Оптимизация каталитических процессов дегидрирования углеводородов на основе кинетических моделей

• Автор: Смирнов, Денис Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Оглавление
Введение

Список обозначений

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Математическое модели каталитических процессов

1.2. Задача оптимизации и методы ее решения

1.3. Выбор типа реактора по результатам моделирования

1.4. Современные моделирующие программы

1.5. Постановка задачи .

Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕГИДРИРОВАНИЯ В РЕАКТОРЕ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА
2.1. Математические модели процессов дегидрирования углеводородов С5Я и С48 в реакторе с неподвижным слоем катализатора
2.1.1 Кинетические модели процессов.
2.1.2 Математическое описание процессов.
2.2. Вычислительный эксперимент
2.3. Оптимизация процессов.
2.3.1 Теоретическая оптимизация.
2.3.2 Технологическая оптимизация.
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДЕГИДРИРОВАНИЯ В РЕАКТОРЕ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА
3.1. Математические модели процессов дегидрирования углево
дородов С5 и С4Д5 в реакторе с пссвдоожиженным слоем катализатора
3.2. Вычислительный эксперимент
3.3. Оптимизация процесса
Глава 4. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ
4.1. Структура, особенности и функциональное назначение программного пакета
4.2. Этапы работы и интерфейс программы
4.3. Процедуры и функции программного средства.
Заключение
Литература


В катализе и технологии каталитических процессов в настоящее время широко используется язык математики, причем этот язык содержит систему представлений, понятий, образов, связей между ними . Наиболее приемлемым но мнению чл. РАН М. Г. Слипько является математическое моделирование процессов на основе кинетической модели. Кинетическая модель это система уравнений, описывающих скорость реакции в условиях, где отсутствует сопротивление массо и теплопереносу в зависимости от концентрации реагирующих веществ в газовой фазе и на поверхности катализатора, температуры, давления, изменяющихся во всей области параметров, которые встречаются при практической реализации процесса . Задача оптимизации каталитического процесса решается в два этапа. Первый этап оптимизации каталитического процесса проводится на основе кинетической модели. Именно этот этап позволяет найти предельные показатели процесса с учетом его физикохимических закономерностей. Разработке эффективных численных алгоритмов теоретической оптимизации посвящены работы Борескова Г. К., Слинько М. Г. , Денбига К. Бояринова А. И., Кафарова В. В. , Островского Г. М., Волина Ю. Быкова В. И. и др. Как правило, реализация того или иного метода ограничивается задачей построения эффективных численных алгоритмов поиска оптимального решения. Второй этап технологическая оптимизация, заключается в подборе оптимальных конструктивных и режимных параметров реактора геометрических размеров, форм, узлов, скорости подачи компонентов реакции, температуры, давления, концентрации и т. Исследование пусковых режимов и решение задачи минимизации времени выхода процесса на стационарный режим. Научная новизна. Проведена технологическая оптимизация процессов дегидрирования метилбутенов и бутена1 и найдены оптимальные значения управляющих параметров, позволяющих получать целевые продукты с максимальным выходом. Практическая значимость. Разработанный программный комплекс позволяет проводить расчет реактора, а также осуществлять поиск оптимального управления. Программное обеспечение имеет дружественный интерфейс. Программный продукт зарегистрирован в отраслевом фонде алгоритмов и программ Федерального агентства по образованию Российской Федерации ОФАП ФАО РФ, Всероссийском научнотехническом информационном центре ВНТИЦ. Достоверность результатов обоснована применением в качестве исходных посылок основных законов сохранения и других фундаментальных физических и химических законов. Работа программного комплекса протестирована па задачах оптимального управления с известными аналитическими решениями. Апробация работы. РАН Уфа, . Публикации. По теме диссертации опубликовано статей и тезисов на научных конференциях, зарегистрированы 2 программных продукта. В совместных работах постановка задачи принадлежит профессору Спиваку С. И. и профессору Мустафиной С. А. Результаты, выносимые на защиту, принадлежат автору. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 2 приложений. Полный объем составляет 6 страниц, включая приложения на страницах, рисунка, 9 таблиц, библиографию. Во введении обоснована актуальность темы, цели и задачи исследования, новизна, практическая значимость, выносимых на защиту результатов. В первой главе проводится обзор литературы, посвященной математическому моделированию каталитических процессов. Приводятся основные понятия химической кинетики. Описывается этап оптимизации химических процессов, обосновывается выбор реактора, позволяющего наиболее полно реализовать оптимальный режим. Вторая глава посвящена математическому моделированию процессов дегидрирования в реакторе с неподвижным слоем катализатора. В разделе 2. В подразделе 2. Приводятся схемы и кинетические модели процессов дегидрирования метилбутенов и бутенов1. В подразделе 2. В разделе 2. Исследованы зависимости показателей процесса от управляющих параметров. В разделе 2. В подразделе 2. В подразделе 2. Третья глава посвящена математическому моделированию процессов дегидрирования в реакторе с нсевдоожиженным слоем катализатора. В разделе 3.