Реакторы химические оптимизация

За последние годы литература по научным основам химической технологии значительно обогатилась, особенно в части теории химических реакторов, математических методов моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. При этом широко используется метод теоретических обобщений, так хорошо себя оправдавший в общеинженерном курсе процессов и аппаратов химической технологии. [c.5]

Для оптимизации тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов необходимо выявить участки с наихудшей для осуществляемого процесса гидродинамической обстановкой. Для [c.128]

Современные химико-технологические процессы отличаются чрезвычайной сложностью. Соответственно сложна и кинетика химических процессов, протекающих в реакторах. Поэтому оптимизация работы химического производства является очень трудной задачей. Один из возможных путей ее решения — это отработка элементов конструкций и технологии на действующих аппаратах производственных размеров. Такой экспериментально-эмпирический метод хотя и дает надежные результаты, связан с большими затратами средств и времени, а в ряде случаев может оказаться и небезопасным, например, когда необходимо выяснить допустимые пределы изменения параметров системы и воспроизводить предельные, т. е. аварийные режимы. [c.321]

При решении задач оптимизации на современном научно-техническом уровне реактор химического производства уже нельзя рассматривать изолированно, вне связи с системой автоматического управления, поскольку автоматизация открывает широкие возможности и дает совершенно новые, наиболее эффективные решения по оптимизации химических процессов. С этих позиций и освещаются в данной главе вопросы оптимизации экзотермических процессов (которые представляют наибольшую трудность в аппаратурном оформлении) применительно к реакторам с перемешиванием в объеме и без перемешивания в направлении потока. [c.191]

Как уже отмечалось вопрос о наиболее выгодном режиме закалки является частью более общей проблемы обеспечения наиболее целесообразного температурного режима в реакторе, соответствующего оптимизации всего процесса по ряду параметров. Однако, пока отсутствует теория оптимизации химических процессов в плазменных струях, можно выбрать более простой путь и попытаться в общих чертах выяснить, как быстро и в какой точке реактора следует снизить температуру плазменной струи, для того чтобы целевой продукт не успел заметно разложиться. Иначе говоря, необходимо выяснить, какой интенсивности (3 (г) отрицательные источники (стоки) тепла следует включить и в каком месте реактора, чтобы достигнуть поставленной цели. [c.52]

Оптимальная производительность реактора. Критерием оптимизации химической реакции может быть максимальная производительность аппарата или максимальный выход целевого продукта. Различие оптимизации по этим двум параметрам состоит в том, что в первом случае стремятся получить минимальное время реакции Тр = min, а во втором — минимальный выход побочных продуктов. Первый вид оптимизации целесообразно применять тогда, когда капитальные затраты высоки, а стоимость сырья невысокая, второй — при высокой стоимости сырья. [c.165]

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]

Б. В. Вольтер, И. Е. Сальников, Исследование фазовой плоскости проточного химического реактора, сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 138]. [c.212]

Материал книги охватывает важнейшие проблемы современной инженерной химии приложение законов физической химии к решению инженерные задач, явления переноса массы, энергии и количества движения, вопросы теории подобия, теорию химических реакторов, проблемы нестационарные процессов. Специальные главы посвящены методам математической статистики и вопросам оптимизации химико-технологических процессов. [c.5]

Книга включает разделы, посвященные переносу тепла, устойчивости работы реакторов, оптимизации и регулированию, которые помогут читателю получить ясное представление о факторах, влияющих на протекание химической реакции в промышленных реакторах, еще до изучения математических методов, столь важных для точного инженерного расчета реакторов. [c.2]

Расчет и оптимизация химических реакторов [c.179]

Слинько М. Г., Моделирование химических реакторов, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов , Изд. Наука , 1965, стр. 3. [c.179]

Если доля обрыва цепей на поверхности пренебрежимо мала или если поверхность благоприятствует протеканию процесса в нужном направлении (инициирует радикалы, разлагает побочные нестабильные промежуточные продукты и т. п.), то здесь интенсификация теплоотвода и оптимизация реакции достигается максимальным усилением перемешивания и особых проблем не возникает. Иначе обстоит дело при вредном влиянии поверхности за счет обрыва цепей или разложения активных промежуточных продуктов. Тогда направления интенсификации теплообмена и повышения скорости и (или) селективности реакции противоположны. Эту противоположность нельзя обычно устранить каким-либо покрытием поверхности, поскольку, как правило, неактивные в химическом плане поверхности (фосфорные, борные или силикатные эмали) мало теплопроводны. Кроме того, часто вообще не удается подобрать инертное покрытие. В таком случае задачу надо решать расчетом, подбирая решение, оптимальное в химическом или экономическом смысле. Основой такого решения будет математическая модель реактора, представляющая собой систему кинетических уравнений вида (2.5), дополненную уравнениями гибели радикалов на стенке и (или) разложения на стенке кинетических промежуточных продуктов реакции. Без уточнения механизма реакции такую систему с учетом принципа Боденштейна для проточных аппаратов полного смешения (более частый [c.103]

Единый подход к решению широкого класса задач па разыскание экстремума функции большого конечного числа переменных дает теория динамического программирования Веллмана [7]. Сущность этой теории покажем на примере типичной задачи оптимизации, возникающей в химической технологии. Требуется найти оптимальный режим для последовательности N реакторов (или Л -стадийного аппарата), причем на каждой стадии варьируется М независимых переменных. Пронумеруем реакторы в обратном порядке, так что первый номер присваивается последнему, а N-й — первому по ходу потока реактору. Состояние потока на выходе п-го реактора обозначим индексом 71 в соответствии с этим исходное состояние потока обозначается индексом -/V 1 (рис. 1Х.З). Состояние реагирующего потока в общем случае описывается некоторым вектором X. Вектор X часто совпадает с вектором состава С в более сложных случаях, однако, компонентами вектора X могут быть, помимо концентраций ключевых веществ, также и температура потока, давление и пр. [c.381]

Из большого числа работ по оптимизации химических реакторов лишь немногие посвящены анализу функционирования реакторов с рециклом. [c.301]

В книге собраны и подробно изложены основные сведения, необходимые для оптимального проектирования химических реакторов и управления ими. В ней приведены основы расчетов и оптимизации химических реакторов рассмотрен вопрос о распределении времени контактирования и перемешивании в непрерывных проточных реакторах, описаны химические реакции в гетерогенных системах. [c.4]

Современные химико-технологические процессы представляют из себя совокупность аппаратов, в которых исходные вещества проходят различные стадии обработки, превращаясь в конечные продукты. Важной частью шогих таких процес сов является последовательность реакторов, осуществлящих химическое превращение сырья в полезные продукты, являющаяся основным звеном, определяющим эф фективность работы всего производства. В связи с этим первостепенное значение приобретает разработка методов оптимизации последовательности реакторов. При оптимизации всего химического процесса в целом оптимизация последовательности реакторов выступает как субоптимизация, дащая основной, а в ряде случаев решающий вклад в общий критерий оптимальности. [c.339]

Современные плазмохимические процессы (и, в частности, ряд многотоннажных промышленных процессов) организуются, как правило, таким образом, что потоки плазмы и сырья вводятся в плазмохимический реактор раздельно [1—3]. Для того чтобы достигнуть желаемого результата — провести в реакторе химическую реакцию, необходимо прежде всего перемешать сырье с плазмой. При этом по самой суш,ности химршеской реакции требуется, чтобы молекулы реагентов находились в непосредственном контакте. Это означает, что сырье должно быть перемешано с плазмой до молекулярных масштабов независимо от того, является ли плазма реагентом или только энергоносителем, поскольку перенос энергии от частиц плазмы к молекулам реагента происходит также на молекулярном уровне. Одной из характерных особенностей плазмохимической технологии является использование весьма высоких температур — от2-10 до (10—15)-10 °К. При таких температурах скорости химических реакций возрастают настолько, что характерные времена этих реакций становятся сравнимыми с характерными временами процессов переноса. Поэтому в процессе перемешивания реагента с плазмой, характерное время которого становится сравнимым по величине с характерным временем химических реакций, реагент может испытывать значительное превраш,ение. Для сокращения времени перемешивания последнее производят в условиях интенсивной турбулентности. Однако и в этих условиях время перемешивания остается еще достаточно большим для того, чтобы реагент в процессе перемешивания испытывал заметное превращение. При расчетах, моделировании и оптимизации плазмохимического реактора необходимо учитывать степень этого превращения, которая определяется геометрическими и гидродинамическими особенностями реактора-смесрхтеля. Следовательно, возникает необходимость рассчитывать степень превращения данного реагента в процессе его турбулентного перемешивания с плазмой в условиях, когда характерные времена химического превращения и физического процесса турбулентного перемешивания сравнимы по величине между собой. Эта задача неновая и возникает всякий раз, когда приходигся иметь дело с быстрыми и очень быстрыми химическими реакциями, нанример при расчете процессов горения в турбулентных потоках, определении параметров баллистических следов, остающихся за телами, перемещающимися с большими скоростями в газах и жидкостях, и определении констант скоростей биохимических реакций в растворах [4, 5]. [c.198]

В книге изложены математические п фиапко-хцмнческие основы теории хим11чес1 нх реакторов. Рассмотрены принципы математического описания химических реакций, вопросы термостатики и взaимнoг(J влияния химических и физических стадий ироцессов, а также методы расчета и оптимизации различных типов химических реакторов. Приведено большое количество примеров п задач для самостоятельного решения. [c.4]

Обсуждаются вопросы теории и методов расчета химических реакторов, а также проблемы оптимизации хпмико-технологических процессов. [c.4]

Рассмотренные до сих пор методы и примеры решения задач оптимизации химически.х реакторов основывались на предположеппи об известном механизме химической реакции, проводимой в аппарате, 1 ип которого задан в постановке оптимальной задачи. В.месте с тем, иа практике часто встречаются случаи, когда исчерпывакзщая информация о механизме реакции в форме кинетических уравнений отсутствует. В таких случаях может оказаться полезной информация [c.128]

Для решения уравнения Беллмана можно воспользоваться численным м е т о д о м , а в ряде случаев, особенно при ре-шенин целого класса задач оптимизации химических реакторов,— методом характеристи [c.313]

Авторы надеются, что материалы, приведенные в книге, найдут практическое применение при оптимизации и разработке аппаратуры для химических реакторов, теплообменников с непосредственным контактом фаз и для ряда технологических процессов разделения (абсорбция, экстракция, ректификация, кристаллизация и т. д.). Гл. 3—8 и разделы 1.1 —1.3 написаны Б. И. Броунштейном, гл. 2 и разделы 1.4 и 1.5. - В. В. Щеголевым. Раздел 5.5 написан Б. И. Броунштейном совместно с О, Л. Поляковым и Ю. А. Хватовым. [c.4]

Боресков Г. K., Слннько М. Г., Основные принципы моделирования и оптимизации химических реакторов, Хим. пром., № 1, 22 (1964). [c.178]

Вольтер Б. В., Сальников [ . Е., Исследование фазовой илоско-ст 1 проточного химического реактора, в сб. Моделирование и оптимизация каталитических процессов . Изд. Наука , 1965, стр. 128. [c.179]

В последних работах по оптимизации рассматривается возможность улучшения рабочих параметров не только реактора, но и работающей в комплексе с ним аппаратуры. Метод решения этой проблемы с использованием понятия достижимых и недостижимых областей переменных параметров реактора изложен в докладе Хорна на Третьем Европейском конгрессе по процессам химической технологии (1964). На этом же симпозиуме Кюхлер и Ланг-бейн привели несколько интересных практических примеров оптимизации (хлорирование метана, полимеризация этилена, сульфирование нафталина), а Боресков и Слинько сообщили об удачном приложении принципа Понтрягина. [c.153]

Рассмотрены вопросы устойчивости и автотермичности реакторов, расчета оптимальных режимов. В качестве примеров для изучения взяты реакторы с неподвижным слоем, прежде всего реакторы для синтеза аммиака и окисления двуокиси серы, играющие наиболее важную роль в химической промышленности. Приведены также расчеты реакторов с псевдоожиженным слоем (основы теории псевдоожил ення являются предметом ряда специальных монографий и здесь не излагаются). Из контактных аппаратов других типов приведены колонны Кёлбела с катализатором, суспендированным в жидкости. В книге не рассматривались реакции, осуществляющиеся в жидкой фазе с взвешенным в ней катализатором. В конце книги кратко излагаются вопросы оптимизации реакторов, а также применения электронно-вычислительных и аналоговых машин. [c.10]

А что делать, если мы не знаем механизма влияния физических процессов на процессы химические и не умеем управлять физическими процессами в реакторе В этом случае возникают различные приближенные методы нолурасчета-полуоптимизации, основу которых, как правило, составляет отказ от учета влияния физических процессов, попытка провести расчет и оптимизацию работы реактора на основе данных химической кинетики. [c.21]

Принципиально для каждого конкретного процесса может быть выбрана оптимальная конструкция реакторного устройства при любых критериях оптимизации этого процесса. Однако для этого необходимо пметь точные данные о влиянии конструкции реактора на физические процессы в системе и о взаимном влиянии физическпх и химических процессов. Настоящая глава посвящена рассмотрению вопроса, который является одним из важнейших при выборе конструкции реактора,— вопросу о влиянии конструктивных факторов на скорость межфазного массо- и теплообмена. [c.244]

Синтез реакторных систем. В практике исследований синтез реакторных систем в основном ограничивается вопросами распределения нагрузок на параллельно работаюш ие системы, распределения времени пребывания в каскадах реакторов и как самостоятельная проблема не получил достаточного развития. Большое число оптимизационных задач химических реакторов решается для исследования распределения температур, времени пребывания, старения катализатора, его регенерации и так далее, т. е. частным вопросам повышения эффективности единичных реакторов. Большое внимание уделяется также исследованию гидродинамической структуры потоков одно- и многофазных ре акторов. Вместе с тем стадия химического превращения является лишь частью химического производства и связана по крайней мере материальными потоками с другими стадиями. Подход, используемый при оптимизации технологдческой схемы на основе аддитивности критерия, не может обеспечить глобального оптимума. Большой интерес с точки зрения интегрального подхода к синтезу технологической схемы представляют реакторы с рециклами, с тепловым объединением. Очевидно, решение этих задач следует проводить совместно с синтезом схем химического превращения, так же как и с последующей стадией — выделением продуктов реакции. [c.452]

P. A. Юсипов, T. M. Карташева, A. . Шмелев. Моделирование и оптимизация процесса блочной полимеризации винилхлорида. — Труды Всесоюзной конференции по моделированию химических процессов и реакторов Химреактор-5 . Уфа, Изд. Баш. гос. ун-та, 1974, вып. 11, с. 12. [c.197]

Большие успехи прикладной математики, приведшие к созданию аналоговых и цифровых электронных вычислительных машин, а также достижения в разработке методов расчета кинетики промышленных реакций, осуш ествляе Мых в различных условиях (идеального иеремешивания, идеального вытеснения и всевозможных промежуточных режимов), открыли пути к строго научному расчету химических реакторов, автоматическому управлению пми и оптимизации услови11 проведения процессов. [c.8]