第2章 化工過程中的多穩態現象

2.1 引言

化工過程是復雜的物理化學過程，在新物質生成的同時伴隨有能量的吸收與釋放。描述化學反應系統的方程組具有很強的非線性[1],[2]，這類非線性問題一般具有多個穩態解[3～7]。穩態解是指使系統處于穩態的操作點對應的數值，通常有多個，穩態解不隨時間的發展而變化。從數學上來看，穩態解就是非線性方程組存在的多個解。對于化工過程，穩態操作是生產中關注的，因此，求解系統的穩態解的分布情況對于深入理解化工反應系統有重要意義。

在實際生產中，反應器的操作條件會受到人為操作、不確定因素的影響而不斷發生改變。在不同的操作條件參數下，系統對應的穩態解也不相同。因此，求解系統隨著操作條件參數變化時的穩態解是具有實際意義的。

本章首先介紹求解非線性方程組解的主要方法，在此基礎上，以理想連續攪拌全混釜串聯反應過程為研究對象，計算得到該系統在操作參數空間內的多穩態解空間曲面，之后分析甲苯氧化過程中系統的多穩態解的特性。