СТАТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РЕКТИФИКАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДВИЖНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙАктуальность. Решена актуальная задача многокритериальной статической оптимизации процессов ректификации с использованием подвижных управляющих воздействий, которые заключаются в изменении места ввода сырья в колонну, а также исследована эффективность их использования при различных статических режимах процесса.Цель работы -повышение производительности процесса ректификации и снижение энергетических затрат на его ведение путем использования при управлении процессом подвижных управляющих воздействий и многокритериального подхода к расчету их оптимальных величин.Метод. Предложены методы расчета оптимальной тарелки питания совместно с расчетами оптимальных величин традиционных управляющих воздействий -расхода пара в куб колонны и выхода целевого продукта -на основании критериев максимизации производительности и минимизации энергозатрат с использованием нормализованного критерия оптимизации. Расчеты проводятся с использованием нелинейной математической модели процесса, описывающей процессы тепло-и массообмена на каждом контактном устройстве установки. Расчет оптимальной точки на границе рабочей области ректификационной колонны в координатах традицион-ных управляющих воздействий предложено вести методом секущих. Так как величина искомого подвижного управляющего воздей-ствия может принимать только дискретные, целочисленные значения, то для решения оптимизационной задачи предложен метод сканирования.Результаты. Разработанный оптимизационный метод использовался для расчетов оптимальных статических режимов ректифика-ционной колонны для разделения смеси метанол-вода при изменении значений параметров модели в широких пределах. Доказана экстремальная зависимость от величины подвижного управляющего воздействия как частных критериев, так и нормализованного критерия оптимизации. Результаты моделирования показали, что достигаемое использованием подвижных управляющих воздействий повышение производительности составляет 1-5% при экономии тепла в кубе колонны на 6-8%.Выводы. Проведенные исследования доказали эффективность многокритериального подхода к решению задачи статической опти-мизации процессов ректификации с использованием подвижных управляющих воздействий, что позволяет использовать его на практи-ке. Предложенные методы статической оптимизации применимы для процессов многокомпонентной, сложной ректификации. Дальней-шие исследования в данном направлении заключаются в разработке методов и алгоритмов статической оптимизации процессов ректи-фикации с использованием непрерывных подвижных управляющих воздействий, подвижных воздействий с двумя степенями свободы, в моделировании переходных процессов в ректификационных колоннах при подвижном управлении.Ключевые слова: процесс ректификации, подвижное управление, многокритериальная статическая оптимизация.НОМЕНКЛАТУРА D -мольный расход дистиллята, кмоль/ч; F -мольный расход питания, кмоль/ч; L -мольный расход жидкой фазы, кмоль/ч; Nf -номер тарелки питания; P -давление, МПа; Q -расход тепла...

Ан от а ц і я . Об'єкт. Системи автоматичного керування процесами ректифікації, що забезпечують екстремальні показники якості функціонування колони використанням рухливих керуючих впливів і нелінійної прогнозуючої моделі. Предмет. Метод оптимізації процесу ректифікації використанням неперервних рухливих керуючих впливів, що полягають в перерозподілі потоку живлення між контактними пристроями апарату. Мета. Розробка методу розрахунку оптимальних керуючих впливів на процес багатокомпонентної ректифікації, в тому числі і неперервних рухливих, що забезпечують оптимальні режими роботи колон за критеріями максимізації продуктивності і мінімізації енерговитрат. Результати. З використанням моделі статики розраховано концентраційні профілі колони для поділу продуктів синтезу метилтретбутилового ефіру (МТБЕ) і доведено, що перерозподілом потоку живлення між двома контактними пристроями можливо суттєво впливати на статичні характеристики апарату, а якість цільового продукту екстремально залежить від величини коефіцієнта перерозподілу. Обґрунтовано вибір тарілок живлення з урахуванням критеріальних втрат на контактних пристроях колони. Вирішено задачу оптимізації процесу багатокомпонентної ректифікації за нормалізованим критерієм, що одночасно враховує продуктивність процесу і енерговитрати на його ведення. Обраний критерій від величини неперервного рухливого впливу залежить екстремально, що визначає існування і однозначність вирішення оптимізаційної задачі. Висновки. Доведено, що використання неперервних рухливих впливів дозволяє забезпечити режими роботи колони, які недосяжні в класі традиційних або дискретних, і підвищити техніко-економічні показники процесу в порівнянні з випадками повної подачі живлення на будь-яку з тарілок. Результати проведених досліджень можуть використовуватись при вирішенні задач проектування та оптимізації режимів роботи ректифікаційних апаратів, при побудові систем екстремального автоматичного керування процесами ректифікації. К лю чов і с лов а : ректифікація, оптимізація, рухливе керування, перерозподіл живлення, тарілка живлення, статичні характеристики, нормалізований критерій, продуктивність, енерговитрати.

No abstract

Підвищення якості керування об'єктами з розподіленими параметрами, до яких відноситься процес ректифікації, можливо досягти використанням рухливих впливів. Відомо, що переміщення за висотою колони точки подання живлення або перерозподіл даного потоку між двома контактними пристроями апарату дозволяє забезпечити недосяжні традиційним керуванням техніко-економічні показники стаціонарних режимів. При цьому перехідні процеси в колоні при використанні рухливих впливів залишалися недослідженими. У статті розроблено математичну модель динаміки процесу ректифікації, що враховує рухливі керуючі впливи, а також досліджено особливості динамічних режимів роботи колони при їх використанні. В моделі передбачено можливість реалізації різних за формами і інтенсивностями збурень і керуючих впливів за декількома каналами одночасно або у визначені моменти часу. Модель дозволяє проводити розрахунки процесів багатокомпонентної і складної ректифікації, може використовуватися при моделюванні пускових режимів. Процес ректифікації внаслідок використання рухливих впливів виходить зі стану динамічної рівноваги. Встановлено, що новий стаціонарний режим досягається регулюванням тиску наверху колони, рівнів в ємностях для збору кубового залишку і дистиляту. Запропоновано використання ПІД-регуляторів з впливами на витрати холодоагенту в конденсатор і продуктів поділу. Динамічна модель процесу доповнена описом даних контурів автоматичного регулювання. З використанням розробленої моделі проведено обчислювальні експерименти на прикладі колони для поділу суміші метанол-вода. Доведено, що перехідні процеси при використанні рухливих керуючих впливів на процес ректифікації характеризуються допустимими показниками якості.

No abstract