Моделирование кинетики реакций с изменяющейся активностью катализатора в условиях квазистационарности

• Автор: Шаймухаметова, Дина Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Основы моделирования химико-технологических процессов
1.2. Методы решения задач поиска оптимального управления .
1.3. Математическое моделирование кинетики дезактивации катализатора
1.4. Постановка задачи
Глава 2. АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ДЕЗАКТИВАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА
2.1. Вывод уравнения дезактивации в условиях квазистационарности
2.2. Построение математической модели реакции дегидрирования циклогексана с учетом дезактивации
2.3. Математическая модель реакции тримеризации хлорциана
с учетом дезактивации катализатора
2.4. Построение математической модели реакции дегидрирования метилбутенов с учетом дезактивации катализатора
Глава 3. ЗАДАЧА ОПТИМИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ АКТИВНОСТИ КАТАЛИЗАТОРА
3.1. Постановка задачи оптимизации процессов с учетом дезактивации катализатора
3.2. Алгоритм решения задачи оптимального управления для
процессов с учетом изменения активности катализатора
3.3. Вычислительные эксперименты решения задачи оптималь-
ного управления конкретных химических реакций с учетом изменения активности катализатора
3.3.1 Оптимизация процесса дегидрирования циклогексана
с учетом изменения активности катализатора
3.3.2 Оптимизация процесса тримеризацни хлорциана с учетом изменения активности катализатора
3.3.3 Оптимизация процесса дегидрирования метилбутенов
с учетом изменения активности катализатора
Глава 4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
4.1. Структура и функциональное назначение
4.2. Интерфейс и основные этапы работы
4.3. Описание основных процедур и функций
Заключение
Литература
Приложение I. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ
Приложение II. СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ
ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

Введение
Актуальность темы исследования. Для современных научных методов исследования сложных процессов и систем характерна формализация их анализа с помощью построения математических моделей и составления алгоритмов, позволяющих описывать изменения состояний изучаемой системы. Использование методов математического моделирования применительно к анализу и расчету промышленных процессов позволяет определять оптимальные условия их проведения, а также управлять ими при нарушении режимов работы или изменении отдельных параметров [24]. Математическое моделирование химико-технологических процессов п систем является общепризнанным методом решения задач по разработке новых п повышению эффективности действующих химических процессов и реакторов. Использование математического аппарата в сочетании с вычислительными средствами и физико-химической теорией позволяет значительно сократить сроки перехода от лабораторных установок непосредственно к промышленным аппаратам.
Методические основы моделирования каталитических процессов были заложены в 60-70 годах прошлого столетия в работах отечественных ученых Г.К. Борескова, и М.Г. Слинько [62, 63] и зарубежных исследователей H.A. Амундсона и Р. Ариса [2]. Г.К. Боресковым и М.Г. Слинько [63, 64] был разработан подход к построению моделей путем последовательного перехода в описании процесса с низшего уровня па болсс высокие. Кинетическая модель представляет исходный уровень. Далее для расчета крупного

1. Модели в терминах относительной активности (а) [92]:
г = г°а,
(1.8)
где г - скорость реакции; г° - скорость реакции на свежем катализаторе; к<1 - константа скорости дезактивации; С — концентрация кокса; п - стехиометрический коэффициент; т, к — числа активных центров, участвующих в лимитирующих стадиях соответственно основной реакции и дезактивации.
2. Модели в терминах концентрации кокса (С) или яда [87, 88]:
где Ф(С) - функция, отражающая зависимость изменения скорости реакции от концентрации кокса.
Уравнения (1.9) многие годы были единственными моделями дезактивации катализаторов коксом. Предложенные вначале как эмпирические, позднее эти модели были обоснованы в ряде работ [84, 85]. Уравнения (1.8) стали основой многочисленных теоретических исследований дезактивации и трудов по оптимальному управлению процессами, сопровождающимися изменением активности катализаторов. В дальнейшем модели данного типа были названы «разделимой» кинетикой дезактивации.
Г — г
■°Ф(С)
1 — 7 С.
<1>{С) = е-7С 7 = £
(1.9)
(1+7СГ1.