Моделирование процесса пиролиза прямогонного бензина с использованием генетического алгоритма

При эксплуатации промышленных печей пиролиза основной задачей является выбор оптимального режима термического разложения исходного сырья в зависимости от выхода целевых продуктов в условиях технологических ограничений на процесс. Для решения данной проблемы для действующего реактора, в качестве которого в работе рассматривается промышленная крупнотоннажная печь SRT-VI, разработана математическая модель процесса пиролиза, использующая кинетическую схему, состоящую из первичной реакции разложения сырья и вторичных элементарных реакций взаимодействия рассматриваемых компонентов смеси, уравнения теплового баланса и гидродинамики потока в змеевике. Сырьем для установки выбранного типа служит прямогонный бензин. Выходными параметрами модели являются мольные расходы товарных углеводородов. Реактор описывается уравнением идеального вытеснения в статическом режиме функционирования. Принято, что все реакции имеют Аррениусовскую зависимость от температуры. Энергии активации химических процессов оценивались с помощью уравнения Поляни-Семёнова, а идентификация предэкспоненциальных множителей проводилась с помощью генетического алгоритма (ГА). Данная задача требует одновременного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих процесс пиролиза и поиска большого количества неизвестных параметров, в связи с чем предложено модифицировать ГА. Оптимальная схема включает операторы кодировки по Грею, турнирной селекции, с рангом турнира больше 4, кроссовера с частичным случайным выбором аллей, мутации с высокой вероятностью ее свершения и эллитизма с конкурентным глобальным состязанием. С использованием предложенного подхода осуществляется параметрическая идентификация модели процесса. Анализ результатов моделирования с данными действующего реактора показал его пригодность для использования в целях управления процессом пиролиза.