Математическое моделирование эксплуатации химически

Стратегия применения метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химических производств [c.41]

Метод математического моделирования как при решении задачи проектирования, та.к н задачи эксплуатации химических производств, позволяет разработать математическую модель ХТС в целом в виде некоторого функционального оператора, осуществляющего нелинейные преобразования вида [c.42]

В последние годы в Советском Союзе издан ряд книг по вопросам математического моделирования, расчета и оптимизации химических реакторов. Тем не менее, перевод и издание монографии Р. Ариса, крупного американского специалиста в этой области, представляется весьма целесообразным. Предлагаемая читателю книга отличается от других книг этого направления тем, что в ней с максимальной последовательностью проводится строгий математический подход в постановке и решении рассматриваемых задач. Некоторое абстрагирование от излишних физических и химических деталей предмета и четкая формализация проблемы представляются особенно необходимыми сейчас, в период становления научных основ проектирования и эксплуатации химических реакторов и отхода в этой области техники от чисто эмпирических методов. Вероятно, наибольшую ценность такой подход имеет при обучении студентов и аспирантов, для которых автор и предназначает свою книгу. [c.5]

Анализ объектов химической технологии методами математического моделирования с применением средств вычислительной техники,. особенно цифровых машин, имеет большое теоретическое и практическое значение. Он позволяет, не прибегая к сложным и дорогим натуральным экспериментам, изучать многие характеристики проектируемых и существующих процессов, оценивать различные варианты аппаратурного оформления, а также использовать математические методы оптимизации для отыскания, оптимальных режимов эксплуатации и решения задач оптимального управления. Особое значение метод математического моделирования приобретает в системах автоматизированного проектирования, в которых математические модели проектируемых процессов решающим образом определяют эффективность функционирования системы в целом. [c.44]

Системный анализ - результат успешного применения к исследованию и разработке ХТС опыта изучения, создания и эксплуатации химических производств с привлечением методов, используемых в химических, физических и математических науках, моделировании, вычислительной математике, механике, автоматическом управлении и других разделах науки, используемых в инженерно-химических исследованиях и разработках. [c.177]

Конечной целью, к которой стремится исследователь, занятый разработкой нового промышленного катализатора, является создание такого катализатора, который обеспечил бы оптимальную работу химического реактора. Оптимальность реактора может быть определена посредством экономического критерия, в котором могут быть учтены многие факторы, влияюш ие на рентабельность процесса. В качестве критерия оптимизации могут быть использованы такие показатели, как производительность реактора по целевому продукту, селективность процесса, себестоимость одного или нескольких целевых продуктов, эксплуатационные затраты и т. д. Определение технологических и конструктивных параметров процесса, при которых критерий принимает оптимальное значение, является одной из задач математического моделирования. Как это следует из анализа макрокинетики гетерогенно-каталитических реакций, в число конструктивных параметров, подлежащих оптимизации, должны входить размер зерна и параметры, характеризующие пористую структуру катализатора. На эти переменные могут быть наложены ограничения, определяемые условиями эксплуатации или технологией производства катализатора. [c.185]

В настоящей монографии рассмотрены теоретико-методологические проблемы и решены практические задачи по экономико-математи-ческому моделированию производственных процессов в отраслях промышленности с непрерывной физико-химической технологией. Автор надеется, что ему удалось обосновать необходимость изучения экономической сущности явлений, сопровождающих процессы создания и эксплуатации химических производств с помощью специальной системы экономико-математических моделей, разрабатываемых для различных уровней производственно-технической и организационно-управленческой иерархии систем управления, функционирующих в химической промышленности СССР. [c.141]

Из сказанного вытекают некоторые характерные особенности основного органического и нефтехимического синтеза. Прежде всего, это огромное разнообразие получаемых продуктов, насчитывающих тысячи наименований веществ различных химических классов, многообразие химических процессов их синтеза, высокий динамизм отрасли, выражающийся в разработке и освоении производства все новых продуктов, использовании новых реакций, только недавно открытых в лабораториях. Крупные масштабы производства определяют, кроме того, широкое распространение весьма совершенных, высокопроизводительных и автоматизированных технологических процессов, при создании и эксплуатации которых все больше используются современные методы математического моделирования и оптимизации, химической кибернетики и вычислительной техники. [c.11]

Методы математического моделирования в сочетании с современными ЭВМ позволяют при относительно небольших материальных затратах исследовать различные варианты аппаратурного оформления технологических процессов, изучить их особенности и вскрыть резервы. Такой подход закономерен, так как поиск оптимальных режимов непосредственно на объекте невозможен из-за наличия случайных помех, инерционности процессов, сложного вида характеристик и т. д. Из-за большого числа взаимосвязанных параметров технологических процессов решение задач моделирования не может опираться на практические методы повариантных расчетов с целью определения лучшего из рассматриваемых. Поэтому метод сравнительных расчетов характеризуется большой трудоемкостью— уже при трех-четырех варьируемых параметрах требуется выполнение десятков и сотен повторных вычислительных операций. Для упрощения расчета должны применяться математические методы моделирования, основанные на знании основных физико-химических закономерностей процессов подготовки газа и их технологических характеристик. Найденные на ЭВМ при помощи математических моделей оптимальные режимы эксплуатации можно затем использовать на действующих газопромысловых установках обработки газа. [c.38]

Металлические материалы широко применяют в аппарато- и машиностроении, катализе, электротехнике, радио- и электронной промышленности. Действительно, чтобы осуществить любой процесс, например химико-технологический, необходимо располагать соответствующей аппаратурой. Использование представлений макрокинетики, теории химических реакторов, а также методов математического и физического моделирования в принципе позволяет найти оптимальную для данного процесса конструкцию и размеры аппарата. Но тогда возникает вопрос, из каких материалов следует делать эту аппаратуру, чтобы она была способна противостоять разнообразным агрессивным воздействиям, в том числе химическим, механическим, термическим, электрическим, а в ряде случаев также радиационным и биологическим. Выбор конструкционных материалов осложняется, когда перечисленные воздействия сопутствуют друг другу. Кроме того, в последнее время требования к материалам, используемым только в химической технологии, повысились по двум причинам. Во-первых, значительно шире стали применять экстремальные воздействия, такие, как сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, ударные и взрывные волны, ионизирующие излучения, биологические ферменты. Во-вторых, переход к аппаратам большой единичной мощности по производству основных химических продуктов создает исключительно сложные проблемы в изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации подобных установок. Например, на современном химическом предприятии можно видеть контактные печи для производства серной кислоты диаметром 5 м, содержащие до 5000 различных труб, реакторы синтеза аммиака и ректификационные колонны высотой более 60 м. Сочетание механических свойств, таких, как прочность, вязкость, пластичность, упругость и твердость, с технологическими свойствами (возможность использования приемов ковки, сварки, обработки режущими инструментами) делает металлические материалы незаменимыми для построения химических реакторов самой разнообразной формы и размеров. [c.135]

Основой для построения математической модели каталитического превращения реагентов в химическом реакторе служит кинетическая модель химических реакций, протекающих на поверхности катализатора. Зная функциональную зависимость скорости химической реакции на поверхности катализатора от состава реакционной смеси и температуры, можно вычислить скорость реакции, отнесенную к единице объема катализатора, и селективность превращения ключевого компонента в целевой продукт. Эти две величины — важнейшие для характеристики эффективности промышленного катализатора. Уравнения макрокинетики являются составной частью математической модели химического реактора, которая на стадии проектирования используется для расчета оптимального технологического режима работы реактора и его конструктивных особенностей, а в процессе эксплуатации реактора — для расчета оптимального режима управления процессом. Другая область применения кинетических моделей — это изучение механизма химических реакций. Анализ моделей позволяет выявить и предсказать поведение эксперимента и существенные стороны механизма реакции при изменении условий эксперимента. Поэтому ясно, насколько серьезной и ответственной задачей является построение кинетической модели каталитических реакций. Вследствие практической важности проблем, возникающих при построении кинетических моделей, им уделяется самое серьезное внимание широкого круга исследователей — теоретиков и экспериментаторов. Этим проблемам посвящена обширная литература. Достижения в области моделирования кинетики обобщены в обзорных статьях и монографиях [5, 30, 31, 65]. В настоящей главе рассматриваются лишь основные методы построения кинетических моделей гетерогенно-каталитических реакций. [c.103]

В книге рассмотрены общие принципы построения и аппаратурной реализации автоматизированных систем проектирования объектов химической промышленности. Предложена общая стратегия применения метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химических производств, приведены математи,-ческие модели типовых процессов химической технологии как основъ автоматизированного проектирования подробно изложены принципы, методы и алгоритмы синтеза оптимальных технологических схем химических производств, приведены примеры проектирования крупнотон нажных агрегатов с использованием ЭВМ. [c.4]

Общую стратегию применения метода математического моделирования, принципов синтеза, анализа и оптимизации ХТС при решении задач автоматизированного проектирования и эксплуатации химических производств МОжно условно представить в виде четырехуровневой (I—IV) и ерархической структуры (рис. П-З). [c.39]

Проектирование, эксплуатация, научные исследования в настоящее время невозможны без применения вычислительной техники. В связи с этим на кафедре ведутся интенсивные работы по алгоритмизации расчетов, математическому моделированию химических процессов и разработке программ задач теории эксперимента, интенсификации процессов химической технологии (доц. А. Г. Бондарь, ст. преп. О. Т. Попович, инж. Р. М. Колесникова). В результате проведенной работы даны рекомендации по применению методов вычислительной математики и вычислительной техники для решения типовых задач, встречающихся при проектировании, исследованиях и управлении. Результаты разработок изложены в учебном пособии (Б. А. Жидков и А. Г. Бондарь Алгоритмизация расчетов в химической технологии под редакцией проф. А. С. Плыгунова). [c.129]

Книга рассчитана на широкий крзгг инженеров, научных сотрудников и студентов вузов, занимающихся вопросами создания и эксплуатации автоматизированных систем управления и математического моделирования процессов и производств химической технологии. [c.4]

Венгерские и советские химики сообща занимались разработкой установок увеличенных мощностей для производства олефинов и их дальнейшей переработки. Благодаря этим работам на химическом заводе в Тисаере были пущены в эксплуатацию установки, изготавливающие в год до 250 тыс. т этилена и 130 тыс. т пропилена. Эти продукты с 1975 г. поступают на западноукраинский химический комбинат в Калуше. Этилен подается по газопроводу длиной 200 км, а пропилен доставляется в цистернах. Взамен этого из Калуша вывозится поливинилхлорид. Соглашение заключено на срок 10 лет. Во второй фазе строительства в Венгрии будут сооружены установки по переработке олефинов, а в Калуше-установки по их производству. Еще одна венгеросоветская совместная работа-создание метода одноступенчатого гидрирования фенола для получения капролактама. Метод уже внедрен в производство. На стадии разработки находятся принципы проектирования и конструирования высокопроизводительного автоматического оборудования химической промышленности с привлечением математического моделирования. [c.372]

Одним из наиболее эффективных путей решения проблемы оптг.-мального проектирования и управления химическими производствами, проблемы быстрейшего внедрения в промышленную эксплуатацию новых научно-технических решений, минуя стадии дорогостоящей проверки и опытно-промышленной доводки, является сочетание физического и математического моделирования технологических объектов. [c.3]

Физическое и математическое моделирование колонных аппаратов является до настоящего времени задачей трудноразрешимой. Двухфазная система с трудномоделируемыми фазовыми переходами, струйное впрыскивание в сочетании с системой газовой циркуляции, создающие весьма сложную гидродинамику потоков,—эти обстоятельства позволяют говорить лишь о сугубо качественных расчетах аппаратов колонного типа. Однако большой опыт, накопленный при проектировании и промышленной эксплуатации таких реакторов, позволял получать работоспособные реакционные узлы для установок оксосинтеза в тот период, когда методы математического моделирования химической технологии только зарождались. Этими обстоятельствами и объясняется относительная распространенность использования реакторов колонного типа с внутренним теплосъемом в оксопроцессе. [c.96]

Получение научно обоснованных результатов исследований при решенпи задач проектирования и эксплуатации ХТС возможно только при наличии их математических моделей, которые должны отражать как технологические связи между аппаратами и физико-химическую сущность технологических процессов, так и экономические критерии функционирования существующих химических производств. Методологической основой моделирования ХТС является системный анализ. [c.10]

Представив систему водного хозяйства как ХТС, можно использовать теорию систем для ее исследования, разработать научный метод ее изучения. Исследование сложных ХТС с использованием методов и средств теории систем получило название системного анализа ХТС. Системный анализ ВХТС является результатом обобщения опыта изучения, создания и эксплуатации производств различного профиля. Успешное проектирование ВХТС промышленных предприятий невозможно без использования достижений в области химических, физических, математических наук, моделирования, вычислительной математики, механики, автоматического управления и других инженерных исследований. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология