Реакторы температурный профиль, оптимизация

Сформулируем задачу оптимизации, как задачу определения оптимального температурного профиля в реакторе Т (т), при котором в аппарате заданных размеров можно достигнуть максимальной степени превращения х. Конечное значение степеии превращения и с учетом уравнения (VI,250) может быть рассчитано как величина функционала [c.315]

Отметим, что при оптимизации обратимых экзотермических реакций теоретически предсказывается убывающая последовательность температур в направлении от входа к выходу реактора характер оптимального температурного профиля сложных (последовательных или параллельных) реакций зависит от соотношения энергий активации их элементарных стадий. [c.116]

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]

Постановка задачи оптимизации предполагает существование конкурирующих свойств процесса количество продукции — качество продукции , количество продукции — расход сырья и т. п. Выбор компромиссного решения для указанных свойств и представляет собой в таких случаях процедуру решения оптимальной задачи. Следует отметить, что наличие конкурирующих свойств в особой мере характерно для постановки оптимальной задачи в терминах экономических оценок. В частных задачах оптимизации, когда требуется получить экстремальное значение какого-либо параметра объекта оптимизации, конкурирующие свойства так наглядно можно и не обнаружить. В этих случаях речь идет обычно об экстремальных свойствах самого объекта оптимизации, которые обусловлены природой проводимого в нем процесса. Примерами таких задач являются выбор оптимального времени пребывания для некоторых типов реакций, оптимального температурного профиля в реакторе вытеснения и т. п. [c.14]

Для оценки чувствительности оптимума гораздо чаще используется прямое сравнение предполагаемого варианта реализации процесса с оптимальным. Именно такой прием применен в последующих главах для оценки оптимального распределения реакционных объемов в каскаде реакторов (см. главу IV, стр. 182) и ступенчатого приближения к оптимальному температурному профилю в реакторе вытеснения (см. главу V, стр. 253). Указанный подход к проверке чувствительности дает хорошие результаты, так как позволяет сразу проверить возможность приближения к оптимальному режиму. Это особенно относится к задачам статической оптимизации процессов с распределенными параметрами, поскольку для подобных задач значительно труднее получить оценки (даже в грубом приближении ), аналогичные формулам (1,40) и (1,41). [c.40]

Методы исследования функций классического анализа, рассмотренные в предыдущих главах, за исключением лишь некоторых случаев, наиболее эффективно применяются для оптимизации процессов с сосредоточенными параметрами. Лишь в ряде случаев, используя особенности математического описания конкретных процессов, указанными методами удается решить некоторые задачи оптимизации процессов с распределенными параметрами. Для этих процессов решение характеризуется не совокупностью значений конечного числа независимых переменных, а соответствующей функцией независимой переменной (как, например, при решении задачи выбора оптимального температурного профиля в реакторе вытеснения). [c.202]

Задача оптимизации ставится как задача определения такого температурного профиля, при котором заданное значение концентрации продукта Р на выходе реактора может быть достигнуто при минимальном времени пребывания реагентов в аппарате. [c.234]

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]

Наиболее общей постановкой оптимальной задачи служит выражение критерия оптимальности в виде экономической оценки (например, производительность, себестоимость продукции). Однако в частных задачах оптимизации, когда объект является частью технологического процесса (аппарат либо агрегат в масштабе цеха, завода, комбината), не всегда удается или не всегда целесообразно выделить прямой экономический показатель, который полностью характеризовал бы эффективность работы рассматриваемого объекта. В таких случаях критерием оптимальности может служить технологическая характеристика, косвенно оценивающая экономичность работы агрегата (время пребывания, выход продукта или конечная концентрация, температура и т. д.). В результате решения подобных задач определяется оптимальное время пребывания и максимальная концентрация целевого продукта для некоторых типов реакций, устанавливается оптимальный температурный профиль в реакторе вытеснения и т. п. [c.242]

Оптимизацию реактора можно проводить по любому параметру, характеризующему химический процесс получение оптимального температурного профиля, максимальный выход одного или нескольких целевых продуктов, минимальные расходы электроэнергии, пара, материалов, минимальные затраты на эксплуатацию, оптимальные давления, количество секций, высота отдельных секций и т. д. Провести оптимизацию одновременно по всем параметрам нельзя, поэтому ее выполняют по каждому параметру отдельно, имея в виду, что это возможно только в том случае, если оптимизируемый параметр способен изменяться при изменении управляющих воздействий. [c.164]

Применительно к многофазным жидкостным реакторам (МЖР) задача определения оптимального профиля температуры значительно осложняется. Сравнительно высокая теплоемкость реакционной жидкой фазы и наличие продольного перемешивания сглаживают температурный градиент. Кроме того, необходимо учитывать влияние температуры на раснределение компонентов между фазами. Вообще в случае МЖР оптимизация процесса путем создания определенного профиля температур не получила еще такого распространения, как в случае гетерогенно-каталитических процессов, п эта задача нами подробно не рассматривается. [c.171]

Если производительность реактора не играет роли в проблеме оптимизации, С положительно. Поэтому кривая, представляющая правую часть уравнения (а), снижается (см. рис. У1-18 для С = 10 сек у, в то же время левая часть (а) так-Яче положительна и пропорциональна ср/с - Из рис. У1-18 впдпо, что при этом необходима более высокая температура по сравнению с рассчитанной по уравнению (б) кроме того, по мере увеличения ср/сд температуру следует несколько повышать, так как только в этом случае средние скорости реакцпп п производительность наиболее высокие. К этой задаче величину С нельзя установить заранее, поскольку она содержит т ,, которое, в свою очередь, определяется температурным профилем реактора. Поэтому оптимальный температурный профиль находят методом последовательных приближений, в каждом из которых для расчета конечного превращения А и выхода Р используют материальные балансы. [c.232]

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]

Одним из вариантов постановки задачи оптимизации является задача о выборе такого температурного профиля, при котором для реакюра длины Ь достигает максимума или миниму.ма некоторая функция концентраций реагентов ка выходе из реактора, имеющая вид [c.60]

Согласно теории оптимизации процессов, оптимальный температурный профиль в реакторах или их последовательностях соответствует максимуму дифференциальной селективности в каждом из их элементов. Тогда для расчета оптимального профиля температур в аппарате идеального вытеснения можно рекомендовать такой метод- Весь объем реактора условно делят на секции с небольшой величиной АХа в каждой из них (например, 0,05 или 0,10). Секцию рассматривают как реактор полного смешения и, применяя соответствующие алгебраические уравнения, находят toпт для каждой секции, начиная с первой. В итоге получают кривую оптимальных температур по степени конверсии. Для периодических условий разбивают общую длительность реакции на ряд промежутков с небольшими АХа, когда скорости можно считать приблизительно постоянными. При реализации процесса в каскаде реакторов полного смешения оптимальную температуру в каждом из них определяют аналогично. Во всех случаях поиск максимума селективности и соответствующей ему температуры осуществляют на цифровых ЭВМ, а в более простых случаях — на микрокалькуляторах. [c.356]

В гл. 8 приведен ряд типичных примеров представлений и принципов, обсуждавшихся в предыдущих главах. В этой главе рассматриваются процессы каталитического окисления, гидрирования, крекинга, синтеза и разложения, а также некоторые аспекты электрокатализа и несколько необычных типов гетерогенного катализа, влияние твердых примесей на процесс окисления элементарного углерода. Рассмотрение каталитических реакторов в гл. 9 охватывает элементарный учет массопереноса, теплопередачи и газовой диффузии, некоторые конструкторские расчеты для адиабатических и изотермических условий, а такя е оптимизацию температурных и концентрационных профилей в различных типах слоев катализаторов. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология