Математическое моделирование и автоматизация технологических процессов абсорбции в аппаратах с вертикальными контактными решетками

• Автор: Иваняков, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 131 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ГИДРОДИНАМИКА АППАРАТОВ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ КОНТАКТНЫМИ РЕШЕТКАМИ

1.1. Принцип дробления жидкости

1.2. Основные конструкции аппаратов АВР

1.3. Сравнительный анализ современных конструкций массообменных контактных устройств
1.4. Гидродинамика аппаратов с вертикальными контактными решетками в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости

1.4.1. Предельные режимы работы

1.4.2. Гидродинамические обобщения

1.4.2.1. Скорость начала подвисания жидкости

1.4.2.2. Универсальные гидродинамические параметры
1.4.2.3. Обобщенные гидродинамические уравнения
1.4.2.3.1. Предельная скорость газа
1.4.2.3.2. Задержка жидкости
1.4.2.3.3. Мсжфазная поверхность
1.4.3. Структура жидкостного потока. Модели смешения жидкости в контактных камерах
Основные результаты
ГЛАВА II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ В АППАРАТАХ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ КОНТАКТНЫМИ РЕШЕТКАМИ КАК ОБЪЕКТА
АВ ТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Статические характеристики управляемого процесса абсорбции
в аппаратах с вертикальными решетками
2.2. Динамические характеристики управляемого процесса
абсорбции в аппаратах с вертикальными решетками
Основные результаты
ГЛАВА III. ПРОМЫСЛОВАЯ ОЧИСТКА ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА В АППАРАТАХ С ВЕРТИКАЛЬНЫМИ РЕШЕТКАМИ
3.1. Разработка малогабаритной усгановки осушки и очистки от сероводорода попутного нефтяного газа
3.2. Выбор принципиальных технологических и технических
решений
3.3. Коэффициент массопередачи и его зависимость от факторов процесса
3.4. Статические и динамические характеристики управляемого процесса очистки попутного нефтяного газа от сероводорода в аппаратах с вертикальными решетками
Основные результаты
ГЛАВА IV. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА
4.1. Описание системы автоматического управления малогабаритной блочной установки очистки попутного нефтяного
газа от сероводорода
4.2. Контур регулирования качества получаемой продукции
4.2.1. Работа контура регулирования качества получаемой
продукции с пропорциональным регулятором
4.2.2. Работа контура регулирования качества получаемой
проду кции с астатическим регулятором
4.2.3. Работа контура регулирования качества получаемой
продукции с компенсацией чистого запаздывания
4.3. Сравнительный анализ работы контура регулирования качества получаемой продукции с различными регуляторами
Основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Перспективность этого направления подтверждается успешным внедрением промышленных аппаратов на нефтеперерабатывающих заводах стран СНГ. Эффективная реализация в промышленных условиях новой . Математическую модель объекта управления можно определить двумя способами. Можно либо идентифицировать объект по результатам экспериментов с использованием входных и выходных воздействий, либо искать необходимую математическую модель расчетным путем, используя общие физические законы, сведения о конструкции и технологических параметрах оборудования. Каждый из перечисленных способов построения математической модели имеет свои преимущества и недостатки. Экспериментальная идентификация возможна лишь в том случае, если исследуемый обьект уже существует. При правильной постановке эксперимента можно получить необходимую информацию 0 поведении объекта, исследуя 0X0 существующие промышленные установки. С другой стороны, при этом нельзя получить достаточно полное представление о внутренней структуре объекта, обо всех взаимосвязях и указать, как динамические характеристики объекта могут повлиять на выбор наилучшей конструкции. Физикоматематический анализ процессов, происходящих в объекте управления, позволяет выбрать надлежащую структуру математической модели объекта еще на стадии проектирования. Результаты такого теоретического исследования можно затем использовать для проектирования высокоэффективных систем автоматического регулирования. В связи с этим проблема математическою моделирования и автоматизации технологических процессов абсорбции в аппаратах с вертикальными контактными решетками является актуальной. Настоящая работа посвящена разработке математической модели процесса абсорбции в аппарате, оснащенного насадкой с вертикальными контактными решетками, как объекта автоматического регулирования и созданию на этой основе замкнутой системы автоматического управления. Получение обобщающих гидродинамических уравнений проводилось путем структурнопараметрической идентификации объекта управления. Обработка результатов эксперимента осуществлялось методом наименьших квадратов. Получение передаточных функций процесса абсорбции проводилось путем решения уравнений материального баланса. Синтез системы управления процесса очистки попутного нефтяного газа от сероводорода в аппаратах с вертикальными контактными решетками выполнялось методами теории автоматического управления. Для анализа и синтеза системы управления использовались стандартные пакеты прикладных программ и I . Впервые изучены гидродинамические особенности работы аппаратов АВР как объектов управления в диапазоне нагрузок по жидкости до 0 м3м2ч. Разработаны универсальные параметры гидродинамической структуры потоков, на основе которых получены уравнения, обобщающие гидродинамические характеристики работы автоматизируемых аппаратов АВР. Разработаны математические модели управляемых процессов абсорбции в аппаратах с вертикальными контактными решетками. Выявлены возможные модификации полученных моделей для технологического процесса очистки попутного газа от сероводорода. Выполнено системноструктурное представление объекта управления, и найдены его передаточные функции по различным управляющим и возмущающим воздействиям. В работе рассмотрены вопросы анализа, синтеза и реализации в промышленных условиях замкнутых систем автоматического регулирования процессов абсорбции. Результаты диссертации легли в основу разработки проекта автоматизированной малогабаритной блочной установки сероочистки и осушки попутного нефтяного газа для Красноярской ТХУ ОАО Самаранефтегаз. Система автоматического управления блочной установки сероочистки и осушки попутного нефтяного 1аза. В первой главе диссертации показаны преимущества массообменных аппаратов, использующих принцип газожидкостного взаимодействия на вертикальных контактных решетках. Представлены основные конструкции аппаратов класса АВР и принцип их действия. Также проведены исследования гидродинамики аппаратов класса АВР, дополняющие и развивающие прежние теоретические и экспериментальные наработки. Изучен диапазон высоких жидкостных нагрузок мм2ч.