[发明专利]板型敞口反应器中的化学反应的最优化

权利要求书

1.一种最优化反应器中化学反应的方法，该方法的特征在于其包括：

·使用由以下部分构成的敞口反应器：一组板(20，21，22，23)，在板间限定了至少一个具有反应室(24)的模块，该反应室在两个用于循环换热使用流体的换热侧室(27，28)之间形成；用于向反应室(24)加入连续流的一种或多种反应物的装置；以及用于向两个侧室(27，28)加入连续流的使用流体的装置；

·在反应室(24)和所述反应室(24)与用于循环使用流体的侧室(27，28)之间换热模型的基础上，对于给定的反应建立反应器的动态模型(36)，所述动态模型(36)包括质量平衡和能量平衡方程及约束方程；

·对动态模型(36)运用积分软件工具(37)来求解上面的方程；

·在评价要实现的目标(47)、要符合的约束条件(48)、以及反应器(49)和/或反应(53)的变量数据的基础上，确定并且最优化反应器的尺度和/或操作参数组；

·根据所述最优化过的参数组构建所述类型的板型反应器；以及

·在构建的反应器中进行所述反应期间，测量物理参数例如温度和压力来验证其操作。

2.权利要求1的方法，其特征在于在构建反应器后它包括：

·基于构建的反应器建立新的反应器动态模型；

·对该新的动态模型运用积分软件工具(37)来求解上面的方程；

·再次最优化反应器的所述尺度和/或操作参数组；以及

·如果需要，根据新近最优化的参数组修改所述构建的反应器。

3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述反应室(24)的模型包括将所述反应室再分成一系列连续的单独单元，每个单独单元包含彻底搅拌的流体介质。

4.权利要求3的方法，其特征在于每个单独单元中的流体介质是均匀的，并且通过质量平衡、能量平衡、压力平衡和体积约束方程来定义其状态及其变化。

5.权利要求3的方法，其特征在于所述反应室(24)的每个单独单元中包含的流体介质是包含连续相和分散相的两相介质。

6.权利要求5的方法，其特征在于从估计所述两相介质的密度、比热、导热率和粘度的方程，以及从质量平衡、能量平衡、压力平衡和体积约束的方程，在每个单独单元中限定两相介质的状态和变化。

7.权利要求3-6之一的方法，其特征在于所述换热模型包括将每个侧室(27，28)再分成一系列的单独单元，每个单独单元包含彻底搅拌的流体介质，每个侧室(27，28)中单独单元的数量等于反应室(24)中单独单元的数量，并且限定每个单独单元中使用流体相对于反应室(24)的相应的单独单元中反应流体流向的流向。

8.权利要求7的方法，其特征在于所述换热模型还包括涉及反应流体、限定换热侧室(27，28)的板(20，21，22，23)、以及在侧室(27，28)中循环的使用流体的热量平衡方程，以及用于在所述侧室(27，28)以上所述的各单独单元中使用流体的质量平衡方程。

9.前述权利要求之一的方法，其特征在于所述反应器的动态模型还包括用于反应器入口区和出口区、每个反应室(24)的入口区和出口区、以及反应器各模块间过渡区的模型。

10.权利要求3-9之一的方法，其特征在于它包括在对反应器各部分中流体停留时间分布的实验研究的基础上，模型化反应器的流体动力学行为，从而定义具有彻底搅拌过的内含物的单独单元的数量。

11.权利要求3-10之一的方法，其特征在于它还包括基于反应室(24)的每个单独单元中的反应速率、反应组分的产生速率以及热量生成速率的方程的反应模型。

12.前述权利要求之一的方法，其特征在于它还包括在两相介质的物理性质的基础上以及在分散相液滴尺寸的基础上，模型化在两相反应介质之间的两相反应介质中的传质。

13.前述权利要求之一的方法，其特征在于它还包括在限定侧室(27，28)的板和在反应室(24)及侧室(27，28)中流动的流体之间的传热系数，以及估计的反应流体和使用流体膜系数的定义基础上的传热模型。

14.前述权利要求之一的方法，其特征在于它还包括基于实验测量的反应器中反应流体压力降的模型。