ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРНОГО УЗЛА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЖИДКОФАЗНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
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)
