Постановка задачі оптимального управління процесом дегідрування етилбензолу до стиролу

Abstract

Стирол являється однією з найважливіших речовин основного органічного синтезу, яка в значних кількостях використовується як сировина (мономер) для виробництва синтетичних каучуків та пластмас [1]. Так за даними [2] в 2024 році обсяг виробництва стиролу в світі оцінюється в 34,44 міліонів тон з середньорічним приростом приблизно 5,32% за рахунок збільшення попиту на нього в таких галузях промисловості як упаковка, будівництво, виробництво автомобілів та інше. За хімічним складом (С6Н5СН=СН2) стирол відноситься до групи ароматичних вуглеводнів. Близько 90% світового виробництва стирола отримується в результаті оборотної ендотермічної каталітичної реакції дегідрування етилбензолу, яка відбувається при 550-650 0С в присутності гетерогенного каталізатора (зазвичай це оксиди металів Fe, Mn та інше) за основною схемою С6Н5СН2СН3↔С6Н5СН=СН2 + Н2 - 124 кДж/моль. (1) Одночасно з основною протікає низка побічних реакцій деструкції (крекінгу) етилбензолу і взаємодії їх продуктів, що приводить до утворення бензолу, толуолу, а також метану, етану і оксиду вуглецю в відносно незначних кількостях.