Методы и алгоритмы интегрированного проектирования гибких химических процессов, аппаратов и систем управления многоассортиментных химических производств

• Автор: Дворецкий, Дмитрий Станиславович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 267 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ.
1. СТРАТЕГИЯ СОВМЕСТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХТП, АППАРАТОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

1.1 Современное состояние технологии, аппаратурного оформления и

автоматизации многоассортиментных химических производств

1.2 Обзор существующих подходов к исследованию гибкости и

оптимизации ХТП при проектировании химического производства в условиях неопределенности исходной информации

1.3 Разработка стратегии интегрированного проектирования гибких

ХТП, аппаратов и систем автоматического управления при наличии неопределенности исходной информации.

1.4 Основные подходы к выбору структуры локальных систем

автоматического управления технологическими процессами и исследованию динамических свойств объектов управления
1.5 Обзор методов решения задач статической и динамической
оптимизации ХТГ1 и стратегия оптимизационного исследования
1.6 Постановка задач диссертационной работы.
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ИНТЕГРИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХТП, АППАРАТОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
2.1 Постановка и методы решения одно и двухэтапных задач
стохастического программирования при проектировании гибких ХТП и аппаратов
2.2 Разработка алгоритма синтеза структуры АСР для непрерывных
ХТП и аппаратов с заданными динамическими характеристиками.
2.3 Алгоритмы синтеза оптимального управления полунепрерывными
периодическими нелинейными химическими процессами
2.4 Применение метода имитационного моделирования для
интегрированного проектирования ХТП, аппаратов и систем управления при наличии неопределенности исходной информации
2.5 Разработка алгоритма интегрированного проектирования энерго и
ресурсосберегающего комплекса ХТП аппарат система управления малотоннажной химии
3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ И СТАТИКИ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА АЗОПИГМЕНТОВ И ХИМИКАТОВДОБАВОК ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1 Разработка алгоритмов моделирования процессов синтеза
азопигмента алого, осуществляемых в турбулентных трубчатых реакторах цилиндрического и комбинированного типов.
3.2 Экспериментальное исследование непрерывных процессов
диазотирования и азосочетания при синтезе пигмента алого лакокрасочного в турбулентных трубчатых аппаратах
3.3 Исследование и оптимизация процессов синтеза азопигмента алого
лакокрасочного.
3.3.1 Исследование статических характеристик процесса
диазотирования, осуществляемого в турбулентных трубчатых реакторах
3.3.2 Исследование статических характеристик процесса
азосочетания при синтезе пигмента алого лакокрасочного в турбуле ггном трубчатом реакторе
3.3.3 Оптимизация статических режимов процесса синтеза азопигмента алого лакокрасочного.
3.4 Исследование и оптимизация процесса синтеза сульфенамида М
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИБКОСТИ И ОПТИМАЛЬНОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕАКТОРНЫХ УСТАНОВОК СИНТЕЗА
ПИГМЕНТА АЛОГО ЛАКОКРАСОМНОГО В УСЛОВИЯХ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
4.1 Постановка и решение одноэтапных задач оптимизации процессов
и реакторных установок синтеза азопигментов
4.2 Постановка и решение двухэтапных задач оптимизации процессов
и трубчатых реакторов синтеза азопигментов.
5. ИНТЕГРИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ТОНКОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА, РЕАКТОРНЫХ
УСТАНОВОК И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
5.1 Синтез структуры многоассортиментного производства,
оперативное планирование и управление производством дисперсных красителей.
5.2 Исследование динамических свойств процессов синтеза
азопигментов и проектирование локальных АСР
5.3 Интегрированное проектирование комплексов химический
процесс реакторная установка система управления методом имитационного моделирования.
5.4 Практические рекомендации по оборудованию
многоассортиментных автоматизированных химических
производств
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Общим недостатком рассмотренных выше способов регулирования процесса диазотирования является сложность многоконтурных систем автоматического регулирования. Различные контуры регулирования при одновременном их функционировании оказывают влияние друг на друга, в результате чего трудно добиться устойчивой работы всей системы. Рис. Известные системы автоматического регулирования процесса азосочетания включают системы автоматической стабилизации среды сочетания и заданного избытка содержания азосоставляющей в суспензии пигмента , см. Для измерения концентрации азосоставляющей в суспензии пигмента в этих системах было использовано устройство, основанное на методе фотометрии раствора. Принципиальная схема устройства изображена на рис. Принцип работы устройства заключается в следующем. Из аппарата сочетания 1 через специальный пробоотборник с фильтром 2 отбирается маточный раствор суспензии пигмента, который подается в сравнительную кювету 4 и далее во вспомогательный реакционный сосуд 5. Одновременно в реакционный сосуд 5 подается порция продиазотированной сульфониловой кислоты. В результате в сосуде 5 происходит реакция между маточным раствором и добавляемым веществом в избытке по отношению к азосоставляющей. При этом изменяется интенсивность окраски маточного раствора в зависимости от содержания в нем азосоставляющей. Окрашенный раствор непрерывно поступает в измерительную кювету 6. Кюветы через светофильтры освещаются источником света, лучи которого, отражаясь через зеркальную систему 7 попадают в измерительное устройство 8 ФЭК , где производится сравнение интенсивности излучения. Разность оптических плотностей растворов 4 и 6 является функцией концентрации азосоставляющей. Рис. Фотометрический анализатор состава, суспензии пигмента будем использовать при разработке автоматизированной системы управления колористическими параметрами азопигментов в процессе их синтеза. Анализ рассмотренных многоконтурных АСР процессов диазотирования рис. ГАГС. Вопервых, данные системы при частых изменениях начального состава реакционных масс поддерживают неоигимальные режимы функционирования химической аппаратуры. Вовторых, для обеспечения устойчивой работы многоконтурных систем необходима развязка контуров регулирования , что значительно усложняет данные системы. Наконец, класс систем автоматического регулирования принципиально не может обеспечить выполнение технологических условий с гарантированной вероятностью. Таким образом, требуется разработка принципиально новых систем автоматизированного и автоматического управления технологическими процессами малотоннажной химии, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к гибким технологическим процессам и аппаратам. При проектировании многоассортиментного химического производства решается комплекс сложнейших задач рис 1. Основные идеи и принципы проектирования сложных систем, к которым безусловно относятся и химические производства, выражены в системном подходе. Применительно к проектированию химического производства системный подход включает в себя определение оптимальной структуры производства, типизацию связей выбор технологического оборудования по стадиям производства и системы трубопроводных коммуникаций между ними, определение атрибутов расчет конструктивных параметров и режимных переменных производства, анализ влияния внешней среды. Этапы и стадии проектирования наиболее крупные части процесса проектирования, развивающегося во времени. Выделяют этапы внешнего и внутреннего проектирования. На этапе внешнего проектирования задаются цели проектируемого производства, достижение которых оценивают по различным показателям, в частности, по функциональному назначению, экономическим затратам, гибкости производства, надежности и экологической безопасности функционирования. На этапе внутреннего проектирования осуществляется собственно синтез гибкого производства, обеспечивающего достижение целей, заданных на этапе внешнего проектирования. В общем случае, на этапе внутреннего проектирования выделяют стадии научноисследовательских работ, эскизного проекта или опытноконструкторских работ, технического, рабочего проектирования, испытаний опытных образцов.