ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение между реакторами с быстро падающей активностью катализатора из "Оперативное управление химико-технологическими комплексами" Особый интерес с точки зрения распределения нагрузок представляют системы параллельно работающих реакторов с быстро падающей активностью катализатора. Такие системы применяются, например, в производстве синтетического каучука (процесс дегидрирования изопентана и бутанов, дегидрирования бу-тиленов, изоамиленов, этилбензола, изопропилбензола и т. д.). Активность катализатора в этих процессах быстро изменяется в связи с отложением углистых остатков. Так, в производстве дивинила из бутилена активность катализатора падает за 4— 7 ч, а в производстве дивинила из н-бутана — за 5—10 мин зз. [c.152] Для восстановления активности катализатора в этих процессах через реактор пропускают горячий пар или воздух, после чего активность катализатора восстанавливается почти полностью. Время регенерации колеблется от 5 мин до 1—2 ч в различных процессах. Для создания непрерывного процесса устанавливают параллельно несколько реакторов. [c.152] На рис. 49 показана временная диаграмма работы такой системы реакторов. Зачерненные участки соответствуют времени регенерации катализатора, светлые — времени работы реактора. [c.152] В этом случае распределение нагрузки зависит от кинетики реакции, протекающей в реакторе, и от характера изменения активности катализатора. [c.153] Активность катализатора может уменьшаться с течением времени независимо от нагрузки реактора. Такой процесс называется старением катализатора. Уменьшение активности катализатора в зависимости от нагрузки реактора свидетельствует обычно об отравлении катализатора сырьем или продуктами реакции. [c.153] Здесь будет рассмотрена задача распределения нагрузок при старении и отравлении катализатора. [c.153] Цель оптимального распределения нагрузок — обеспечить максимальную производительность системы реакторов за время цикла Тц при постоянной общей нагрузке системы Шц. [c.154] Рассмотрим оптимальное распределение нагрузки при различном характере изменения активности катализатора. [c.154] Отсчет времени будем вести с момента последнего переключения реакторов. [c.155] Пронумеруем реакторы в порядке очередности их подключения на регенерацию таким образом, чтобы первый реактор содержал самый свежий катализатор, работавший в течение времени (О г т), второй реактор — катализатор, проработавший в течение времени 4 = + т, третий реактор — катализатор, проработавший в течение времени tз = t 2г, и т. д. Тогда в момент времени t реактор А будет первым, реактор О — вторым, реактор С — третьим (см. рис. 49). [c.155] Ранее было показано, что при оптимальном распределении нагрузка реактора пропорциональна константе скорости реакции. [c.155] На рис. 50, а сплошной линией показано линейное изменение активности катализатора, а на рис. 50, б сплошными линиями показано оптимальное изменение нагрузки реактора при линейном изменении активности. В приведенном примере за время работы реактора активность катализатора упала в 5 раз. [c.155] При переключении реакторов нагрузка скачкообразно уменьшается. В промежутках между переключениями нагрузка слабо растет в реакторе со свежим катализатором и слабо уменьшается в реакторе со старым катализатором. [c.155] Пусть скорость падения активности катализатора с течением времени уменьшается. [c.155] Характер изменения активности катализатора с течением времени часто имеет более сложную форму. Так, в начале работы активность катализатора может увеличиваться, а затем уменьшаться. [c.156] Необходимо отметить, что при старении катализатора в течение всего цикла работы реакторов концентрация целевого продукта на выходе из реактора изменяется, однако в каждый данный момент времени концентрации целевых продуктов Xi во всех параллельных реакторах одинаковы. [c.156] Подобная картина отравления катализатора наблюдается тогда, когда в состав сырья входят примеси, отравляющие катализатор. Например, в производстве синтетического аммиака катализатор отравляется сернистыми и кислородосодержащими соединениями, причем при отравлении серосодержащими соединениями степень падения активности пропорциональна количеству поступившего в реактор вещества. [c.157] Задача управления представляет собой вариационную задачу с незакреплённой правой частью и ограничением в виде равенства. [c.158] Для нахождения оптимального распределения необходимо решить систему уравнений (V, 107), (V, ПО), (V, 111). [c.158] Решение рассматриваемой вариационной задачи при большом числе агрегатов весьма затруднительно, даже при использовании вычислительной машины. В исследовании , где эта задача рассматривается в весьма общем виде, для решения предложено воспользоваться методом динамического программирования. Автор, однако, отмечает, что при числе агрегатов /V 3 решение задачи на вычислительной машине оказывается слишком громоздким. [c.158] Вернуться к основной статье