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

• Автор: Пенкин, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Дзержинск
• Количество страниц: 185 с. : ил.

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

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
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
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
Заключение
Список литературы
Приложение А. Набор экспериментальных данных
Приложение Б. Программа расчета
Приложение В. Промышленный хроматографический комплекс
Приложение Г. 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).
В России крупными производителями этаноламинов являются «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., ФирстовВ. 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 B.C.. [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
В зависимости от спроса рынка возникает задача реализации моноэтаноламина (МОЭ), диэтаноламина (ДЭЗ) или триэтаноломина (ТЭА). Разделение этаноламинов на фракции осуществляется на стадии ректификации. Но предварительное разделение может быть реализовано на стадии синтеза. В этом

этаноламинов, а также возможность получения максимального выхода какого-либо компонента при минимальном выходе остальных.
Таблица 1.5 - Варианты работы производства этаноламинов
Наименование продуктов Доля в общем выпуске, %
I вариант II вариант
Моноэтаноламин технический 30
Диэтаноламин технический 58
Триэтаноламин технический 12
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.