Содержание к диссертации
Введение
Глава I Литературный обзор 8
1.1 Методы утилизации углеводородсодержащих отходов 8
1.1.1 Термические методы 8
1.1.1.1 Сжигание 9
1.1.1.2 Огневая регенерация 11
1.1.1.3 Электроогневое сжигание 12
1.1.1.4 Газификация 12
1.1.1.5 Пиролиз 13
1.1.1.6 Переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы 15
1.1.1.7 Крекинг 17
1.1.2 Химические методы 32
1.1.3 Биохимические методы 3 2
1.1.4 Физико-химические методы : 3 5
1.2 Складирование промышленных отходов в поверхностных хранилищах 37
1.3 Применение микроволн в промышленности 38
1.3.1 Механизм сверхвысокочастотного нагрева 38
1.3.2 Сверхвысокочастотные нагревательные установки 40
Заключение из литературного обзора 49
Глава II. Экспериментальное исследование переработки углеводородсодержащих отходов с использованием СВЧ-излучения 50
2.1 Актуальность разработки эффективной технологии переработки отходов 50
2.2 Углевод ородсодержащие отходы нефтехимических производств как объект исследования 50
2.3 Физико-химическая характеристика отходов 51
2.3.1 Отходы ЗАО «Каучук» с полигона «Михайловский» 51
2.3.2 Отходы ЗАО «Каучук» с полигона «Цветаевский» 53
2.4 Исследование физико-химических превращений углеводородсодержащих отходов с использованием СВЧ-излучения и термотрансформаторов 55
2.4.1 Сравнение методов нагрева углеводородсодержащих отходов 55
2.4.1.1 Нагрев углеводородсодержащего отхода традиционным способом 56
2.4.1.2 Нагрев углеводородсодержащего отхода действием СВЧ - поля с применением термотрансформатора 58
2.4.1.3 Нагрев углеводородсодержащего отхода действием СВЧ - поля без термотрансформатора 60
2.4.2 Изучение влияния термотрансформаторов-катализаторов на химическое преобразование углеводородсодержащих отходов в электромагнитном поле 63
2.4.2.1 Преобразование углеводородсодержащих отходов в СВЧ-поле с различными видами катализаторов 64
2.4.2.2 Преобразование углеводородсодержащих отходов в СВЧ-поле без термотрансформаторов 64
2.4.3 Влияние механических примесей на процесс переработки углеводородсодержащих отходов в СВЧ- поле 74
Глава III. Разработка технологии переработки углеводородсодержащих отходов с использованием СВЧ-излучения 77
3.1 Разработка методики определения термокинетических параметров процесса разделения отхода на фракции 78
3.2 Разработка адаптивной технологии переработки углеводородсодержащих отходов с использованием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения на примере утилизации отходов ЗАО «Каучук» полигона «Цветаевский» 89
Выводы 104
Список литературы 105
- Термические методы
- Складирование промышленных отходов в поверхностных хранилищах
- Углевод ородсодержащие отходы нефтехимических производств как объект исследования
- Разработка адаптивной технологии переработки углеводородсодержащих отходов с использованием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения на примере утилизации отходов ЗАО «Каучук» полигона «Цветаевский»
Введение к работе
Существующие предприятия по утилизации углеводородсодержащего сырья все более стремятся к максимально глубокой переработке. При весьма широком и все увеличивающемся спектре получаемой продукции, с учетом одинаковой углеводородной природы нефтехимического сырья, можно утверждать, что имеются значительные возможности по развитию и унификации утилизационных технологий. Разработка технологий переработки высокой универсальности весьма актуальна, поскольку решаются как экономические, так и экологические проблемы.
Конечно, как на каждый побочный продукт нельзя поставить свою технологию переработки, так и в случае разветвленной технологической сети нельзя создать единую технологию переработки всех видов отходов или побочных продуктов. Следовательно, необходимо группировать отходы прежде всего по признаку схожести химического состава и для каждой группы иметь адаптированную к любым вариантам количественных соотношений отходов в ней технологическую схему. Такая адаптированная к определенному, но достаточно широкому спектру химического состава отходов технология должна отвечать определенным требованиям:
прежде всего, использовать источник энергии с широким диапазоном, малоинерционный и легко управляемый;
приводить к получению продукции стабильно длительного спроса или вписываться в технологические циклы предприятий;
не оказывать негативного влияния на окружающую среду;
в случае сокращения или расширения сырьевой базы адаптироваться к составу и мощности сырьевого потока.
Значительный потенциал заложен в использовании для обработки различных сред явления нагрева веществ в электромагнитном излучении СВЧ-диапазона, которое позволяет применить технологические среды с достаточной диэлектрической проницаемостью как накопители энергии СВЧ-поля для их саморазложения, катализа или передачи тепла. В этой связи исследование воздействия СВЧ-излучения на отходы нефтехимии для создания адаптированной
5 к широкому спектру состава отходов технологической схемы является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы состоит в исследовании закономерностей переработки углеводородсодержащих отходов с твердыми включениями в СВЧ-поле с использованием термотрансформаторов и разработка адаптивной технологии переработки углеводородсодержащих отходов нефтехимии.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-изучение изменения физико-химических свойств исходных отходов под действием СВЧ-излучения;
-проведение и анализ результатов лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний процесса разделения углеводородных отходов на фракции, а также последующей деструкции тяжелых остатков под действием СВЧ-излучения;
-подбор оптимальных условий проведения пиролиза тяжелых остатков под действием СВЧ-излучения;
-исследование влияния различных механических примесей- в отходах на -протекание процесса;
-подбор отработанных промышленных катализаторов, интенсифицирующих предлагаемый процесс с использованием СВЧ-излучения;
-выбор конструкции реакционного устройства для проведения процесса переработки углеводородсодержащих отходов в СВЧ-поле.
Научная новизна работы
-Разработана технология переработки углеводородсодержащих остатков, адаптирующаяся к изменению состава сырья и к технологиям-потребителям с применением малоинерционного реакционного устройства с широким диапазоном теплового воздействия за счет СВЧ-поля.
-Впервые осуществлено термокаталитическое превращение сложной смеси кубовых остатков нефтехимического производства на отработанных катализаторах дегидрирования в СВЧ-поле.
-Найдено, что содержащиеся в отходах и специально введенные диэлектрики могут служить эффективными термотрансформаторами СВЧ-
излучения и катализаторами деструкции отходов.
Практическая ценность
Практическая ценность работы заключается в создании технологии переработки углеводородсодержащих отходов нефтехимического производства с замкнутым циклом по углеводородной составляющей и использованием отработанного катализатора.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на IX Международной научно-практической конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений» (Самара, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров» (Уфа, 2006), X Международной конференции «ПРОТЭК 07» (Москва, 2007).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 статей в периодической печати ВАК, тезисы 9 докладов.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и выводов, содержит 114 страниц машинописного текста, в том числе 21 рисунок, 18 таблиц, список использованных источников из 118 наименований.
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность работы, ее научная и практическая значимость, сформулированы основные цели и задачи исследований.
В первой главе дан краткий анализ современного состояния проблем в области переработки углеводородсодержащих отходов нефтехимии и нефтепереработки. Проанализированы зарубежные и отечественные публикации, патенты, связанные с вопросами совершенствования процессов переработки отходов данного вида. Описан механизм СВЧ-нагрева веществ, показаны основные электрофизические характеристики материалов, влияющие на скорость
7 их нагрева в СВЧ-поле.
Во второй главе приводятся результаты экспериментальных исследований по интенсификации процессов фракционирования и последующей деструкции углеводородсодержащих отходов за счет применения СВЧ-излучения.
В третьей главе приведено обсуждение результатов исследований, рассмотрены вопросы разработки адаптивной технологии переработки углеводородсодержащих отходов с использованием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения на примере утилизации отходов ЗАО «Каучук» полигона «Цветаевский». Предложена структурная схема адаптивного управления по рассогласованиям параметров процесса переработки углеводородсодержащих отходов.
Термические методы
Основными видами термического воздействия являются: сжигание, газификация, пиролиз, нагревание на воздухе, в вакууме и т.д. Термические методы обычно включают несколько стадий: -предварительная, в том числе реагентная обработка; -высокотемпературная обработка; -многоступенчатая очистка газов; -теплоиспользование; -получение побочных органических (газ, топливо) или минеральных продуктов (оксиды, цемент, минеральные соли) [36].
Наибольшее распространение получили три метода (сжигание, газификация, пиролиз). Их существенное отличие друг от друга заключается в количестве используемого кислорода. Так, сжигание горючих отходов проводят в окислительной атмосфере, газификацию - в частично окислительной, пиролиз -в неокислительной (без доступа воздуха). Окислительная, нейтральная, восстановительная атмосфера или ее отсутствие (вакуум) характерны также и для термических способов переработки негорючих отходов [8, 40].
Сжигание - наиболее используемый отработанный способ, относится к окислительным термическим процессам аутогенного характера, когда теплоты, выделяемой при окислении, достаточно для поддержания горения и дополнительного топлива для этого не требуется [48].
Углеводородсодержащие отходы, которые нельзя регенерировать, подвергаются сжиганию. При горении таких отходов, содержащих значительное количество воды, происходят сложные химические процессы, связанные с испарением воды и наличием ее паров в зоне пламени. Это повышает скорость горения отходов вследствие увеличения количества активных центров, каковыми являются положительно и отрицательно заряженные ионы, образующиеся в результате диссоциации воды. Появление в зоне пламени обводненного топлива большого числа активных центров (атомарного водорода и гидроксила) во много раз ускоряет реакцию окисления топлива. Вода не только является инициатором реакции, но и участвует в протекании самих реакций. Это подтверждается изменением интенсивности свечения пламени, которое наблюдается с увеличением содержания воды в смеси. При сжигании обводненных топлив уменьшается дымление, которое является следствием дефицита кислорода в зоне протекания реакции [39, 48].
Этот метод осуществляется в печах различных конструкций при температурах не менее 1200С. Однако в результате сгорания органической части отходов образуются такие вредные токсичные вещества, как диоксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоль, оксид углерода, бенз(а)пирен и диоксины, которые могут попадать в окружающую среду. Зола накапливается в нижней части печи и периодически вывозится на полигоны для захоронения или используется в производстве цемента [26].
Достоинством методов сжигания является то, что они не нуждаются в организации шламового хозяйства. Основным полезным продуктом сжигания отходов являются обычно тепло отходящих газов, используемых как В ЭР для выработки пара, электроэнергии, горячей воды для производственных и бытовых нужд [51].
Методы сжигания нельзя использовать для переработки отходов, если последние содержат фосфор, галогены, серу. В этом случае могут образовываться продукты реакции, например диоксины и фураны, по токсичности во много раз превосходящие исходные газовые выбросы [38, 48]. Для методов сжигания используется громоздкое, сложное в обслуживании оборудование, высока стоимость очистки отходящих газов, область их применения ограничивается свойствами продуктов реакции.
Для обезвреживания углеводородсодержащих отходов можно использовать вращающиеся печи, позволяющие организовать перемешивание отходов. Вращающаяся печь представляет собой цилиндрическую конструкцию, стенки которой облицованы термостойким материалом. Они монтируются горизонтально с небольшим уклоном. Обычно отношение длины к диаметру составляет от 2:1 до 10:1, а скорость вращения 1-5 об./мин, температура горения 850-1650С, время конверсии - от нескольких секунд до нескольких часов, в зависимости от вида химических отходов. Негорючая часть отходов перемещается вдоль наклонной печи и после охлаждения водой выводится в специальные контейнеры.
Вращающаяся печь может иметь дополнительную камеру сгорания, в которой поддерживается температура 820-890С и дожигается несгоревшая часть углеводородов. Воздушный поток, проходящий через обе камеры сгорания, создается вентилятором, который устанавливается за влажной скрубберной установкой очистки продуктов сгорания [8, 28].
Кроме печей используют, например, турбобарботажные установки типа "Вихрь", с ограниченной производительностью до 1 т/ч. Температура сжигания 800-1100С. Установка снабжена системой утилизации тепла и очистки дымовых газов от аэрозоля и тумана из жидких нефтепродуктов и смол [48].
В основу этого метода положен процесс высокотемпературного разложения и окисления токсичных компонентов отходов с образованием практически нетоксичных или малотоксичных дымовых газов и золы. При использовании данного метода возможно получение ценных продуктов: отбеливающей земли, активированного угля, извести, соды и др. материалов. В зависимости от химического состава отходов дымовые газы могут содержать SOx, Р, No, H0SO4, НС1, соли щелочных и щелочноземельных элементов, инертные газы.
Огневая регенерация предназначена для извлечения из отходов производства реагентов, используемых в этом производстве, или восстановления свойств отработанных реагентов или материалов. Этой разновидностью огневого обезвреживания достигается не только природоохранные, но и ресурсосберегающие цели.
Для достижения требуемой санитарно-гигиенической полноты обезвреживания отходов необходимо, как правило, экспериментальное определение оптимальных температур, продолжительности процесса, коэффициента избытка кислорода в камере горения, равномерности подачи отходов, топлива и кислорода [26]. Протекание процесса обезвреживания в неоптимальных условиях приводит к появлению токсичных компонентов в продуктах сгорания и, в первую очередь, в дымовых газах.
НПО «Техэнергохимпром» разработаны камерные, барабанные, циклонные, комбинированные печи, используемые в зависимости от состава, физико-химических свойств и агрегатного состояния отходов. Разработан дожигатель, предназначенный для обезвреживания газовых выбросов, содержащих органические вещества с концентрацией не более 10 г/м . После полного обезвреживания содержание в выбросах СО не более 40 мг/м , NOx не более 10 мг/м3 [26].
Складирование промышленных отходов в поверхностных хранилищах
Кроме переработки отходов существует возможность их захоронения на полигонах. Полигонное захоронение накопленных отходов с потерей их ресурсной ценности - наименее приоритетное направление обращения с отходами. Учитывая постоянно существующую опасность загрязнения окружающей среды при подземном захоронении токсичных отходов, полигонный метод складирования следует рассматривать как вынужденную меру, имеющую ограниченное применение только для токсичных отходов. Нужно иметь в виду, что защита окружающей среды от загрязнения промышленными отходами в широких масштабах должна решаться путем внедрения малоотходных, безотходных технологий в каждое производство, а утилизацией компонентов промышленных отходов в готовый продукт по принципу: отходы одного производства являются сырьем для второго производства [80, 91].
Применение СВЧ электромагнитных волн в качестве теплоносителя для. ... нагрева тел различной природы является одним из способов повышения эффективности нефтехимических процессов. Снижение энергозатрат/ и-времени; г%:; увеличение экологической безопасности стимулируют исследования применения "? СВЧ электромагнитных волн в химической технологии как на стадии реакционных превращений, так и в процессах разделения.
Электромагнитное поле, проникая в объект, взаимодействует с заряженными частицами и вызывает их колебания, что в свою очередь создает излучение этих заряженных частиц. Совокупность таких микроскопических процессов приводит к поглощению энергии поля в объекте. Микроволновая область электромагнитного спектра лежит между инфракрасным излучением и радиочастотами и соответствует длине волны от 1 см до 1 м (частоты от 30 ГГц до 300 МГц соответственно) [42, 69]. Волны с длинами расположенными между 1 см и 25 см широко используется в работе радаров, оставшийся ряд длин волн используется телекоммуникациями. Для того, чтобы не создавать помех в эфире бытовые и промышленные микроволновые нагреватели работают в интервале 12,2 см (2,45 ГГц) или 33,3 см (900 МГц) и для предотвращения утечки излучения снабжаются защитой. При поглощении электромагнитной энергии в веществе возникают объемные источники тепла, обусловленные как токами проводимости, так поляризационными процессами [6]. В неидеальных диэлектрических системах главную роль играет диэлектрическая поляризация (атомная, электронная, ориентационная и структурная). При рассмотрении СВЧ нагрева технологических сред в электромагнитном поле СВЧ диапазона, в общем случае, необходимо учитывать тепловыделение при протекании токов проводимости и тепловыделение, вызванное поляризацией среды. Основной характеристикой диэлектрического вещества при взаимодействии его с электромагнитным излучением является диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная). Если материал структурно неоднороден, то в нем возникает, так ;.-.-называемая структурная поляризация (поляризация Максвелла — Вагнера). В средах с выраженными магнитными свойствами, характеризуемыми "Л относительной магнитной проницаемостью р., на механизм нагрева наряду с диэлектрической поляризацией существенное влияние оказывает- магнитная -поляризация. Другой важной характеристикой, которую приходится учитывать при проведении различных превращений в СВЧ поле - это глубина проникновения.
Нахождение глубины проникновения требует знания электрофизических свойств веществ, а именно, для общего случая, действительной и мнимой части диэлектрической и магнитной проницаемости, а также проводимости среды. Нахождение этих величин является достаточно трудоемкой задачей, поэтому при рассмотрении различных систем, применяемых в технологии, практически всегда, сложных по своему химическому составу и имеющих значительную физическую неоднородность, необходимо проведение специальных экспериментов по нахождению глубин проникновения электромагнитного излучения в данные системы.
Темп нагрева веществ в электромагнитном поле зависит так же и от мощности воздействующего СВЧ-излучения. Влияние приложенной мощности на темп микроволнового нагрева показано на рисунке 6 (на примере нагрева углеводородной среды 1-пропанола).
Углевод ородсодержащие отходы нефтехимических производств как объект исследования
В качестве объекта наших экспериментальных исследований были выбраны углеводородсодержащие отходы ЗАО «Каучук» (г. Стерлитамак), складированные на участках полигонов «Михайловский» и «Цветаевский», в связи с тем, что они в своем составе имеют практически весь типичный спектр химических соединений, характерный для кубовых остатков и шламов нефтехимии, а также представляют реальную экологическую проблему для Стерлитамакского промышленного региона республики Башкортостан, одного из крупнейших в Российской Федерации. Участок захоронения отходов ЗАО «Каучук» состоит из 4-х земляных котлованов, каждый из которых заполнен пастообразными смолами, с производств бутадиеновых, изопреновых каучуков и латексов, сыпучими отходами отработанных катализаторов. Физико-химическая характеристика складированных на полигоне «Михайловский» отходов ЗАО «Каучук» приведена в таблице 3.
В результате совместного хранения отходов различной кислотности, щелочности, химической активности происходит смешение отходов друг с другом. Поэтому в случае забора отхода на переработку предугадать состав и рассчитывать на равномерность концентраций различных веществ в разных местах котлована не приходится. Это одна из причин того, что до настоящего времени для таких захоронений не найдено кардинального решения по утилизации. Решение проблемы нам видится в создании реакционного устройства с подводом энергии через СВЧ-поле, которое может адаптироваться к любому составу отходов. Основная задача эффективного использования предлагаемого устройства будет заключаться в выборе оптимального режима подвода энергии в реактор и ее трансформации в тепловую, обеспечивающую высокий уровень теплопередачи из-за объемного нагрева технологических сред в СВЧ-поле [12, 13].
Отходы ЗАО «Каучук» с полигона «Цветаевский» Полигон «Цветаевский», участок ЗАО «Каучук», эксплуатируется с 1974 года. На его территории накоплено 25000 т углеводородсодержащих отходов, с производств второй и третьей очереди завода. Состав отходов приведен в таблице 4. Пропорциональности в соотношении отходов при захоронении (складировании) не наблюдалось, поскольку производства работали неритмично, а часть данных отходов вывозилась с целью передачи другим организациям в виде товарного продукта «адсорбента Л», используемого для сжигания в печах котельных установок в сельской местности. Не исключены и перераспределения в составах за счет фазовых переходов, экстракционных процессов, испарения, тем более что температура хранения меняются сообразно сезонным колебаниям, а герметичность обеспечивается лишь покрытием от осадков, «дыхание» же резервуаров через крышки люков без уплотнителей свободное.
Таким образом, как в случае «Михайловского» захоронения отходов в необорудованный котлован, так и в специально спроектированном «Цветаевском» захоронении при извлечении отходов на переработку мы будем иметь дело с колебаниями в составе каждой выгрузки как в части углеводородной составляющей, так и неорганической, а рассчитать величины колебаний состава сложно. Поэтому, чтобы судить о превращениях отходов в СВЧ-поле, необходимо будет ориентироваться на обратную реакцию системы, т.е. на скорость поглощения смесью отходов подводимой к ним энергии и на динамику отгона углеводородсодержащих фракций.
Исследование сосредоточено на единственно приемлемом способе воздействия на столь сложную органо-неорганическую смесь - тепловом воздействии, поскольку извлечь органическую составляющую другими способами (экстракция, отстой и т.д.) очевидно невозможно. Стратегия такова, что сначала надо воспользоваться летучестью органической фазы, нагревая смесь. При этом вместе с легкой частью будет испаряться и влага. Далее, ориентируясь на структуру испаренных фракций, их следует отделять друг от друга в зависимости от возможности использования в виде сырья или полупродуктов производств (прежде всего производств ЗАО «Каучук»).
Остаток, который после испарения углеводородсодержащей составляющей будет ещё более вязким и содержащим большее, чем в исходном отходе количество неорганических включений, наиболее эффективно направить на компаундирование в асфальтовую смесь для дорожного строительства.
В случае, если переработка отогнанных тепловым воздействием, жидких углеводородсодержащих отходов не окажется возможной (по организационным, техническим или каким-либо другим причинам) можно будет использовать"1 «жесткую» переработку, которая потребует больших затрат энергии.
В этом случае нужно использовать термокаталитическое превращение с регулируемой глубиной, вплоть до коксообразования. Такая адаптация основного реакционного устройства переработки углеродсодержащих отходов как к изменяемому составу сырья, так и к потребности в продуктах, позволяет говорить об адаптивной технологии переработки отходов в СВЧ-поле.
Разработка адаптивной технологии переработки углеводородсодержащих отходов с использованием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения на примере утилизации отходов ЗАО «Каучук» полигона «Цветаевский»
Современные решения по переработке отходов ряда производств нефтехимической промышленности подразумевают собой разработку специфичных технологий, конструкций аппаратов, требующих значительных затрат ресурсов и времени, что в условиях рыночного спроса на продукцию и изменения приоритетов требует более экономически эффективных решений. Не последнюю роль здесь играет обеспечение быстрой переналадки и перенастройки оборудования с сохранением высокой производительности и экологической чистоты производств.
Одним из приемлемых подходов является разработка новых более универсальных технологических, конструктивных, управленческих решений, " - " способных обеспечить адаптацию оборудования к разному по свойствам сырью, режиму работы, выходу целевых продуктов. .; В основе предлагаемой технологии следует заложить исследованный выше электрофизический способ воздействия на технологическую- среду. В отличие от традиционного нагрева реакционной массы при каталитическом крекинге, гидрокрекинге, коксовании, висбрекинге применение энергии СВЧ-излучения как это было показано в наших экспериментах имеет существенные достоинства: отсутствие традиционного теплоносителя обеспечивает малоинерционность регулирования, скорость нагрева определяется только скоростью распространения электромагнитной волны в среде, диэлектрическими свойствами среды и мощностью излучения; обеспечивается объемный нагрев сразу всего материала.
Особенности воздействия с помощью СВЧ-излучения позволяют предложить для ведения вышеназванных процессов реактор периодического действия универсальной конструкции, так как плавность регулирования мощности излучения магнетрона от малых значений до больших позволяет последовательно нагревать реакционную массу и постепенно перерабатывать многосоставное сырье, селективно получая целевые продукты. Работа реактора периодического действия происходит следующим образом: -при открытой верхней крышке реактора, сблокированной с защитой от включения магнетрона, в него с помощью специального транспортера загружается нефтесодержащее сырье; —по достижении перерабатываемой массой определенного уровня срабатывает остановка транспортера, и подача сырья прекращается; —затем включается заполнение реактора катализатором до определенного уровня, после окончания процесса загрузки верхняя крышка закрывается, и включается магнетрон на определенную мощность; -СВЧ-излучение начинает воздействовать на твердое вещество — катализатор, который нагревается и передает тепло сырью; —при достижении заданной температуры присутствие катализатора начинает значительно ускорять реакцию, что приводит к образованию лёгких углеводородов, которые выводятся из реактора; -увеличивая дискретно мощность СВЧ-излучения, можно последовательно добиться вовлечения в реакции максимального количества присутствующих углеводородсодержащих материалов, а получаемые легкие углеводороды селективно выводятся из реактора по видам продуктов на основе изучения состава среды газоанализатором.
Функциональные способности реактора будут определяться особенностями системы управления, собирающей информацию о состоянии технологического объекта и определяющей режимы работы, а также алгоритмы поведения отдельных узлов и устройств. Основной сложностью при организации управления вышеназванными процессами является нестабильность физико-химических характеристик сырья, что затрудняет как построение математической модели, так и задание эмпирических зависимостей. Выходом из данной ситуации было бы использование адаптивной системы управления, учитывающей реальное состояние системы и оказывающей необходимые управляющие воздействия.
Кроме того, эти датчики обладают низкой надежностью. Эти обстоятельства существенно сдерживают развитие адаптивных систем управления. Для них требуются большие затраты по реконструкции технологического оборудования. В условиях действующего технологического процесса внедрение таких систем связано с большими простоями технологического оборудования и снижением объема выпускаемой продукции.
Предлагаемая программная реализация адаптивного управления по рассогласованию позволит организовать адаптивное управление без дополнительного датчика обратной связи сигнала адаптации. Это обеспечивается тем, что в качестве сигнала адаптивного управления выбрана величина рассогласования в следящей системе за определенным технологическим параметром S. С этой целью задается допустимая величина рассогласования є, с которой сравнивается текущее значение рассогласования технологического параметра. Если текущее значение є єЗЕШ, то заданное в программе значение S уменьшится на заданную дискрету А. Если є езац, то наоборот заданная дискрета А прибавляется к S. Благодаря двум указанным противоречивым тенденциям система адаптивного управления поддерживает текущее значение технологического параметра на уровне S заданное. Логическая схема данного алгоритма представлена на рисунке 17. Достоинством данного способа является то, что весь алгоритм реализован программно, то есть для внедрения данного способа адаптивного управления не требуется изменение конструкции технологического оборудования. Внедрение этого способа сводится к разработке специального драйвера адаптивного управления, который включается в состав задач микропроцессора и обрабатывается в каждом периоде таймерного прерывания. Алгоритм адаптивного управления по рассогласованию можно представить в виде унифицированного модуля блока адаптации. Схема такого модуля имеет вид, представленный на рисунке 18. На вход блока адаптации подаются следующие сигналы: заданное значение регулируемой величины ф3, заданное значение рассогласования єзад, дискрета изменения управляемой величины А, текущее значение рассогласования є.
