Разработка и исследование алгоритмов управления производством формалина

• Автор: Кондрашов, С. Н.
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1994
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 213 с. : ил.

Введение
1.Аналитический обзор научных работ по проблемам математического моделирования, оптимизации и управления технологическими процессами в производстве формалина

1.1.Технологические особенности процесса производства формалина

1.2.Математическое моделирование агрегатов формалина

1.3.Анализ методов и алгоритмов идентификации параметров объектов управления .

1.4.Методы решения оптимизационных задач

1.5.Анализ состояния и основных проблем автоматизации управления технологическими процессами в производстве формалина .

1.6.Основные вывода и постановка задач исследования .

2.Построение и анализ модели ТП производства формалина

3.Моделирование узла синтеза формальдегида

3.1.Математическое описание сложной каталитической системы

3.2.Гетерогенная модель процесса контактирования
3.3.Алгоритм математического моделирования процесса контактирования
3.4.Параметризация математической модели статики контактного аппарата .
3.5.Пример расчета параметров процесса контактирования
3.6.Сравнительный анализ результатов моделирования
4.Разработка алгоритма оптимального управления ТП получения формальдегида .
4.1.Планирование, постановка и результаты вычислительного
эксперимента .
4.2.Задача оптимизации ТП получения формалина .
4.3.Алгоритм оптимального управления ТП получения формальдегида
5.Разработка алгоритма управления узлом контактирования производства формалина подачей дополнителного количества воздуха
5.1.Исследование влияния распределенной по высоте и сечению контактного слоя подачи воздуха на процесс синтеза формальдегида
5.2.Построение модели контактного аппарата для цели управления
путем подачи дополнительного количества воздуха
5.3.Способ управления процессом контактирования подачей дополнительного количества воздуха в слой катализатора .
6.Адаптивное управление составом формалина
6.1.Разработка и исследование адаптивного способа управления
составом формалина .
6.2.Техническая реализация способа управления составом формалина на промышленном агрегате .
7.Разработка алгоритма управления процессом многоступенчатой абсорбции формальдегида
Ф 7.1.Математическое моделирование процесса абсорбции формальдегида .
7.2.Параметризация математической модели процесса абсорбции .
7.3.Пример расчета параметров процесса абсорбции .
7.4.Алгоритм управления и оптимизации процесса абсорбции
7.5.Способ управления процессом многоступенчатой абсорбции
Основные результаты работы .
Список использованных источников


Нестационарность характеристик процесса синтеза формальдегида вследствие снижения активности катализатора, что приводит к уменьшению массовой доли формальдегида в продукте. Снижение активности катализатора компенсируют повышением температуры контактного аппарата до 3 К, в случае невозможности получения при данной температуре кондиционного продукта катализатор подвергают регене
Таким образом, технологические процессы производства формалина характеризуются непрерывностью, токсичностью сырья, продукта и отходящих абгазов, пожаровзрывоопасностью, большим количеством технологических параметров, дрейфом параметров стадии синтеза формальдегида, большим временем пребывания поглощаемых компонентов в абсорбционных аппаратах. Математические модели химикотехнологических процессов можно разделить на две группы теоретические физикохимические модели и эмпирические статистические модели. Рассмотрим характерные особенности математических моделей первой группы относительно производства формалина. Отой реакции С теплоемкость катализатора С теплоемкость
газа а коэффициент теплоотдачи от поверхности зерна к потоку газа хк коэффициент теплопроводности слоя катализатора Ьуд удельная поверхность зернистого слоя Ь коэффициент массоотдачи ек пористость зерна катализатора е пористость слоя катализатора. Система уравнений 1. Р давление г, X продольная и поперечная координаты слоя и, V продольная и поперечная скорости Р0, р плотность реакционной смеси начальная и в слое катализатора Б, х эффективные коэффициенты диффузии и теплопроводности соответственно Тд, Т температура реакционной смеси начальная и в слое катализатора концентрации компонентов реакционной смеси в слое катализатора стехиометрический коэффициент 1го вещества в 3той реакции Мд, м вязкость реакционной смеси начальная и в слое катализатора йз диаметр зерна катализатора. Система уравнений 1. Г Ъ. Срз теплоемкость катализатора г радиус реактора ког коэффициент радиальной теплопроводности слоя катализатора ДН теплота реакции концентрация в газовой фазе Б2 эффективный коэффициент осевой диффузии V объемная скорость коэффициент массообмена Си приповерхностная концентрация р плотность газовой фазы Ср теплоемкость газовой фазы. Ьдд коэффициент межфазного теплообмена Ти температура поверхности катализатора температура газового потока. Имеются также работы по моделированию процессов спиртоиспарения 3 и абсорбции ,3. В работе 3 для моделирования реактора синтеза формальдегида предложен метод нахождения передаточных функций третьего и четвертого порядка. Модели достаточно полно отражают основные физикохимические закономерности технологических процессов производства формалина и при отсутствии возмущений снижение активности регенерированного катализатора, изменения показателей качества подаваемого в спиртоиспаритель метанола и т. В связи с тем, что возмущения снижение активности катализатора, изменение показателей качества метанола и др. Характерной особенностью эмпирических математических моделей технологических процессов производства формалина является следующее. В связи с отмеченной выше сложностью химикотехнологических процессов для целей управления и оптимизации производства часто ограничиваются их упрощенным описанием в виде конечных уравнений. При этом рассматривается математическое описание статических режимов работы производства. В общем случав целевой критерий оптимальности и управления процесса получения формалина У выход формальдегида зависит от ряда переменных процесса Х1,Х2,. ХП. У целевая функция ХХ параметры процесса Ь0, Ь. Ь, коэффициенты регрессии. При оптимизации и управлении технологическими процессами производства формалина используются как эмпирические уравнения на основе выражения 1. Тейлора 1. К первой группе относятся работы Дж. Уокера и Г. У КХХ. Хц, допускающая разложение в ряд Тейлора
1. С, 1ТЗ содержание 1го компонента в абсорбционных газах. Формулы 1. Среди работ, использующих регрессионные модели вида 1. У К0 Х, 1. У выход формальдегида X соотношение кислородметанол КдД коэффициенты регрессии. Для адаптации модели 1. КЛпЗ КЛп Г ХпЗ Ц. У усредненное значение выхода формальдегида. Модель 1.