с новыми идеями в области конструирования электролизеров для интенсификации процесса электролиза это является предпосылкой для создания новых передовых производственных процессов, отличающихся непрерывностью, высокой степенью автоматизации, резким сокращением отходов производства и повышением качества продукта. [c.5]

Под автотермическими будем подразумевать непрерывные процессы, в которых температура, необходимая для нормального хода реакции, поддерживается за счет тепловыделения. Управление автотермическим процессом довольно тесно связано с уже рассмотренной задачей устойчивости реактора. Состояние равновесия в автотермическом процессе достигается при равенстве отводимого тепла и тепла, выделяющегося в результате реакции. Если принять, что реактор хорошо теплоизолирован, то тепло будет отводиться только газами, покидающими реактор. [c.297]

Использование систем автоматического управления с вычислительными машинами дает возможность в некоторых случаях коренным образом перестроить технологические процессы и диспетчерскую службу новых современных предприятий (интенсификация производства, применение новых производительных физических и химических методов, основанных на высоких скоростях протекания процессов и реакций, управление которыми нельзя осуществить при помощи обычных средств автоматики). Использование специализированных и универсальных цифровых и аналоговых управляющих машин совместно с другими средствами автоматики позволит завершить работу по комплексной автоматизации наиболее сложных химических производств, даст возможность перейти к созданию це-. хов и заводов-автоматов. Залог успеха заключается в том, насколько удачно удастся соединить в одной эффективной замкнутой системе человека, вычислительную машину и объект. [c.84]

Можно исследовать много других вариантов задач оптимального управления, при которых скорость теплоотвода определяется скоростью прокачки теплоносителя или добавлением свежих реагентов. Эти задачи слишком специальны, чтобы обсуждать их здесь, но решения некоторых из них можно найти в работах, приведенных в библиографии к этой главе (см. стр. 316). Интересен другой способ управления периодическим реактором. Предположим, что нам известны равновесные свойства реакции 2 но ее кинетика не изу- [c.315]

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]

Состав катализаторов оказывает существенное влияние на избирательность реакций, поэтому соответствующим подбором катализаторов удается осуществлять управление процессом гидроочистки моторных топлив в довольно широких пределах [6—11]. [c.12]

Химическое превращение, химическая реакция есть главный предмет химии. Изучение различных свойств элементов и молекул дает в сущности для химии вспомогательный материал, облегчающий главную задачу, задачу рационального управления химическим превращением... [c.158]

Кибернетика каталитического процесса. Катализ в широком смысле слова не сводится к одному лишь простому снижению барьера реакции, идущей без катализатора. Для катализа главное не только и не столько ускорение химических реакций, сколько целый комплекс функций управления, регулирования, программирования химических и биохимических процессов, совокупность которых естественно назвать кибернетикой каталитического процесса [81]. Высокие скорости — не обязательная и не самая существенная особенность катализа. К кибернетическим функциям катализаторов можно отнести следующие [81] 1) обеспечение многократной повторяемости этапов единственно возможного или резко преобладающего каталитического процесса ( кинетического потока ) 2) обеспечение преобладания одной или нескольких определенных реакций из числа возможных 3) обеспечение сопряжения двух или нескольких процессов 4) получение заранее заданной химической и пространственной структуры продукты реакции (табл. 7.2). [c.303]

Органические добавки, подавляющие побочные реакции. Изучалось влияние органических добавок с целью управления побочными реакциями при изомеризации н-пентана в изопентан в присутствии хлористого алюминия-хлористого водорода как катализатора [21, 39]. Наиболее [c.23]

Если в распоряжении исследователя имеется гибридная аналого-цифровая установка, то это лучше всего позволит изучить возможности цифровой машины для непосредственного управления процессом. В процессе, моделируемом аналоговой машиной, можно испытать различные масштабы времени. Таким способом могут быть получены зависимости между требованиями, предъявляемыми к скорости действия, гибкости и объему памяти цифровой машины, и скоростью и сложностью ответной реакции самого процесса. [c.186]

Два подхода в теории систем. Всякую систему можно представить либо как некоторое преобразование входных воздействий в выходные сигналы (отклики, реакции) — в этом состоит феноменологический причинно-следственный подход, либо с позиций достижения системой некоторой цели или выполнения некоторой функции — в этом заключается подход с точки зрения целенаправленности, целеустремленности или принятия определенного решения. Соответственно существуют два фундаментальных направления в развитии общей теории систем 1) построение математической теории феноменологических причинно-следственных систем [10] это направление является продолжением традиционной теории систем автоматического регулирования и управления, в которой о поведении системы судят по ее откликам (реакциям) — следствиям на входные возмущения различных типов (т. е. причинам) [c.30]

Продукционные модели представления знаний — это множество правил вида ЕСЛИ... (условие применимости) ТО... (простое действие), содержащее левую и правую части. Если левая часть — посылка, а правая — заключение, то мы имеем дело с элементарным логическим актом. Если левая часть — ситуация, а правая — действие, то такая продукция может описывать процесс управления. В диагностике левая часть продукции — симптом правая — диагноз. Подобного рода продукции присущи всем областям знания и сферам деятельности. Например, в области химической технологии это правило может звучать так ЕСЛИ протекающая реакция является экзотермической, И следующая реакция требует более низкой температуры, ТО добавить теплообменник к маршруту технологического потока . Часто правила применяются не на отдельных этапах, а в цепочках индукции или дедукции Например, ЕСЛИ А и В ТОГДА С ЕСЛИ С ИЛИ D ТОГДА Е ЕСЛИ В ТОГДА F ЕСЛИ Е И F ТОГДА G. Значения одних продукций могут входить в условия других, в результата могут образовываться сложные логические цепочки. Вывод может быть прямым (от условия к заключению) или обратным — от гипотетического заключения назад к фактам, которые могли бы обусловить его. Одна и та же форма ЕСЛИ—ТО используется для обоих видов логического вывода прямое построение цепочки действует со стороны оператора ЕСЛИ, а обратное — со стороны оператора ТО. Реализация прямого и обратного логического вывода в интеллектуальных системах возлагается на специальную программу-планировщик [30—34]. [c.43]

Катализатор, ускоряющий процесс в открытой системе, как правило, должен быть существенно неравновесен, т. е. его поверхность может стационарно существовать в состояниях, термодинамически неустойчивых в отсутствие процесса. Такая точка зрения представляет интерес для развития эволюционного катализа, т. е. области, исследующей изменения катализаторов в ходе реакций [75, 76]. Изучение эффектов саморегулирования позволяет получить важный рычаг для управления каталитическим действием. При этом важно разработать практически правила, позволяющие предвидеть эффекты саморегулирования и управлять ими. Взаимодействие катализатора со средой обычно приводит к двум эффектам 1) изменению среды (катализ) 2) изменение самого катализатора. Следует обратить особое внимание на второй эффект, который имеет важное значение для понимания сущности саморегулирования в катализе [77, 78]. [c.301]

Следует особо подчеркнуть возможность применения катализаторов для изменения направления реакции ( управления реакцией ), например в физиологических процессах, а также в органических реакциях. Примером изменения направления реакции с помощью катализа может служить окисление тиосульфата пероксидом водорода в кислой среде. В присутствии иодид-иона реакция заканчивается образованием 340б , а в присутствии молибденовой кислоты — образованием 8042-, [c.195]

Экспериментальные методы фемтохимии основываются на достижениях фемтосекундной спектроскопии (см. разд. 5.2.9). Можно вьщелить три основных направления этой новой области исследований динамика внутримолекулярных процессов и переходного состояния при химическом превращении кинетика сверхбыстрых химических реакций управление внутримолекулярной динамикой и элементарным химическим актом. Эти три направления кратко описаны в последующих разделах. Приведенные примеры взяты из обзора А. Зевайла. [c.170]

Следующей ступенью в развитии концепции промежуточной хемосорбции явились уже более общие теории, связывающие образование поверхностных соединений с инициированием реакций, управлением активностью твердых катализаторов и селек-трхвностью их действия. [c.107]

Во многих отраслях промышленности тонкого органического синтеза широко используются полунепрерывные реакторы, в которых часть исходных веш еств загружается в агшарат сразу, а остальные непрерывно добавляются в ходе процесса. При этом в аппарате протекают химические превращения, которые в общем случае включают не одну, а несколько отдельных реакций. Управление таким процессом преследует цель получить максимально возможный выход полезного продукта и уменьшить потери исходного вещества за счет протекания побочных реакций. Для решения этой задачи необходимо определить параметры, с помощью которых можно управлять процессом, рассчитать рен им, обеспечивающий наивыгоднейшие условия протекания процесса, и построить систему управления для реализации рассчитанвого режима. Все эти вопросы при своем решении в большей или меньшей степени требуют знания математической модели процесса. [c.418]

Более высокий уровень в развитии концепции промежуточной хемосорбции был достигнут в конце 1920 — начале 1930-х годов при создании первой из общих теорий, связывающих образование поверхностных соединений с инициированием реакций, управлением активностью твердых катализаторов и селективностью их действия — мультиплетной теории (А. А. Баландин, 1929—1930 гг.). [c.314]

Возможности управления синтезом в жидкофазном процессе Кольбеля в связи с составом продуктов реакции при нормальных рабочих условиях (синтез-газ 1,5С0 1Н , нагрузка 300) [c.31]

Возможно, эта задача рлн шс показалась бы нелегкой. Теперь отгет очевиден надо ввести в полимерный состав ферромагнитные частицы и удерживать состав магнитным полем. Такое решение зафиксировано в а. с. 708108. Запишем это решение гак, как записывают химические реакции. По уС10виям задачи дано вещество (полимерный состав), обозначим его буквой В. Пунктирной стрелкой покажем, что вещество плохо поддается управлению и надо научиться им управлять [c.74]

Электродный процесс, состоящий из двух или нескольких одновременно протекающих реакций, есгественно, сложнее, чем каждая из его составляющих. Кинетика такого рода процессов, знание которой необходимо для рационального управления ими, разработана поэтому значительно слабее, нежели кинетика отдельных электродных реакций. Тем не менее некоторые аспекты теории совмещенных электродных реакций уже сделались ясными главным образом благодаря трудам Вагнера и Трауда, А. Н. Фрумкина и Я. М. Колотыркина, Г. В. Акимова и Н. Д. Томашева, О. А. Есина, А. Л. Ротиняна и В. Л. Хейфеца, а также ряда других ученых. [c.388]

Мы сформулируем основные уравнения процесса, а затем обсудим некоторые его экономические характеристики. Результаты, касающиеся оптимального управления периодическим реактором, являются просто интерпретацией решения задачи оптимального проектирования трубчатых реакторов. Мы не будем давать полного вывода этих результатов, но ограничимся качественным их описанием. Изотермические процессы в периодическом реакторе полностью описаны в главе V, где проводилось интегрирование кинетических уравнений при постоянной температуре. Простейшим типом неизотермического процесса является адиабатическое проведение реакции в теплоизолировапном реакторе такой процесс описан в главе УП1. [c.306]

При решении задач управления применяются модели идентификации. а для их математического описания используются лишь зависимости выходных величин от входаых. Понятие идентификации позволяет абстрагироваться от внутренних связей и помогает изучать поведение системы, т.е. её реакцию на различные внешние возмущения. [c.11]

Поскольку процесс Сульфрин основан на протекании реакции Клауса, важное значение имеет контроль за соотношением содержания HjS и SO2 в реакционной газовой смеси. Для получения оптимальных результатов соотношение между H2S и SO2 необходимо поддерживать близким к стехиометрическому соотношению, равному двум. Рабочие характеристики установки Сульфрин чувствительнее к колебаниям соотношения между FbS и SO2, чем характеристики установки Клауса. Требуется автоматическое управление воздушным питанием установок Клауса с помощью оптимизатора. [c.191]

По рекомендациям комиссий, расследовавших причины аварий, соответствующим научно-исследовательским институтам поручено дополнительно исследовать процесс гидролиза ортохлорфенола с целью его стабилизации и обеспечения безопасности. Предложено было также автоматизировать процесс с оснащением его блокировочными устройствами, отключающими горячий ВОТ прн росте температуры и давления в аппарате. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала рабочее место управления шнеком и мешалками гидролизера перенесено в безопасное место установлены дистанционно управляемые задвижки на линиях выгрузки реакционной массы из гидролизера. Кроме того, после загрузки сырья реактор рекомендовано герметично закрывать и продувать паром или азотом чтобы,предотвратить окисление плава, рекомендовано поддерживать инертную атмосферу в аппарате в течение всего периода реакции и выгрузки реакционной массы. [c.370]

Когда управление ведется температурой теплоносителя, что особенно интересно нри решении практических задач проектирования, и управляющее воздействие входит только в одно из уравнений системы (VI 1,28.3) — уравнение теплового баланса реактора, возникает задача 8, приведенная вьппе. Для сравнения с резул ,татами, получающимися, если обеспечить оптимальные температурные условия дл)г химической реакции, можно рассмотреть задачу с испол .-зованием в качестве управляющего воздействия температуры реагирующей смеси. При этом система уравнений (VI ,283) может приниматься как система уравнений материалььилх балансов реагентов, куда температура входит через константы скорости реакции. [c.365]

Фторирование этана [33] в тех же условиях дает СГ4, Са в, СРзСНГа, СНГаСНГа и СНГзСНаГ. По мере удлинения углеводородной цепи, снижается выход фторированных продуктов с тем же числом углеродных атомов в молекуле, как и у исходного углеводорода, и увеличивается количество продуктов, получающихся в результате крекинга углерод-углеродной цепи. Как правило, выходы сполна фторированных углеводородов удовлетворительны, например при фторировании гептана получено 62% С Е а [8]. С увеличением молекулярного веса исходного сырья возрастают трудности, связанные с разделением и идентификацией продуктов реакции, ввиду их сложности. Применимость этого метода к углеводородам с длинными цепями ограничена прежде всего вследствие трудности управления реакцией и низких выходов. [c.70]

В процессах обессеривания лигроинов и газойлей при давлении 18— 30 ат и температуре 260—427° [4, 13] в качестве катализатора широкое применение нашел молибдат кобальта на активированной окиси алюминия. При этих условиях происходит гидрогенизация олефиновых углеводородов, но практически не идет гидрогенизация присутствующих в сырье ароматических углеводородов. Добавление солей щелочных металлов к этому катализатору подавляет гидрогенизацию олефиновых углеводородов, ие тормозя, однако, гидрогенизации сернистых соединений 5]. При более высокой температуре или при более низком давлении становится заметной реакция дегидрогенизации присутствующих в лигроине нафтенов до ароматических углеводородов и водорода (как в гидроформинге). При регулировании рабочих условий процесса можно обеспечить образование небольшого избытка водорода сверх того количества его, которое необходимо для обеспечения гидрогенизации олефинов и обессеривания [2] процесс становится независимым от внешнего поступления водорода. При этих условиях управление тепловым режимом реактора осуществляется легче, так как теплота, выделяющаяся при экзотермической реакции гидрогенизации олефинов и сернистых соединений, почти компенсируется теплотой, поглощаемой при эндотермической реакции дегидрогенизации. Однако при таких, более жестких условиях работы скорость гидрогеиизации олефинов [5] может снижаться, приближаясь к равновесию олефин — парафин, и появляется тенденция к отложению угля на катализаторе. Необходимость чередования процесса с регенерацией путем продувки воздухом для удаления с катализатора углеродистого осадка ограничивает процесс, сокращая продолжительность рабочих периодов по сравнению с процессом типичной обычной гидрогенизации. [c.279]

Наиболее часто используемые химическая схема и математическое описание каталитического риформинга на платиновом катализаторе были приведены на стр. 114. Эти данные позволяют определять теплоты процесса, проводить оптимизационные расчеты при управлении. Вместе с тем исследования последних лет [29, 30] уточняют и дополняют схему превращений при платформинге. В этой схеме не учитывали изомеризации углеводородов и прчмой ароматизации парафинов. Однако показано, что в условиях платформинга парафины циклизуются преимущественно в пятичленные нафтеновые и ароматические углеводороды. Вклад реакции Сб — циклизации определяется строением исходного углеводорода. Так, при риформинге 2,4-диметилпентана образуется до 18,6% (масс.) пятичленных нафтенов, в то время как при риформинге н-гептана — не более 13% [30]. [c.146]

Система ДИАХИМ [53] (Диалоговая система для химических научных исследований) была разработана в МГУ в качестве логического продолжения системы АСУМ МС (Автоматизированная Система Управления Моделями Молекулярных Систем). Система ДИАХИМ в отличие от американских систем сразу была ориентирована на работу именно с пространственными трехмерными моделями молекулярных систем. Особенностью этой системы является то, что задача автоматизации химических исследований ставится здесь как задача дискретного оптимального управления. При таком подходе все поисковые задачи (а сннтез заданного химического вещества в конечном счете — тоже поиск последовательности химических реакций, приводящих к нужному результату) оказываются тождественными по своей структуре и различаются лишь видом конкретного функционала задачи управления и физическим смыслом фазовых и управляющих переменных. [c.54]

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]

Проиллюстрируем второй метод дискриминации конкурирующих моделей на простом числовом примере, рассмотренном ранее (рис. 4.2—4.4). Дополнительно полагаем следующее. Заданы две конкурирующие модели для системы двух необратимых мономолекул ярных реакций. В качестве первой выбрали нелинейную кинетическую алгебраическую модель этих реакций, в качестве второй — полученную в результате линеаризации по параметрам первой модели. Причем линеаризация проводится в окрестности истинных значений параметров. Следовательно, при проведении дискриминации этих конкурирующих моделей будет выявляться влияние линеаризации уравнений на вид выборочной плотности распределения отклика (что характеризует пригодность модели для целей последующего моделирования и управления изучаемого [c.199]

Определение необходимого количества зон управления слоя катализатора. Реактор синтеза метанола представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд диаметром й = 3,6 и высотой Н = 7 ж. Катализатор размещается на четырех полках в виде таблеток 5x5 мм. Для съема тепла реакции и сдвига ее в сторону образования метанола предусмотрен ввод холодного газа по байпасам в межполочные пространства реактора. [c.328]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология