English
!

Архив публикаций

Тезисы

XVIII-ая конференция

Применение принципа максимума для исследования химических реакторов

Велиева Ф.М., Гумбатов Ф.Д., Алиева В.Ф.

г.Баку,AZ 1148, ул.З.Халилова 23, Бакинский Государственный Университет

1  стр. (принято к публикации)

Современное математическое и программное обеспечение ПК открыло новые возможности теоретического анализа сложных многостадийных процессов, позволило вскрыть причину влияния размеров и конструкций химических реакторов на результаты протекания процесса.

Решена задача оптимального управления процесса дегидроалкилирования метилциклогексана метанолом в многосекционном адиабатическом реакторе, которая проводилась в два этапа.

На первом этапе осуществлялась теоретическая оптимизация, которая позволяла выбрать тип реактора и оценить потенциальные возможности процесса. Расчеты сводились, главным образом, к определению оптимального температурного профиля реакции (ОТР) Т(t) = f(P), обеспечивающей максимальный выход целевого продукта – ксилола с наибольшей избирательностью с единицы объема катализатора. Для решения данной задачи был выбран метод поиска ОТР с использованием принципа максимума Понтрягина, для чего были построены вспомогательные функции, удовлетворяющие системе уравнений:

с граничными условиями:

1; ;

Решение задачи оптимизации сводилась к нахождению на каждом шаге интегрирования максимума функции Гамильтона:

= max

Поиск оптимального управления на основе принципа максимума проводили методом последовательных приближений, являющимся модификацией метода Черноусько-Крылова.

Алгоритм расчета основывался на интегрировании систем уравнений методом Кутта-Мерсона при ограничениях Т* = 773К и Т* = 843К и ΔТ = 0.05К, что обеспечивало хорошую сходимость результатов поиска.

На втором этапе решалась задача оптимального расчета конструктивных параметров и режима, которая сводилась к выбору реактора с минимальным временем контактирования при технологических ограничениях следующих параметров процесса: 1) из условия работы катализатора; 2) давление исходных реагентов, селективности (S) и конверсии (Conv): P10 ≥ P10min, Conv1≥Convmax, Sel1≤Selmax.

В качестве критерия оптимизации был взят максимум производительности единицы объема катализатора по ксилолу

Результаты расчета показали, что проведение процесса в изотермических условиях в 2-х секционном реакторе при максимально допустимой температуре обеспечивает максимальный съем ксилола с единицы объема реактора. При этом селективность процесса по ксилолу достигает 75.9%. Эти расчеты хорошо согласуются с экспериментальными данными.



© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533