Чувствительность оптимального температурного режима каталитического процесса к вариации кинетических констант

• Автор: Иремадзе, Элисо Отариевна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 106 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПО ПАРАМЕТРАМ. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

ЕЕ Исследование экстремальных свойств физикохимических процессов

на этапе теоретической оптимизации

Е2. Методы учета влияния неопределенности в кинетических

исследованиях

ЕЗ. Постановка задач исследования как актуальных задач химикотехнологической практики

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ.1

2.1. Решение задач принципом максимума Понтрягина. Многокритериальные задачи оптимизации. Общие постановки
2.2. Многокритериальные задачи оптимизации. Конкретные химические постановки
2.2.1. Максимальный выход целевого продукта при минимальном содержании примесей.
2.2.2. Наибольший выход целевого продукта за минимальное время
Глава 3. ВЛИЯНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
В КИНЕТИЧЕСКИХ КОНСТАНТАХ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ
ОПТИМИЗАЦИИ
3.1. Необходимость двухэтапного анализа в условиях неопределенности по константам равновесия при оптимизации равновесных процессов.
3.2. Оптимизация химических процессов на основе кинетической модели в условиях неопределенности по кинетическим параметрам
3.3. Качественный и количественный этапы исследования.
Глава 4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ В КИНЕТИЧЕСКИХ ДАННЫХ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ
4.1. Обратимая реакция анализ чувствительности оптимального температурного режима к колебаниям кинетических констант
4.2. Влияние неопределенности при расчете О ГР для последовательных реакций .
Глава 5. ОПТИМАЛЬНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПО КИНЕТИЧЕСКИМ КОНСТАНТАМ.
5.1 Расчет оптимального температурного режима для реакции окисления монооксида углерода
5.2 Результаты вычислительного эксперимента.
ВЫВОДЫ.
С1ИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Математическое моделирование химикотехнологических процессов один из наиболее перспективных путей развития методологии разработок новых производств и совершенствования уже имеющихся. Идеология подобных исследований настолько развита к сегодняшнему дню, что имеется вполне упорядоченная схема или, что равносильно, технология проектирования на основе математического моделирования и вычислительного эксперимента. Следует различать два вида оптимизации теоретическая оптимизация ТО 13 и технологическая оптимизация реактора 46. Первый этап направлен в основном на выяснение экстремальных свойств химического производства. Существенная особенность этого этапа абстрагирование от возможности аппаратной реализации получаемого ответа. Смысл и цель второго подбор оптимальных, конструктивных и режимных параметров реактора геометрических размеров и формы, расположение узлов, скорости подачи, температуры, давления, концентраций и т. Вид оптимального температурного режима принципиально зависит от численных значений параметров химических реакций, лежащих в основе процесса. Важнейшими из этих параметров являются энергии активации химических реакций. Численные значения энергий активации определяются в результате решения обратной задачи обработки кинетических измерений. Погрешность в измерениях делает неизбежной погрешность в определении энергиях активации. Возможны ситуации, когда погрешность в значениях энергий активации делает существенно неоднозначным определение оптимального температурного режима. Возникает задача анализ чувствительности оптимального температурного режима к вариации энергий активации в некоторых пределах, определяемых величиной их погрешности. Задачи такого типа решались ранее в случае, когда правая часть систем дифференциальных уравнений химической кинетики выписывается в соответствии с законом действующих масс. Реальная ситуация значительно сложнее, что принципиально усложняет задачу расчета оптимального температурного режима и анализа чувствительности. При решении проблемы ставятся следующие задачи работы вывод аналитических соотношений для оптимального температурного режима для систем малой размерности, создание программного обеспечения и проведение вычислительного эксперимента для реальных систем, анализ конкретных каталитических реакций. Остановимся на этапе теоретической оптимизации. Цель такой работы 79 какие максимальные значения конверсии и селективности процесса может обеспечить химическая реакция в идеальной ситуации, когда исследователь мог бы произвольно управлять любым параметром процесса. В качестве управления может выступать давление процессы адсорбции 1 и десорбции 1, начальный состав реакционной смсси процессы автокатализа , скорость подачи реагентов регенерация катализаторов . Одна из важнейших задач ТО является задача определения оптимального температурного режима ОТР. В этом случае управляющим параметров является температура. Выбор критерия оптимизации является чрезвычайно важной и сложной как технологической, так и экономической задачей. Другим важным и сложным этапом теоретической оптимизации является разработка математического описания процесса. В общем случае под математическим описанием понимаются уравнения, связывающие входные и выходные переменные процесса. Виды уравнений могут быть разные в зависимости от условий осуществления процесса это могут быть либо конечные уравнения, либо дифференциальные уравнения в обыкновенных или частных производных . При разработке описания химикотехнологических процессов используются два подхода. Один основывается на изучении физикохимических закономерностей , другой на теоретической возможности описания процесса при помощи тех или иных формальных выражений например, на основе регрессионных уравнений . Математическое описание в задаче определения ОТР разрабатывается на базе кинетической модели процесса, т. Представим заданный механизм реакции в виде совокупности элементарных стадий
2иА ,т 1. А Л,. Ап символы участвующих в реакции веществ, п общее число веществ, т общее число элементарных стадий, и 3, стехиометрические коэффициенты, к, и к константы скоростей 1ой реакции в прямом и обратном направлении.