WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |

Математические модели стадии синтеза производства этаноламинов и разработка оптимальных систем коррекции его фракций на основе хроматографической диагностики

-- [ Страница 1 ] --

Нижегородский государственный технический университет

им. Р.Е.Алексеева

Дзержинский политехнический институт

На правах рукописи

ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА

ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ

КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ

ДИАГНОСТИКИ

Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г.

Дзержинск – 2014 г.

Оглавление Введение

Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как объекта управления и постановка задач исследований

1.1 Технологический процесс производства этаноламинов и его особенности как объекта управления

1.2 Состояние и развитие производства этаноламинов

1.3 Оценка эффективности существующих систем управления процессом получения этаноламинов

1.4 Постановка задач исследования стадии синтеза этаноламинов

Выводы по главе 1

Глава 2. Исследование и идентификация процесса синтеза этаноламинов как объекта управления методами статистического анализа. Синтез оптимального управления

2.1 Корреляционный анализ процесса синтеза этаноламинов как многофакторного объекта управления. Статические характеристики процесса

2.2 Идентификация объекта управления методом последовательного регрессионного анализа в условиях мультиколлинеарности статистической выборки

2.3 Синтез оптимального управления процессом получения этаноламинов методами математического программирования на основе регрессионных моделей объекта

Выводы по главе 2

Глава 3. Математическая модель процесса синтеза этаноламинов и создание алгоритмов оптимального управления объектом

3.1 Физико-химические основы процесса синтеза этаноламинов

3.2 Математическая модель реактора-смесителя для получения этаноламинов. Блок-схема и балансовые уравнения процесса

3.3 Математическая модель реактора с распределенными параметрами, предназначенного для завершения реакции оксиэтилирования

3.4 Математическая модель стадии синтеза этаноламинов и принципиальная схема оптимального управления производством на стадии синтеза

3.5 Определение передаточной функции многоконтурной системы коррекции состава этаноламинов

Выводы по главе 3

Глава 4. Реализация оптимального управления процессом коррекции состава этаноламинов

4.1 Функциональная схема автоматизации процесса синтеза этаноламинов....... 4.2 Автоматическое управление технологическим процессом

4.3 Классификация и выбор аналитических многокомпонентных автоматических устройств для анализа состава этаноламина

4.4 Приборно-программный аналитический комплекс как средство технической диагностики

4.5 Оценка управляемости и устойчивости системы управления

4.6 Программно-технический комплекс и программные аспекты реализации алгоритма технической диагностики

Выводы по главе 4

Заключение

Список литературы

Приложение А. Набор экспериментальных данных

Приложение Б. Видеокадры процесса производства этаноламинов............ Приложение В. Программа расчета

Приложение Г. Промышленный хроматографический комплекс............... Приложение Д. Материалы внедрения

ВВЕДЕНИЕ

Производство этаноламинов имеет глубокую историю, начиная с середины позапрошлого века. Значение этаноламинов объясняется их широкими возможностями при получении растворителей и ПАВ, гербицидов, цементов, моющих средств и других продуктов.

Производством этаноламинов занимаются крупные фирмы США и Западной Европы, например, компании DOW CHEMICAL (США), компании BASF и INEOS OXIDE (Европа).

«Казаньоргсинтез» (г. Казань) и ОАО «Синтез» (г. Дзержинск).

Производство этаноламинов весьма сложный технологический процесс, включающий большое количество аппаратов-реакторов.

Исследованиями в области неразрушающего контроля и технической диагностики процессов и оборудования занимаются такие ученые как Клюев В. В., Ковалев А. В., Матвиенко Г. Г., Фирстов В. Г., Иванов В. И., Артемьев Б. В., Евлампиев А. И., Сажин С. Г., Наумов В. И.

Исследованиями в области автоматизации технологических процессов занимались такие ученые, как Кафаров В.В. [1], Пухов Г.Е. [2], Лбов Г.С. [3], Эйкхофф П. [4], Адлер Ю.П. [5], Петрович М.А. [6], Балакирев В.С. [7], Фрэнкс Р.

[8], Бояринов А.И. [9], Беллман Р. [10].

Проблемы проведения процессов получения этаноламинов исследовались и изучались в организации ГИПХ (г. Санкт-Петербург) [12, 13].

Настоящая диссертационная работа посвящена задаче оптимизации стадии синтеза, в ходе реализации которой происходит получение этаноламина при взаимодействии окиси этилена и аммиака моноэтаноламина (МОЭ), диэтаноламина (ДЭЭ) или триэтаноломина (ТЭА).





Разделение этаноламинов на фракции осуществляется на стадии ректификации. Но предварительное разделение может быть реализовано на стадии синтеза. В этом случае резко снижаются энергетические и временные затраты на окончательное разделение этаноламинов на стадии ректификации.

Эту задачу позволяют решить исследования, которые выполнены в рамках настоящей работы, которая базируется на обширном экспериментальном материале.

Объектом исследования является непрерывный технологический процесс получения этаноламинов на стадии синтеза.

Предметом исследования являются математические модели стадии синтеза этаноламинов, алгоритмы решения задач коррекции состава этаноламинов, многоконтурные системы коррекции и их алгоритмы.

Цель работы: повышение эффективности стадии синтеза производства этаноламинов путем введения корректирующих контуров, обеспечивающих последовательно максимальное содержание моноэтаноламина (диэтаноламина) в реакционной смеси перед ее окончательным разделением на основе технической хроматографической диагностики процесса.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Выявление особенностей процесса получения этаноламина на стадии синтеза.

2. Выполнение корреляционного анализа процесса синтеза и определение статических характеристик процесса.

3. Разработка математических моделей реактора-смесителя и реактора вытеснения, а также алгоритмов оптимального управления стадией синтеза этаноламина.

4. Разработка приборно-программного аналитического комплекса.

5. Разработка программно-технического комплекса управления процессом получения этаноламина.

Методы исследования. В процессе решения поставленной задачи в работе использовались: методика обработки экспериментальных данных, корреляционный анализ стадии синтеза, метод последовательного регрессионного анализа, метод оптимизации для нахождения оптимальных значении фракций этаноламина.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Получены адекватные математические модели процесса синтеза этаноламинов, представляющие собой уравнения регрессии, отличающиеся тем, что на их основе осуществляется прогнозирование состава реакционной смеси.

2. Доказано, что принятая кинетическая схема оксиэтилирования аммиака и полученные на ее основе уравнения кинетики процесса не противоречат эксперименту и позволили построить адекватную детерминированную математическую модель узла синтеза, используемую для оптимальной коррекции состава этаноламинов.

3. Получена математическая модель основного реактора-смесителя в виде дифференциальных уравнений, позволяющая оценить параметры состояния объекта и оптимизировать состав смеси этаноламинов.

4. Предложен приборно-программный аналитический комплекс, позволяющий с учетом критерия оптимизации обеспечить на выходе узла синтеза максимальное значение моноэтаноламина (диэтаноламина). Положительное решение Роспатента на выдачу патента на полезную модель по заявке № 2013154829/04 (085607) от 10.12.2013 г.

Практическая значимость и реализация результатов работы. По результатам диссертационной работы, определен новый подход к эффективности производства этаноламинов на стадии синтеза с обеспечением экономии энергоресурсов и временных затрат. Получено положительное решение Роспатента на выдачу патента на новый способ формирования фракций этаноламинов. Диссертационные материалы используются в учебном процессе в рамках дисциплины «Автоматизация технологических процессов и производств»

и «Моделирование систем управления» кафедры «Автоматизация и информационные системы» Дзержинского политехнического института (филиала) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования (ФГБОУ ВПО) «Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева» (ДПИ НГТУ).

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы, полученные в диссертационной XIX Международной конференции «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород), XX Международной конференции по неразрушающему контролю и технической диагностики (г. Москва), Международной конференции «Education and science without borders» (г. Мюнхен).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 16 печатных работ, в т.ч. четыре статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Получено положительное решение Роспатента на выдачу патента на полезную модель.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты анализа процесса синтеза производства этаноламинов, показавшие необходимость обеспечить на стадии синтеза максимизацию одной или двух фракций этаноламина.

2. Результаты статистических исследований объекта управления, доказавшие наибольшую эффективность каналов управления и выявившие подходы к оптимизации параметров объекта.

3. Система технической диагностики и оптимального управления процессом синтеза производства этаноламинов и алгоритм коррекции фракций этаноламинов, позволившие снизить энергетические и временные затраты на последующей стадии ректификации.

этаноламинов и алгоритм управления, обеспечивающие эффективную их работу.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и основные задачи диссертационной работы.

этаноламинов как объекта управления и постановка задач исследований»

выполнен анализ технологического процесса производства этаноламинов и рассмотрен уровень его автоматизации. Установлено, что производство этаноламинов относится к числу востребованных и развивается активно в США, Западной Европе, а также в России. Рассмотрена общая постановка задач исследования с позиции технической диагностики и оптимизации процесса синтеза.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 14 |
 


Похожие работы:

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«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.