反應(yīng)路徑與反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)同步優(yōu)化.pdf

1、反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化主要包括反應(yīng)路徑優(yōu)化與反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。反應(yīng)路徑優(yōu)化研究原料到目標(biāo)產(chǎn)物的化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑。反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的定義為:在已知進(jìn)料條件和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的情況下，尋求反應(yīng)體系適宜的反應(yīng)器類型、尺寸以及反應(yīng)器單元間的連接關(guān)系，并得到各反應(yīng)器的對(duì)應(yīng)的最優(yōu)操作條件。反應(yīng)路徑優(yōu)化與反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的研究思路和優(yōu)化方法多種多樣，但隨著研究范圍的不斷擴(kuò)大，待研究反應(yīng)體系復(fù)雜程度的不斷提高，所需優(yōu)化方法的要求也在逐漸增多，提出切實(shí)可行、簡(jiǎn)單易懂、普適實(shí)用的反

2、應(yīng)過(guò)程優(yōu)化方法具有重要意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴傳統(tǒng)可得區(qū)法的研究體系中，只存在一種催化劑，且該催化劑對(duì)應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)恒定不變。真實(shí)生產(chǎn)中，如何篩選催化劑，如何確定多催化劑間的排列組合方式，是關(guān)系到生產(chǎn)計(jì)劃和經(jīng)濟(jì)效益的重要問(wèn)題，因此運(yùn)用可得區(qū)法研究多催化劑問(wèn)題，具有重大的工業(yè)需求和現(xiàn)實(shí)意義。本文提出了可得區(qū)法研究多催化劑的反應(yīng)過(guò)程步驟，和可得區(qū)法研究多催化劑的反應(yīng)過(guò)程基本規(guī)則，并將其應(yīng)用于具有兩種催化劑的經(jīng)典Van d

3、e Vusse反應(yīng)體系，確定該反應(yīng)體系下合適的催化劑裝填反應(yīng)器類型都為PFR，并且得到催化劑1先于催化劑2的排列方式，繪制可得區(qū)，得到兩個(gè)PFR串聯(lián)的最優(yōu)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。⑵通過(guò)全面分析可得區(qū)法和超級(jí)結(jié)構(gòu)法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了結(jié)合兩種方法特有優(yōu)勢(shì)的反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合“三步策略”，即可得區(qū)----超級(jí)結(jié)構(gòu)法，為反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合優(yōu)化研究的發(fā)展提供了新思路。將該方法應(yīng)用到環(huán)氧丙烷反應(yīng)體系中，進(jìn)料流量為9.54L/h，丙烯的濃度為2.485mol/L，雙氧

4、水的濃度為0.834mol/L。如果不考慮設(shè)備投資，只追求目標(biāo)產(chǎn)物的濃度最大，那么能夠得到環(huán)氧丙烷的出口濃度為0.783mol/L;如果以年度總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，可以得到最小總年度費(fèi)用為$208.397，此時(shí)能夠得到的環(huán)氧丙烷出口濃度為0.743mol/L。⑶反應(yīng)路徑綜合只關(guān)心反應(yīng)路徑的選擇，而忽視反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合則是在確定反應(yīng)路徑的情況下優(yōu)化反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)，二者本質(zhì)上是相互交織、相互關(guān)聯(lián)在一起的，傳統(tǒng)反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化方法都具有局