Постановка задачи эксперимента

Любой промышленный химический процесс имеет целью экономически целесообразное производство товарного продукта из исходного сырья. Он состоит из нескольких последовательных стадий (рис. 1).

Подготовка Химические Выделение

Исходные сырья. превращения товарного Целевой

материалы Физические сырья продукта. продукт

процессы Физические

процессы

Рецикл сырья

Рис. 1. Схема типового химико-технологического процесса

Химическая стадия является самой важной частью процесса, определяющей его экономичность. Физические операции (подготовка сырья, разделение, очистка продуктов и т. д.) служат для обеспечения эффективного функционирования основного элемента аппаратурного оформления любой ХТС – реактора. При расчете и проектировании химического реактора необходимо ответить на два вопроса:

1) какой максимальный выход может быть получен в условиях, принятых для проведения реакции?

2) как быстро можно достигнуть этого максимального выхода?

Расчет степени превращения по термодинамическим данным позволяет определить теоретический максимально возможный выход стирола, не давая, однако, никакой информации о скорости реакции. Такие расчеты относятся к условиям, когда результирующая скорость равна нулю. Чтобы промыш-

ленный процесс был экономичен, время его проведения должно быть ограничено. Чем оно короче, тем большее количество исходных веществ может быть переработано установкой или тем меньшие размеры должно иметь оборудование, предназначенное для получения заданного количества продукта. Поэтому инженеру-химику, разрабатывающему реактор, в котором будет проводиться химическая реакция в промышленном масштабе, необходимо знать кинетику процесса. Кинетическое уравнение позволяет обосновать выбор реактора и рассчитать его оптимальные технологические и конст-

руктивные параметры.

Для составления кинетических уравнений широко используются аналитические методы. К ним относятся методы А.А. Баландина, маршрутов, линейных последовательностей, стационарных концентраций, адсорбционных изотерм, построения кинетических моделей с применением теории графов и другие [13,14]. Эти методы основаны на глубоком знании механизма реакций. Однако выяснение механизма является более сложной задачей, чем нахождение кинетического уравнения. Поэтому с целью сокращения сроков разработки технологии новых и усовершенствования действующих химических производств в проектных работах часто используются статистические методы. Основная задача при этом сводится к построению статистической модели в виде уравнения регрессии и его анализу.