ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТЕРИЯ ОПТИМАЛЬНОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

М. Т. Минхайрова, Д. Г. Халикова, А. М. Шаяхметов

Аннотация


Исследован критерий оптимальности химической реакции методом Эйлера при поиске наиболее целесообразной конструкции реактора для реализации технологического процесса. Критерий оптимальности соответствует минимуму поверхности сравниваемых аппаратов конкретной химической реакции с расчетом ряда реакторов, что позволяет добиться минимума капиталовложений на сооружение пропорционально материалоемкости аппарата. Система простых дифференциальных уравнений, отражающих формальную модель кинетики химической реакции, решалась методом первого порядка. Метод Эйлера выполняет сканирование оси времени с шагами, используя реккурентное соотношение для расчета концентрации компонента на шаге по результатам расчета концентрации этого компонента на предыдущем шаге. В PascalABC.NET с возможностью определения необходимой продолжительности реакции и вывода промежуточных значений концентраций компонентов реакции в реперных точках был произведен расчет с заданием начальной концентрации компонента. Были определенны величины наиболее целесообразной конструкции реакторов идеального вытеснения и идеального смешения для реализации данного процесса. Проведен анализ моделей идеального смешения периодического и проточного действия, а также реактора идеального вытеснения. Были сформулированы математические модели и получены результаты по кинетическому расчету со значениями времени реакции и объемов аппарата, при которых выход целевого продукта был наивысшим. В ходе рассмотрения в качестве критерия оптимальности была найдена поверхность конструкции реакторов и в сравнении с данными аппаратами отмечена эффективность модели идеального смешения периодического действия.

Ключевые слова


chemical reaction;optimality criterion;chemical process;Euler method;химическая реакция;критерий оптимальности;химический процесс;метод Эйлера;

Полный текст:

PDF

Литература


Игнатович Э. Химическая техника. Процессы и аппараты. Часть 3. М.: Техносфера, 2007. 656 с

Кабанова Н.В. Метод Эйлера и его реализация в PASCAL // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. Воронеж: Изд-во Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова, 2015. С 101-105

Исследование состояния и перспектив направлений переработки нефти и газа, нефте- и газохимии в РФ. М.: Экон-информ, 2011. 806 с

Илюшина С.В. Метод оптимизации технологических процессов // Вестник Казанского технического университета. Казань, 2014. Т. 17. Вып. 8. С. 323-327

Levenspiel O. Chemical Reaction Engineering. 3rd edition. New York: John Wiley & Sons, 1998. 684 p




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2018-3-89-95

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 М. Т. Минхайрова, Д. Г. Халикова, А. М. Шаяхметов

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2017