Введение к работе
Актуальность темы. Каталитические процессы широко распространены в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности ( процессы основного органического и неорганического синтеза, крекинг, риформинг, дегидрирование, гидрокрекинг и т.д.). Эффективность каталитических процессов определяется, в первую очередь, активностью, селективностью и стабильностью используемых катализаторов. Ухудшение этих характеристик при эксплуатации катализаторов обусловлено рядом причин и для разных процессов протекает с различной скорость». Процессы с быстропа-дающей в течение рабочего цикла ( от минут до нескольких часов ) активностью катализатора относят к периодическим каталитическим процессам, характерной особенностью которых является циклические динамические режимы функционирования.
Несмотря на значительные успехи в плане разработки теоретически обоснованных кинетических моделей и методов расчета реки-мов отдельных стадий, анализ современного состояния автоматизации и управления периодическими каталитическими процессами позволяет выявить существенные ресурсы технико-экономических показателей процессов. Это вызвано тем, что управления, найденные экспериментальным путем в условиях нестационарности свойств объектов и отсутствия возможности количественного оценивания активности катализатора, не носят оптимального, в каком-либо смысле, характера и в промышленных условиях приводят к снижению эффективности процессов.
В связи с этим, становите актуальным вопрос разработка и создания автоматизированных систем управления, обеспечивающих определение с помощью математических моделей отдельных стадий и активности катализаторов оптимальных режимов функционирования периодических каталитических процессов.
Цель работы. Создание и реализация методов и алгоритмов оптимального .управления периодическими каталитическими процессами на примере крупнотоннажного процесса дегидрирования бутиле -нов.
Методы исследований. В качестве основных инструментов исследования используются теория автоматического управления и ма-
- г -
тоды математического моделирования.
Научная новизна. Построена математическая модель периодического каталитического процесса дегидрирования бутиленов, представляющая собой замкнутую систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных и учитывающая периодический характер переменных процесса и активности катализатора.
Предложена методика определения ограничения на максимальную температуру проведешіл химических реакций в слое, при которой изменение пористой структуры поверхности катализатора в процессе его эксплуатации за счет спекания не Судет превышать заданную величину.
Поставлена задача оптимального управления периодическим процессом дегидрирования бутиленов. Разработанный метод решения заключается в преобразовании задачи неклассического вариационного исчисления в устойчивую конечномерную задачу нелинейного программирования.
Сформулирована и решена задача оптимального управления системой реакторов периодического действия, позволяющего в условиях дефицита сырья оптимальным олразом распределить его между парл-лелышми агрегатами дегидрирования.
Практическая значимость. Разработан комплекс алгоритмов и программ информационной подсистемы АСЛТ1, включающий программы сбора и первичной обработки в реальном масштабе времени информации, организации и ведения базы д-нных.
Разработан пакет программ управляющей подсистемы АСУТП, позволяющий моделировать стадии контактирования и регенерации катализатора периодического процесса, проводить параметрическую идентификацию математических моделей, определять оптимальные режимы проведения процесса.
Комплекс программ принят к внедрению в ВДИИКА.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях МИХМа, на научном" семинаре кафедры "Техническая кибернетика и автоматика" МИХМ в 1990 - 1992 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, список которых приведен в заключительной части автореферата.'
Структура 2 объем работы. Диссертация состоит из введения.
шести глав, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, содержит 42 рисунка и 16 таблиц. Список литературы Еключает 73 наименования. Приложение объемом 2 машинописные страницы.