WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |

Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций

-- [ Страница 5 ] --

На производстве предусмотрена организация дублирующей системы ПАЗ, выполненной на базе контроллера Ремиконт Р-130, работающем с независимыми от основной системы датчиками.

При достижении критических значений одного из этих параметров происходит остановка насосов подачи окиси этилена и аммиака, а также приведение в соответствующее состояние системы трех вентилей на трубопроводе подачи окиси этилена.

Сигнализация об отклонениях параметров технологического процесса от норм и сигнализация срабатывания отсечных клапанов, а также сигнализация о состоянии электрооборудования появляется на мнемосхемах на дисплее.

Сигнализация об аварийных ситуациях появляется на экранах мониторов независимо от того, какая мнемосхема отображается в данный момент на экране дисплея.

Для осуществления сигнализации об отклонении параметров от норм, а также о состоянии отсечной арматуры и электрооборудования в системах теплоснабжения, отопления и вентиляции используется устройство УАС, установленное на щите теплоснабжения, отопления и вентиляции. На этом же щите предусмотрена сигнализация падения давления воздуха КИП перед воздухосборниками.

С помощью такого же устройства осуществляется сигнализация на щите управления склада готовой продукции в корпусе № 176.

На существующем щите управления складами производства МДЭА выполнена сигнализация падения давления воздуха КИП с отбором давления на входе в ресивер. Щит управления и сам склад готового продукта производства этаноламинов записываются от того же ресивера.

Несмотря на достаточно высокий уровень автоматизации процесса получения этаноламинов наблюдается практически отсутствие промышленных аналитических приборов на различных стадиях процесса. При анализе технологии получения этаноламинов возникает необходимость промышленного контроля аналитических параметров на выходе реакционной массы из реактора-смесителя, при переходе ее между реакторами и теплообменниками, а также на входе и выходе реактора вытеснения. К основным аналитическим параметрам относятся доля моноэтаноламина (диэтаноламина), величин pH, плотность среды, ее вязкость, концентрации NH3.

Контроль аналитических параметров важен при построении систем коррекции в контурах регулирования расхода окиси этилена, расхода пара и в других случаях.

В процессе коррекции оказывается необходимым обеспечить максимальную долю моноэтаноламина уже на стадии синтеза этого производства.

1.4 Постановка задач исследования стадии синтеза этаноламинов предусматривает два варианта работы производства по соотношению выпускаемых этаноламинов.

В обоих вариантах минимизирован выпуск одной из фракций этаноламина, сбыт которой затруднен. Варианты отличаются соотношением выпускаемых моно- и диэтаноламинов. В первом варианте преобладает диэтаноламин, во диэтаноламинов достигается за счет коррекции окиси этилена и измёнения количества циркулирующего в процессе моноэтаноламина.

характеризующиеся соотношением выпускаемых этаноламинов, приведены в таблице 1.5.

соотношения получаемых моно-, ди- и триэтаноламинов, отсутствует возможность получения отдельных компонентов в широком диапазоне концентраций. Оптимальным вариантом является такая работа производства, которая обеспечивает максимальную вариативность каждого компонента смеси этаноламинов, а также возможность получения максимального выхода какоголибо компонента при минимальном выходе остальных.

Таблица 1.5 – Варианты работы производства этаноламинов Наименование продуктов Для возможности производства работать в таком режиме, необходимо иметь систему управления, основанную на использовании математической модели реакторного узла. В данной работе рассмотрены реактор-смеситель и реактор вытеснения, как основные аппараты, в которых происходит синтез этаноламинов.

Соответственно и разрабатываемая система управления будет основана на использовании математической модели этих реакторов.

Учитывая все вышесказанное, в ходе работы необходимо решить следующие задачи:

1. Создание математических моделей реактора-смесителя и реактора вытеснения.

2. Разработка системы управления производством этаноламинов, основанной на использовании математических моделей двух реакторов.

3. Разработка программно-технического комплекса реакторов.

4. Разработка оптимальной системы коррекции состава смеси этаноламинов на стадии синтеза.

5. Оценка управляемости системы и её устойчивости.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

В главе подробно рассмотрен технологический процесс как объект контроля и управления. Установлено, что, несмотря на достаточно высокий уровень автоматизации процесса, аналитический контроль производства организован слабо и в основном путем ручного отбора проб и проведения в дальнейшем их анализа в лабораторных условиях. В связи с этим в настоящей работе предложено использовать промышленные многокомпонентные хроматографические комплексы, и прежде всего для процесса коррекции состава этаноламинов.

В главе также выполнена постановка задач исследования.

ИССЛЕДОВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА

ЭТАНОЛАМИНОВ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ МЕТОДАМИ

СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Исследуемый технологический процесс реализован в последовательно соединенных реакторах непрерывного действия: реактор-смеситель (PC) и реактор вытеснения (РВ), – и представляет собой многомерный объект с внутренним и внешним рециклами проведения сложных последовательнопараллельных реакций. Системный анализ процесса синтеза как объекта управления с большим числом одновременно и совокупно действующих факторов выполнен с помощью статистических методов: корреляционного и регрессионного анализа [42, 43, 44].





2.1. Корреляционный анализ процесса синтеза этаноламинов как Для изучения статических характеристик объекта управления использовалcz метод пассивного контроля квазистатики стадии синтеза. Исходная статистическая выборка была получена в процессе нормальной эксплуатации объекта и включала n = 170 результатов наблюдений. Фрагмент исходной статистической выборки представлен ниже (таблица 2.1), а полностью таблица исходных данных приведена в Приложении А. В процессе сбора информации были исключены неполные данные и результаты ошибочных измерений, что позволяет считать выборку репрезентативной (представительной).

Целевыми продуктами производства являются моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) и триэтаноламин (ТЭА) – продукты взаимодействия окиси этилена и аммиака. Выходные параметры объекта управления:

Y1 – доля МЭА в реакционной смеси на выходе из узла синтеза, %;

Y2 – доля ДЭА в реакционной смеси, %;

Y3 – доля ТЭА в реакционной смеси, %.

В качестве параметров управления, постоянно контролируемых в ходе процесса, приняты следующие факторы:

Х1 – расход окиси этилена (ОЭ), м3/час;

Х2 – расход NH3, м3/час;

Х3 – расход МЭА, м3/час;

Х4 – подача пара, м3/час.

Параметры состояния, определяющие основные характеристики технологического процесса в реакторе синтеза:

Х5 – температура в верхней части реактора синтеза (РВВ), °С;

Х6 – температура в нижней части реактора синтеза (РВН), °С;

Х7 – температура в смесителе (PC), °C;

Х8 – давление в смесителе (PC), кг/см2.

Если вектор Y(Y1, Y2, Y3) – вектор целевых параметров объекта, вектор U(X1, X2, X3, X4) – вектор параметров управления, а векторы ХР(Х5, Х6) и ХС(Х7, Х8) – векторы параметров состояния реактора и смесителя, то блок-схему объекта управления можно представить в виде (рисунок 2.1):

Рисунок 2.1 – Обобщенная принципиальная схема процесса синтеза этаноламинов Таблица 2.1 – Фрагмент статистической выборки Продолжение таблицы 2. Продолжение таблицы 2. Продолжение таблицы 2. Анализы по реактору-смесителю, г/л Анализы по реактору вытеснения, г/л

ОЭ МЭА ДЭА ТЭА ОЭ МЭА ДЭА ТЭА МЭА ДЭА ТЭА

Продолжение таблицы 2. Анализы по реактору-смесителю, г/л Анализы по реактору вытеснения, г/л

ОЭ МЭА ДЭА ТЭА ОЭ МЭА ДЭА ТЭА МЭА ДЭА ТЭА

Продолжение таблицы 2. Анализы по реактору-смесителю, г/л Анализы по реактору вытеснения, г/л

ОЭ МЭА ДЭА ТЭА ОЭ МЭА ДЭА ТЭА МЭА ДЭА ТЭА

На первом этапе исследования объекта выполнили корреляционный анализ связей между параметрами многофакторного процесса синтеза этаноламинов.

Программное обеспечение: программа-функция «КОРРЕЛ», реализованная в Microsoft Office Excel. Программа выдает коэффициент корреляции, вычисленный по формуле (2.1):

где X и Y – пара анализируемых факторов.

Коэффициенты парной корреляции, вычисленные для всех пар, включенных в анализ факторов, показаны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Матрица коэффициентов парной корреляции.

статистически значимые с доверительной вероятность не менее р = 0,95, отмечены жирным шрифтом.

О наличии или отсутствии линейной или близкой к линейной связи между переменными можно судить по величине коэффициента корреляции. Для проверки гипотезы о существовании линейной или приближающейся к линейной связи использовали t-критерий (Стьюдента) (2.2):

где r – выборочный коэффициент корреляции, n – размер выборки.

Если вычисленное значение t для выборочного коэффициента корреляции r выше критического (табличного) значения t-критерия, найденного при заданной доверительной вероятности (р = 0,95) и с имеющимся числом степеней свободы (n – 2 = 168), то связь между исследуемыми факторами можно считать с данной доверительной вероятностью приближающейся к линейной.

Рассмотрение таблицы коэффициентов корреляции показывает, что:

– доля МЭА в продукте зависит в основном от подачи ОЭ и снижается с увеличением подачи ОЭ (рисунок 2.3), а также от температуры в реакторе синтеза, (рисунки 2.6, 2.7), от подачи пара в узел синтеза (рисунок 2.8) и в меньшей степени от подачи аммиака (рисунок 2.4) и МЭА (рисунок 2.5);

– доля ДЭА зависит также от подачи ОЭ (увеличивается с повышением подачи ОЭ, рисунок 2.11), от температуры в реакторе синтеза (рисунок 2.12), и в меньшей степени от температуры в смесителе (рисунок 2.13);

– доля ТЭА зависит в первую очередь от подачи ОЭ и растет с увеличением подачи ОЭ (рисунок 2.14), затем от температуры в реакторе синтеза (рисунок 2.17) и в смесителе (рисунок 2.20), (увеличивается с ростом температуры) и от подачи пара в узел синтеза (рисунок 2.18).

Блок-схему объекта управления с учетом полученной информации о корреляционных связях между факторами можно представить в виде (рисунок 2.2):

Видно, что основными каналами управления составом реакционной смеси на выходе из стадии синтеза являются расход ОЭ, температура в верхней и нижней части реактора вытеснения и в смесителе.

Статические характеристики объекта по всем статистически значимым каналам управления приведены далее в виде серии графиков, на которых представлены наблюдаемые значения выходных параметров в зависимости от входных факторов, а также значения выходных переменных, вычисленные по уравнению линейной парной регрессии. Для анализа использовались программыфункции «ТЕНДЕНЦИЯ» и «ЛИНЕЙН», реализованные в Microsoft Office Excel.

Программа «ЛИНЕЙН» на основе статистических данных: (Yi) и (Xi), i = l,..., n, позволяет с помощью метода наименьших квадратов получить значения коэффициентов b0 и b1 в уравнении парной регрессии: Y = b0 + b1 X, а также ошибки в их оценке. Кроме этого программа выдает полный статистический анализ адекватности полученной линейной модели регрессии: коэффициент детерминации, значение критерия Фишера, ошибку аппроксимации и др.

показатели.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 14 |
 


Похожие работы:

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.