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离散化微分模型方程的反应器网络综合

计算机与应用化学 2007年第4期24卷 437-440页

作者：金思毅贾淑香李悦卿隋东武陶少辉青岛科技大学化工学院山东青岛266042

构造基于全混流和交叉流反应器的反应器网络超结构,并建立优化模型,优化模型由复杂的高度非线性的微分／代数方程所构成。本文采用有限元正交配置法离散化微分方程的策略来简化超结构数学模型,将离散化所得的代数方程组与其它约柬条件一... 详细信息

构造基于全混流和交叉流反应器的反应器网络超结构,并建立优化模型,优化模型由复杂的高度非线性的微分／代数方程所构成。本文采用有限元正交配置法离散化微分方程的策略来简化超结构数学模型,将离散化所得的代数方程组与其它约柬条件一起,作为反应器网络超结构的数学模型,然后运用数学软件优化求解。实例研究表明,优化结果与文献相一致或优于文献,表明离散化法求解含有微分模型方程的反应器网络综合问题是有效的。

关键词：反应器网络过程综合有限元正交配置离散化超结构

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基于导数分析的反应器网络综合方法

高校化学工程学报 2002年第3期16卷 331-335页

作者：胡仰栋伍联营华贲韩方煜青岛海洋大学化学化工学院山东青岛266003 青岛化工学院计算机与化工研究所山东青岛266042 华南理工大学化工学院广东广州510640

对反应器网络综合问题进行了研究,分析了瞬时选择性对关键组份组成的偏导数与最佳反应器类型之间的关系,给出了确定最优反应器的三条规则。对CS符号不变的反应体系,用这些规则可获得最优反应器网络。对一般的反应体系,假设了五种典型S... 详细信息

对反应器网络综合问题进行了研究,分析了瞬时选择性对关键组份组成的偏导数与最佳反应器类型之间的关系,给出了确定最优反应器的三条规则。对CS符号不变的反应体系,用这些规则可获得最优反应器网络。对一般的反应体系,假设了五种典型S-CA曲线所对应的反应过程,分别对不同曲线类型给出了确定最优反应器网络的方法。此外,按本文方法所得的最优反应器网络结构是一个CSTR或PFR或由CSTR、PFR组成的串联结构, 由 AddCS的符号及其变化情况决定。给出了两个说明本文方法的例子,结果表明本文方法简单并可获得与文献相同或相似的结果。

关键词：过程综合反应器网络导数分析化工过程优化设计

电站锅炉炉膛传热数值计算方法的研究——反应器网络综合模型

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热能动力工程 1998年第1期13卷 23-27页

作者：韩小海章明川电力部热工研究院

文中介绍一种适合于工程应用的电站锅炉炉膛三维传热值计算的反应器网络综合模型；编制了煤粉炉膛三维综合燃烧——传热过程计算程序；通过若干不同设计和运行工况的计算，显示和验证了模型的基本功能，并得到了一些有意义的结论。

关键词：炉膛传热煤粉燃烧反应器网络电站锅炉锅炉

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反应路径与反应器网络同步优化

反应路径与反应器网络同步优化

作者：耿宁大连理工大学

学位级别：硕士

反应过程优化主要包括反应路径优化与反应器网络优化。反应路径优化研究原料到目标产物的化学转化途径。反应器网络优化的定义为：在已知进料条件和动力学参数的情况下,寻求反应体系适宜的反应器类型、尺寸以及反应器单元间的连接关系,... 详细信息

反应过程优化主要包括反应路径优化与反应器网络优化。反应路径优化研究原料到目标产物的化学转化途径。反应器网络优化的定义为：在已知进料条件和动力学参数的情况下,寻求反应体系适宜的反应器类型、尺寸以及反应器单元间的连接关系,并得到各反应器的对应的最优操作条件。反应路径优化与反应器网络优化的研究思路和优化方法多种多样,但随着研究范围的不断扩大,待研究反应体系复杂程度的不断提高,所需优化方法的要求也在逐渐增多,提出切实可行、简单易懂、普适实用的反应过程优化方法具有重要意义。本文在拓展优化方法的研究领域,提高数学模型对真实反应体系的还原程度,联动、整合优化策略,以及更深入探究反应过程的优化方法等方面做出了下列工作：第一,传统可得区法的研究体系中,只存在一种催化剂,且该催化剂对应的反应动力学参数恒定不变。真实生产中,如何筛选催化剂,如何确定多催化剂间的排列组合方式,是关系到生产计划和经济效益的重要问题,因此运用可得区法研究多催化剂问题,具有重大的工业需求和现实意义。本文提出了可得区法研究多催化剂的反应过程步骤,和可得区法研究多催化剂的反应过程基本规则,并将其应用于具有两种催化剂的经典Van de Vusse反应体系,确定该反应体系下合适的催化剂装填反应器类型都为PFR,并且得到催化剂1先于催化剂2的排列方式,绘制可得区,得到两个PFR串联的最优反应器网络结构。第二,通过全面分析可得区法和超级结构法的优缺点,提出了结合两种方法特有优势的反应器网络综合“三步策略”,即可得区——超级结构法,为反应器网络综合优化研究的发展提供了新思路。将该方法应用到环氧丙烷反应体系中,进料流量为9.54L/h,丙烯的浓度为2485mol/L,双氧水的浓度为0.834mol/L。如果不考虑设备投资,只追求目标产物的浓度最大,那么能够得到环氧丙烷的出口浓度为0.783mol/L;如果以年度总费用最小为目标函数,可以得到最小总年度费用为$208.397,此时能够得到的环氧丙烷出口浓度为0.743mol/L。第三,反应路径综合只关心反应路径的选择,而忽视反应器的设计,反应器网络综合则是在确定反应路径的情况下优化反应器网络,二者本质上是相互交织、相互关联在一起的,传统反应过程优化方法都具有局限性,本文提出了基于功能性催化剂排列的反应路径和反应器网络同步优化超级结构法,实现了反应过程优化中反应路径综合与反应器网络综合的同步优化。针对对二甲苯生产实例,分别选择碳八芳烃异构化、甲苯歧化和甲苯甲醇烷基化生产工艺,及其功能性催化剂为研究对象,运用本文所提出的方法,优化得到甲苯甲醇烷基化工艺后联合碳八芳烃异构化工艺的生产操作方式。此结果与单独采用甲苯甲醇烷基化生产工艺相比,在等反应时间下,对二甲苯产率提高22.73%。

关键词：反应路径反应器网络同步优化催化剂排列超级结构

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基于目标的反应器网络综合分区策略及其应用

基于目标的反应器网络综合分区策略及其应用

作者：宋仁松青岛科技大学

学位级别：硕士

反应器网络综合是化工过程综合的重要方面,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。它还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。它既是可持续发展战略的需要,还是实现化工全流程过程综合的瓶颈... 详细信息

反应器网络综合是化工过程综合的重要方面,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。它还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。它既是可持续发展战略的需要,还是实现化工全流程过程综合的瓶颈问题。已有许多学者做了大量的研究工作,并取得了一定的进展。但由于问题本身的复杂性,在理论上和应用上仍需要进一步的深入探讨。本文综述了反应器网络综合的研究进展,并在这一领域深入开展了工作。本文以反应器网络为主要研究对象,针对定态、恒容的各类反应过程,分析了反应过程的瞬时目标函数特性,并利用基于各目标函数的反应空间的分区策略对碳酸二甲酯和β—氨基丙酸的制备过程进行了研究,获得了适宜的反应器结构。对简单反应,在反应速率和关键组分未转化率(r—x)空间,反应速率曲线的形状与反应器类型无关。因此,只要作出反应速率—未转化率曲线,就可以利用曲线的变化规律确定反应器类型和结构;利用反应速率极值曲线和反应速率平衡曲线可简捷、方便的确定任意组成进料条件下的最适宜的反应器网络流程结构。对复杂反应,反应系统的瞬时目标函数为瞬时选择性或瞬时相对选择性。对多个典型复杂反应体系的瞬时目标函数曲线的研究表明:全混流反应器(CSTR)和平推流反应器(PFR)的瞬时选择性和关键组分未转化率(S—x)曲线不论重合与否,其变化规律是相同的,因此,仅作出CSTR或PFR的S—x曲线,就可以利用曲线的变化规律确定反应器类型和结构;当进料组成为任意组成进料时,可利用选择性最大曲线和单程收率最大曲线,将S—x空间分成三种区域:即CSTR区、PFR区和非操作区。利用不同区域及其连接边界的特性,可同样方便的确定复杂反应的适宜的反应器网络流程结构。利用瞬时目标函数在反应空间的特性,以碳酸二甲酯和β—氨基丙酸的合

关键词：碳酸二甲酯(DMC) β-氨基丙酸分区策略反应器网络

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基于CSTR的反应器网络综合研究

基于CSTR的反应器网络综合研究

作者：周红敏青岛科技大学

学位级别：硕士

反应器网络综合问题是过程综合的关键性子课题,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。反应器网络综合还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。另外,它与换热网络综合、分离序列综合等其他过... 详细信息

反应器网络综合问题是过程综合的关键性子课题,其深入研究对反应过程开发和优化设计具有重要意义。反应器网络综合还影响着过程系统的环境效应,因为环境污染问题往往与反应过程密切相关。另外,它与换热网络综合、分离序列综合等其他过程综合的子课题相比起步较晚。因此它不仅是可持续发展的需要,还是实现化工全流程过程综合的瓶颈问题。虽然已有许多学者作了大量的工作,并取得了一定的进展,但由于问题的复杂性,在理论上和应用上仍需要进一步的探讨。本文综述了反应器网络综合的研究进展,并在这一领域开展了研究,主要工作如下: (1) 以反应器系统为主要研究对象,对反应器网络综合问题的分类方法进行了研究。为了降低复杂反应体系综合问题的求解难度,本文在阐述了全混流反应器(Continuous Stirred Tank Reactor—CSTR)对平推流反应器(Plug Flow Reactor—PFR)等常用类型反应器替代性的基础上,以全混流反应器为基本反应器类型,构造了基于CSTR的反应器网络通用模型,并将其表述为仅含有代数方程的非线性规划数学模型。 (2) 分别采用通用代数模型系统(General Algebraic Modeling System—GAMS)和遗传算法对基于CSTR的通用模型的求解方法进行了研究。通过对复杂反应体系的实例研究结果表明,两者都可以得到与文献一致的优化结果。但采用GAMS求解此问题要比采用遗传算法更为方便有效。 (3) 基于PFR和CSTR两种有代表性的反应器类型,构造了一个反应器网络的超结构模型,并将超结构的数学模型表述为代数方程的形式。同时给出了求解此超结构模型的两次优化策略,即首先以较少的CSTR替代PFR,并通过初次优化来确定网络结构;然后以尽可能多的CSTR来逼近PFR,通过再次优化得到问题的最优解。该方法大大减小了问题的规模,从而有效地降低了求解难度。对第Ⅱ类及第Ⅲ类反应体系的实例研究表明,采用本文构造的超结构模型和两次优化策略,可得到与文献相一致或较优的反应器网络结构

关键词：反应器网络过程综合 CSTR 优化可得区

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基于超结构的反应器网络综合

青岛科技大学学报（自然科学版） 2007年第1期28卷 30-33页

作者：郑建光周红敏青岛科技大学炼油化工高新技术研究所山东青岛266042 青岛海湾化工设计研究院有限公司山东青岛266043

以平推流反应器(PFR)和全混流反应器(CSTR)作为基本反应器类型建立了一个反应器网络的超结构模型,构造了超结构模型的非线性规划问题。以多个等体积的小CSTR来逼近PFR,将对微分方程的求解转化为对代数方程的求解,并提出了模型求解的2次... 详细信息

以平推流反应器(PFR)和全混流反应器(CSTR)作为基本反应器类型建立了一个反应器网络的超结构模型,构造了超结构模型的非线性规划问题。以多个等体积的小CSTR来逼近PFR,将对微分方程的求解转化为对代数方程的求解,并提出了模型求解的2次优化策略。通过实例研究表明本方法是有效的。

关键词：反应器网络平推流反应器全混流反应器超结构综合

Van-de-Vusse反应体系的反应器网络综合问题研究

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中原工学院学报 2008年第4期19卷 13-16页

作者：陈启石秦贵棉李文卓中原工学院郑州450007

利用目标函数瞬时值研究了Van-de-Vusse反应体系的反应器网络综合问题.通过常用目标函数的瞬时值曲线所对应的面积直观地判断最优反应器网络.以一个案例说明了该反应体系反应器网络综合的具体过程,并将结果和国内外文献进行了比较.从案... 详细信息

利用目标函数瞬时值研究了Van-de-Vusse反应体系的反应器网络综合问题.通过常用目标函数的瞬时值曲线所对应的面积直观地判断最优反应器网络.以一个案例说明了该反应体系反应器网络综合的具体过程,并将结果和国内外文献进行了比较.从案例研究可以看出,本方法能够得到最优反应器网络,避免了求解大规模的非线形最优化问题,克服了可得区法维数的限制,具有几何直观的特点.

关键词： Van—de-Vusse反应目标函数瞬时值反应器网络

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WSAN网络密钥管理模型的研究

计算机应用与软件 2005年第10期22卷 31-33页

作者：曹晓梅李成法叶懋陈贵海南京大学计算机软件新技术国家重点实验室江苏南京210093

无线传感器和反应器网络(wireless sensor and actor network,WSAN)由三种具有不同级别能力和作用的节点构成,节点的异构性导致单纯使用一种安全模型将无法满足不同节点对性能和安全性的要求。为此,本文首次提出了一种复合式的安全模型... 详细信息

无线传感器和反应器网络(wireless sensor and actor network,WSAN)由三种具有不同级别能力和作用的节点构成,节点的异构性导致单纯使用一种安全模型将无法满足不同节点对性能和安全性的要求。为此,本文首次提出了一种复合式的安全模型,根据节点的能力和作用将WSAN网络分为两层,不同层通过应用不同的安全机制,实现不同级别的安全服务。另外,本模型通过多种方式降低系统开销,力求达到安全和性能的平衡。

关键词：无线传感器和反应器网络安全服务密钥管理 SAN网络管理模型 network 密钥 sensor 安全模型反应器网络