Оптимальное управление каталитической стадией процесса Клауса

• Автор: Щербатов, Иван Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 200 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА СЕРЫ МЕТОДОМ КЛАУСА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Описание технологического процесса получения элементарной серы методом Клауса

1.2. Анализ каталитической стадии процесса Клауса как объекта управления

1.3. Обзор работ по автоматизации и математическому моделированию каталитической стадии процесса Клауса.

1.4. Постановка задачи исследования.

Выводы и результаты по первой главе

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА КЛАУСА

2.1. Разработка структуры гибридной модели каталитической стадии

2.2. Метод построения математических моделей технологических процессов со структурной неопределенностью
2.3. Построение диаграммы взаимного влияния факторов каталитической стадии процесса Клауса
2.4. Аналитическая модель статики каталитической стадии
2.5. Идентификация математической модели.
2.6. Проверка адекватности математической модели.
Выводы и результаты по второй главе
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ БАЗЫ ЗНАНИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ МОДЕЛИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА КЛАУСА
3.1 Построение интеллектуальной модели дезактивации катализатора
3.2. Извлечение и структурирование экспертных знаний.
3.3. Формирование базы правил и оценка качества полученных знаний
3.4. Проверка адекватности интеллектуальной модели
3.5. Синтез алгоритма адаптации интеллектуальной модели.
Выводы и результаты по третье главе.
ГЛАВА 4. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СТАДИЕЙ ПРОЦЕССА КЛАУСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИБРИДНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.
4.1. Постановка задачи оптимального управления каталитической стадией процесса Клауса
4.2. Решение задачи оптимального управления.
4.2.1 .Исследование целевой функции.
4.2.2.Алгоритм оптимального управления процессом
4.3. Определение периода квазистационарности
Выводы и результаты по четвертой главе
1ЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СТАДИЕЙ ПРОЦЕССА КЛАУСА
5.1. Разработка структуры системы оптимального управления каталитической стадией процесса Клауса.
5.1.1. Разработка функциональной и алгоритмической структуры системы оптимального управления
5.1.2. Разработка технической структуры системы оптимального управления.
5.1.3. Взаимодействие программного обеспечения системы оптимального управления и БСЛИАсистем на примере ТгасеМос1е 6.
5.2. Разработка и реализация информационномоделирующей системы процесса Клауса
5.3. Оценка эффективности системы оптимального управления методом имитационного моделирования
Выводы и результаты по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Реакция между 2 и является экзотермической, в результате чего температура газа на выходе из первого каталитического реактора повышается до К. Далее газы вновь нагреваются до К за счет смешения с продуктами сгорания топливного или кислого газа и идут во второй реактор 8, заполненный катанизатором. За счет выделения тепла при катализе газа на выходе из реактора имеют температуру К, при которой поступают в конденсаторэкономайзер 9, служащий в качестве концевого холодильника температура на выходе К. В межтрубном пространстве конденсатораэкономайзера нагревается питательная вода котловутилизаторов. Газ после сероуловителя поступает в печь дожига, где содержащиеся в нем 2, 2, и пары серы при температуре 0 К сжигаются до и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Если установка получения серы оборудована установкой доочистки отходящих газов, то она расположена между сероуловителем и печью дожига. Сера из гидрозатворов в жидком состоянии сливается в приемный подземный резервуар , откуда насосом откачивается периодически в емкости дегазации жидкой серы. Выделяющиеся из жидкой серы газы 2, и др. Проанализируем процесс как объект управления и выделим его особенности, определяющие необходимость использования качественной информации при решении задачи построения системы управления. Анализ каталитической стадии процесса Клауса как объекта управления. Функционирование каталитической стадии процесса Клауса определяется следующими выходными координатами производительностью установки степенью конверсии сероводорода в серу суммой концентраций серосодержащих соединений, выбрасываемых в атмосферу сроком службы катализатора Т. Тс, давление Рс, расход Рс кислого газа температура ТА, давление РЛ, расход Рл атмосферного воздуха качество кислого газа качество атмосферного воздуха Ар. Температуры, давления и расходы технологических потоков могут быть измерены традиционными методами. Кислый газ является продуктом установки аминовой очистки и в ряде случаев определение его состава невозможно, что затрудняет количественное определение его характеристик. Качество атмосферного воздуха, подаваемого в подогреватель перед первым каталитическим реактором, также не может быть описано количественно, изза колебаний влажности и содержащихся в нем примесей. СЯ, СЯ2 концентрации компонентов технологического газа перед реакторами сЛсз, С2с2. Для управления процессом применяются две основные стратегии 1 ведущий воздух 2 ведущий кислый газ . В случае если имеет место первая стратегия, нужный режим достигается изменением расхода кислого газа. Вторая стратегия предусматривает изменение расхода воздуха при заданном расходе кислого газа. В качестве управляющего воздействия выберем расход воздуха в подогреватель кислого газа перед первым каталитическим реактором , т. Клауса АГГ. На это управляющее воздействие наложены ограничения, обусловленные необходимостью подогрева кислого газа перед подачей его в КР, до заданной температуры и предохранением катализатора от сульфатации . КР и его контакт с катализатором влияют на степень конверсии сероводорода. Зависимость степени конверсии сероводорода в серу от времени пребывания т и температуры катализатора представлена на рис. На рис. Клауса понижается, что делает неэффективным применение схемы, в составе которой более двух КР . Сульфадирование поверхности катализатора быстро снижает его активность. На рис. Т.о. Это потребует снижения температуры в каталитическом реакторе, для увеличения . Но для снижения содержания 2 и в отходящих газах, необходимо увеличить температуру рис. Т.о. На рис. Эти данные получены с помощью газохроматографа 2 непрерывного действия Астраханского ГПЗ. Кривая имеет отчетливо выраженный минимум. Основными возмущающими воздействием, оказывающим существенное влияние на объект, являются флуктуации состава и расхода кислого газа. В работах по математическому описанию и синтезу систем управления для процесса выделяют три типа возмущений. Зависимость степени конверсии Ус от продолжительности контакта т при различных температурах катализатора.