«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Численный алгоритм расчета оптимального температурного режима каталитического процесса в реакторе идеального смешения

УДК: 544.4:004.4
DOI: 10.33285/0132-2222-2021-12(581)-43-48

Авторы:

¹ Башкирский государственный университет, г. Стерлитамак, Россия

Ключевые слова: задача оптимального управления, дифференциальная эволюция, реактор идеального смешения, α-метилстирол, линейные димеры

Аннотация:

В статье сформулирован алгоритм поиска оптимального температурного режима каталитического процесса в реакторе идеального смешения. В общем виде сформулирована задача оптимального управления каталитическим процессом, для численного решения которой использован алгоритм на основе метода дифференциальной эволюции. Алгоритм позволяет получить приближенное решение оптимизационной задачи за приемлемое с практической точки зрения время. Проведен вычислительный эксперимент для процесса димеризации α-метилстирола, нефтехимические продукты которой (димеры) широко применяются в промышленном производстве. Получен оптимальный температурный профиль для достижения максимального выхода продуктов реакции – линейных димеров.

Список литературы:

1. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. – Новосибирск: Наука, 1968. – 96 с.
2. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. – М.: Химия, 1975. – 575 с.
3. Островский Г.М., Волин Ю.М. Методы оптимизации сложных химико-технологических схем. – М.: Химия, 1970. – 328 с.
4. Быков В.И., Журавлев В.М. Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. – 298 с.
5. Fonseca C.M., Fleming P.J. Multiobjective optimization and multiple constraint handling with evolutionary algorithms. I: A unified formulation // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics. Part A: Systems and Humans. – 1998. – Vol. 28, Issue 1. – P. 26–37.
6. Вайтиев В.А., Степашина Е.В., Мустафина С.А. Идентификация математических моделей редуцированных схем реакций // Изв. Томского политехнического университета. – 2013. – Т. 323, № 3. – С. 10–14.
7. Антипина Е.В., Мустафина С.А., Антипин А.Ф. Численный алгоритм решения задачи оптимального управления с терминальными ограничениями для динамических систем // Автометрия. – 2020. – Т. 56, № 6. – С. 132–140. – DOI: 10.15372/AUТ20200615
8. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: учеб. пособие. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 446 c.
9. Царева З.М., Орлова Е.И. Теоретические основы химической технологии. – Киев: Вища шк., 1986. – 271 с.
10. Антипина Е.В., Мустафина С.А., Антипин А.Ф. Численный алгоритм идентификации кинетической модели химической реакции // Вестник Технологического университета. – 2019. – Т. 22, № 9. – С. 13–17.
11. Байтимерова А.И. Математическое моделирование и численное исследование каталитических процессов в каскаде реакторов: дис. … канд. физ.-мат. наук: 02.00.04. – Уфа, 2009.
12. Седова Н.А. Нечеткая продукционная модель первичной оценки опасности столкновения судов // Мир транспорта. – 2015. – Т. 13, № 2. – С. 200–206.