Automation of technological and business processes

ISSN-print: 2312-3125
ISSN-online: 2312-931X
ISO: 26324:2012
Архiви

Математичне моделювання динамічних режимів процесу ректифікації при застосуванні рухливих керуючих впливів

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

А. Р. Шейкус

Анотація

Підвищення якості керування об'єктами з розподіленими параметрами, до яких відноситься процес ректифікації, можливо досягти використанням рухливих впливів. Відомо, що переміщення за висотою колони точки подання живлення або перерозподіл даного потоку між двома контактними пристроями апарату дозволяє забезпечити недосяжні традиційним керуванням техніко-економічні показники стаціонарних режимів. При цьому перехідні процеси в колоні при використанні рухливих впливів залишалися недослідженими.


У статті розроблено математичну модель динаміки процесу ректифікації, що враховує рухливі керуючі впливи, а також досліджено особливості динамічних режимів роботи колони при їх використанні. В моделі передбачено можливість реалізації різних за формами і інтенсивностями збурень і керуючих впливів за декількома каналами одночасно або у визначені моменти часу. Модель дозволяє проводити розрахунки процесів багатокомпонентної і складної ректифікації, може використовуватися при моделюванні пускових режимів.


Процес ректифікації внаслідок використання рухливих впливів виходить зі стану динамічної рівноваги. Встановлено, що новий стаціонарний режим досягається регулюванням тиску наверху колони, рівнів в ємностях для збору кубового залишку і дистиляту. Запропоновано використання ПІД-регуляторів з впливами на витрати холодоагенту в конденсатор і продуктів поділу. Динамічна модель процесу доповнена описом даних контурів автоматичного регулювання.


З використанням розробленої моделі проведено обчислювальні експерименти на прикладі колони для поділу суміші метанол-вода. Доведено, що перехідні процеси при використанні рухливих керуючих впливів на процес ректифікації характеризуються допустимими показниками якості.

Ключові слова:
ректифікація, рухливе керування, модель динаміки, тарілка живлення, перехідний процес

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Шейкус, А. (2020). Математичне моделювання динамічних режимів процесу ректифікації при застосуванні рухливих керуючих впливів. Automation of Technological and Business Processes, 11(4), 55-67. https://doi.org/10.15673/atbp.v11i4.1600
Розділ
АВТОМАТИЧНІ І АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ

Посилання

[1] Sinnott, R., Towler, G. Chemical Engineering Design. Elsevier Butterworth-Heinemann, 1038 p., 2009.
[2] Mehta, B.R., Reddy, Y.J. Industrial Process Automation Systems: Design and Implementation. Butterworth-Heinemann, 668 p., 2015.
[3] Werle, L.O., Marangoni, C., Teleken, J.G., Sayer, C., Machado, R.F. Control Strategy with Distributed Action for Minimization of Transients in Distillation Column. Computer Aided Chemical Engineering, 27, P. 1527-1532, 2009. https://doi.org/10.1016/S1570-7946(09)70645-5
[4] Butkovskij, A.G. Teorija podvizhnogo upravlenija sistemami s raspredelennymi parametrami. Moskva, Nauka, 384 s., 1980.
[5] Kubyshkin, V.A. Mobile control of vibrations in systems with distributed parameters. Automation and Remote Control, 72 (10), P. 2112-2122, 2011. https://doi.org/10.1134/S0005117911100109
[6] Cao, Y., Hu, J., Jia, H., Bu, G., Zhu, Z., Wang, Y. Comparison of pressure-swing distillation and extractive distillation with varied-diameter column in economics and dynamic control. Journal of Process Control, 49, P. 9-25, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2016.11.005
[7] Taqvi, S.A., Tufa, L.D., Muhadizir, S. Optimization and Dynamics of Distillation Column Using Aspen Plus. Procedia Engineering, 148, P. 978-984, 2016. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.484
[8] Ma, K., Yu, M., Dai, Y., Ma, Y., Gao, J., Cui, P., Wang, Y. Control of an energy-saving side-stream extractive distillation process with different disturbance conditions. Separation and Purification Technology, 210, P. 195-208, 2019. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.08.004
[9] Luyben, W.L. Aspen Dynamics simulation of a middle-vessel batch distillation process. Journal of Process Control, 33, P. 49-59, 2015. https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2015.06.002
[10] Wang, X.G., Yang, Y.Y. Simulation of Reactive Distillation Process with ChemCAD Software. Advanced Materials Research, 347-353, P. 3706-3709, 2011. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.347-353.3706
[11] Torgashov, A., Skogestad, S., Kozlov, A. Comparative Study of Multicomponent Distillation Static Estimators Based on Industrial and Rigorous Model Datasets. IFAC-PapersOnLine, 49(7), P. 1187-1192, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.07.369
[12] Ermolaeva, V.A., Nikolaeva, D.M., Stoletovyh, N.G. Matematicheskoe modelirovanie rektifikacii mnogokomponentnoj smesi. Mezhdunarodnyj zhurnal gumanitarnyh i estestvennyh nauk, 2-2, S. 35-39, 2019. DOI: 10.24411/2500-1000-2019-10567
[13] Ramesh, K., Shukor, S.R.A., Aziz, N. Nonlinear Model Predictive Control of a Distillation Column Using NARX Model. Computer Aided Chemical Engineering, 27, P. 1575-1580, 2009. https://doi.org/10.1016/S1570-7946(09)70653-4
[14] Devjatov, B.N., Demidenko, N.D., Ohorzin, V.A. Dinamika raspredelennyh processov v tehnologicheskih apparatah, raspredelennyj kontrol' i upravlenie. Krasnojarsk, Krasnojarskoe knizhnoe izdatel'stvo, 310 s., 1976.
[15] Kafarov, V.V. Osnovy massoperedachi. Moskva, Vysshaja shkola, 439 s., 1979.
[16] Demidenko, N.D., Kulagina, L.V. Distributed control for systems with distributed parametres. J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol, 11 (2), P. 221-228, 2018. https://doi.org/10.17516/1999-494X-0025
[17] Sheikus, A.R., Tryshkin, V.Ja., Levchuk, I.L. Modeljuvannja procesu bagatokomponentnoi' rektyfikacii' z vrahuvannjam ruhlyvyh kerujuchyh vplyviv. Komp’juterne modeljuvannja: analiz, upravlinnja, optymizacija, 1(3), S. 82-91, 2018.
[18] Sheikus, A., Belobrova, E., Dovgopoliy, Ya., Levchuk, I., Korsun, V. Developing a technique for improving the efficiency of iterative methods for the calculation of the multicomponent rectification process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 6, N 2 (84), P. 38-44, 2016. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85372
[19] Sheikus, A.R., Trishkin, V.Ya. Static optimization of rectification processes using mobile control actions. Radio Electronics, Computer Science, Control, 1, P. 192-201, 2018. https://doi.org/10.15588/1607-3274-2018-1-22
[20] Sheikus, A.R., Levchuk, I.L., Trishkin, V.Ja., Korsun, V.I. Modelirovanie parozhidkostnogo ravnovesija pri podvizhnom upravlenii processami rektifikacii. Vestnik NTU "HPI". Serija: Informatika i modelirovanie, 44 (1216), S. 87-100, 2016. https://doi.org/10.20998/2411-0558.2016.44.08
[21] Sheikus, A.R., Levchuk, I.L., Trishkin, V.Ja. Upravlenie processom rektifikacii s ispol'zovaniem podvizhnyh upravljajushhih vozdejstvij s dvumja stepenjami svobody. Integrirovannye tehnologii i jenergosberezhenie, 1, S. 60-72, 2017.