Switching from Batch to Continuous Reactors Is a Trajectory Optimization Problem

计算机科学 过程(计算) 批处理 连续反应器 吞吐量 间歇式反应器 自动化 数学优化 工艺工程 比例(比率) 弹道 工业工程 工程类 数学 机械工程 化学 电信 量子力学 操作系统 生物化学 物理 催化作用 程序设计语言 无线 天文
作者
Joseph Costandy,Thomas F. Edgar,Michael Bâldea
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:58 (30): 13718-13736 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.9b01126
摘要

Over the past two decades, the pharmaceutical and specialty chemical industries have led a considerable effort toward transitioning from existing batch to continuous flow processes. The transition promises many benefits, including improved automation, simpler scale-up, and higher throughput. The switch from batch reactor vessels to continuous flow reactors (CFRs) is among the most challenging problems that must be solved to succeed in making the batch to continuous process switch, and the best methodology by which the feasibility of the switch can be determined remains an open problem. In this work, we offer a novel, optimization-based framework for assessing the feasibility of the switch. Starting from first principles, we develop a general nondimensionalization algorithm for describing an arbitrary reactive system. We then define nondimensional performance metrics that allow us to assign "scores" for a given batch reactor or CFR. Finally, we construct two optimization problems that (1) minimize the difference in total performance between an existing batch reactor and a potential new CFR and (2) separately maximize the total performance of the two reactors. The design variables for each reactor are allowed to vary between realistic bounds for the particular reactor vessel type. Problem 1 provides insight into whether the switch is feasible, while problem 2 provides insight into whether the switch is desirable. Finally, we illustrate the utility of our framework using two case studies.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
大男发布了新的文献求助10
刚刚
尤之尤之完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
优美的胡萝卜完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.4应助魔女采纳,获得10
1秒前
1秒前
yhjiqimao完成签到,获得积分10
2秒前
研友_VZG7GZ应助阳光的书本采纳,获得30
2秒前
辛勤的莹芝完成签到,获得积分10
3秒前
yangs发布了新的文献求助10
3秒前
111111发布了新的文献求助10
3秒前
无极微光应助liu采纳,获得20
3秒前
4秒前
sanlang完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
6秒前
可耐的尔烟完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
wanci应助Lny采纳,获得10
7秒前
7秒前
研友_VZG7GZ应助TT采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
8秒前
1234发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
铁头霸霸完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
muderder发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.2应助tyx采纳,获得10
10秒前
10秒前
呆萌的香菇完成签到 ,获得积分10
10秒前
泥萌完成签到 ,获得积分10
10秒前
WYDNBDX2013发布了新的文献求助20
10秒前
华仔应助WL采纳,获得10
11秒前
上菜发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6431131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8247020
关于积分的说明 17538331
捐赠科研通 5487695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2896090
邀请新用户注册赠送积分活动 1872606
关于科研通互助平台的介绍 1712503