ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРНОГО УЗЛА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЖИДКОФАЗНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ

  • Владимир Юрьевич Невиницын
  • Александр Николаевич Лабутин
  • Андрей Николаевич Деветьяров
  • Галина Витальевна Волкова
Ключевые слова: химический реактор, реакторный узел, оптимизация, оптимальный синтез, компьютерное моделирование

Аннотация

В работе рассмотрена задача режимно-технологической оптимизации реакторной системы при проведении жидкофазной многостадийной последовательно-параллельной экзотермической реакции оксиэтилирования спирта. Реакторный узел представляет собой каскад реакторов идеального смешения с распределенной подачей общего реагента в аппараты. Аппараты функционируют в политропическом режиме. Записана математическая модель динамики аппаратов реакторного узла. Сформулирована задача режимнотехнологической оптимизации реакторной системы. В качестве критерия оптимальности выбрана концентрация целевого вещества, определяющая выход продукта. Для решения задачи оптимизации реакторной системы предложен итерационный алгоритм, реализующий метод сканирования. В результате решения задачи оптимизации определены оптимальные значения режимно-технологических параметров, обеспечивающих максимальное значение критерия эффективности. Проведено исследование статических характеристик реакторного узла по различным каналам и даны рекомендации по выбору алгоритмов автоматического регулирования.

Литература

Lebedev N.N., Manakov M.N., Shvets V.F. The theory of

technological processes of basic organic and petrochemical

synthesis. M.: Khimiya. 1975. 478 p. (in Russian).

Lebedev N.N. Chemistry and technology of basic organic

and petrochemical synthesis. 4th ed. M.: Khimiya. 1988.

p. (in Russian).

Adelson S.V., Vishnyakova T.P., Pushkin Y.M. Technology of petrochemical synthesis: Textbook for universities.

nd ed. M.: Khimiya. 1985. 608 p. (in Russian).

Gehtman B.N. Kinetics of multistep reactions. Novosibirsk: Nauka. 1980. 110 p. (in Russian).

Labutin A.N. Optimization of flexible multiproduct continuous reactor systems. ChemChemTech [Izv. Vyssh.

Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 1999. V. 42. N 1.

P. 117-122 (in Russian).

Gordeev L.S., Labutin A.N., Gordeeva E.L. Optimal

synthesis of multiproduct resource-conserving reactor systems. Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. N 5. P. 637-

DOI: 10.1134/S0040579514050170.

Levenspiel O. Chemical process engineering. M.: Khimiya.

624 p. (in Russian).

Jungers J., Sajus L. Kinetic methods for chemical processes research. Translated from French. L.: Khimiya. 1972.

p. (in Russian).

Nevinitsyn V.Yu., Labutin A.N., Volkova G.V.,

Devetyarov A.N. System analysis of chemical reactor as

control object. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved.

Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 9. P. 92-99. DOI:

6060/tcct.2017609.5587 (in Russian).

Chen Y., Shao Z., Qian J., Wang K., Zhan Z., Xu Z.

Dynamic Optimization of Multivariable Endothermic Reaction in Cascade CSTR. 8th World Congress on Intelligent

Control and Automation (WCICA). 2010. P. 4088-4092.

DOI: 10.1109/WCICA.2010.5553780.

Inamdar S. R., Karimi I. A., Parulekar S. J., Kulkarni

B. D. A sharp cut algorithm for optimization. Computers &

Chemical Engineering. 2011. V. 35. N 12. P. 2716-2728.

DOI: 10.1016/j.compchemeng.2010.11.010.

Farkas E., Meszena Z.G. MWD design in a series of

CSTRs with living polymerisation reactions. Periodica Polytechnica-Chemical Engineering. 2010. V. 54. N 1. P. 15-

DOI: 10.3311/pp.ch.2010-1.03.

Xie M., Freund H. Fast synthesis of optimal chemical reactor networks based on a universal system representation.

Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2018. V. 123. P. 280-290. DOI:

1016/j.cep.2017.11.011.

Meshalkin V.P., Bobkov V.I., Borisov V.V., Dli M.I.

Energy efficiency management models for complex thermal-technical chemical systems. Smolensk: Universum.

204 p. (in Russian).

Nevinitsyn V.Yu., Zagarinskaya Yu.N., Volkova G.V.,

Labutin A.N. Analytical synthesis of non-linear control algorithms of a chemical reactor thermal mode. Izvestia of

SPbGTI(TU). 2019. N 50 (76). P. 115-120 (in Russian).

Labutin A.N., Nevinitsyn V.Yu., Zaytsev V.A., Volkova,

G.V. Robust concentration control of target product in

chemical reactor. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn.

Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2018. V. 61. N 12. P. 129-

DOI: 10.6060/ivkkt.20186112.5914 (in Russian).

Labutin A.N., Vaško M., Kuric I., Nevinitsyn V.Y., Sága

M., Zagarinskaya Y.N., Volkova G.V. Analytical Synthesis of Non-Linear Control Algorithms of a Chemical Reactor Thermal Mode. Processes. 2021. V. 9. N 4. 644. DOI:

3390/pr9040644.

Nevinitsyn V.Yu., Labutin A.N., Zagarinskaya Yu.N.,

Volkova G.V. Robust temperature control in chemical reactor under par-tially measuring of state vector. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.

Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 7. P. 104-110. DOI:

6060/ivkkt.20216407.6443. (in Russian).

Nevinitsyn V.Yu., Labutin A.N., Volkova G.V.,

Devetyarov A.N. System analysis of chemical reactor as

control object. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.

Tekhnol. 2017. V. 60. N 9. P. 92-99. DOI:

6060/tcct.2017609.5587 (in Russian)

Опубликован
2023-03-02
Как цитировать
Невиницын, В., Лабутин, А., Деветьяров, А., & Волкова, Г. (2023). ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРНОГО УЗЛА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЖИДКОФАЗНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ. Современные наукоёмкие технологии. Региональное приложение, 73(1), 47-53. извлечено от http://snt-isuct.ru/article/view/5034
Раздел
Инженерно-технически науки, машиностроение и технологии

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>