ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ. ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ. И ОБОРУДОВАНИЯ

Оптимизация процессов химической технологии

Оптимизация предполагает достижение наилучших или определе­ние наиболее благоприятных условий проведения химического процесса.

При оптимизации химико-технологических систем (ХТС) качество функционирования систем определяют с помощью критериев, или пока­зателей, эффективности, под которыми понимают числовые характери­стики системы, оценивающие степень приспособления системы к вы­полнению поставленных перед ней задач.

Основные показатели эффективности ХТС следующие:

• технологические показатели;

• качественные показатели выпускаемой продукции;

• экономические показатели.

Показателями эффективности отдельных аппаратов, узлов, отде­лений чаще всего являются технологические критерии - удельная про­изводительность, выход целевого продукта, КПД и т. д.

Технологическими критериями эффективности являются степень конверсии, избирательность (доля превращенного исходного реагента, израсходованная на образование данного продукта), выход продукта.

Различают две стадии оптимизации: статическую и динамическую. В зависимости от характера рассматриваемых математических моделей применяются различные математические методы оптимизации: анали­тические, методы математического программирования, градиентные и статические.

Пример 6.1. Параметр оптимизации - степень конверсии. В реакторе смешения протекает гетерогенно-каталитическая реакция гидрирования

А + Н2 —> В,

которая подчиняется кинетическому уравнению

R К-РА-Рн 1+ ' Ра + ' Рн

Объем реактора Vp = 10 м3 при давлении Р0 = 7 МПа и температуре Г = 250 °С. Суммарная скорость подачи реагентов 10 кмоль/с, коэффи­циенты ЬА = 10 МПа-1 и Ьи 10 МПа-1. Константа скорости реакции к = 30 кмоль/(м3-с-МПа2).

Найти соотношение исходных реагентов, при которых степень конверсии вещества А (ХА) будет максимальной.