Мақалада ректификация процесін автоматтандырудыі заманауи әдістері келтірілген, онда автоматтандыруға бағытталған әр көрсеткіш сипатталған.
Түйін сөздер: ректификация, ректификационды колонна, автоматтандыру
В статье представлены современные методы автоматизации процесса ректификации, в которых описан каждый показатель, направленный на автоматизацию.
Ключевые слова: ректификация, ректификационная колонна, автоматизация
Ректификация процесін автоматтандыру күрделі инженерлік реттелетін параметрлердің көптігі, олардың өзара байланысы, күрделі және процестің жеткіліксіз зерттелген динамикасы. Оның үстіне, ректификационная колонна — айтарлықтай инерциялы және БҚ кешігу уақыты бар басқару объектісі.
Бүгінгі таңда ректификация процесін реттеу, автоматтандыру, бақылау және басқару мүмкіндіктері айтарлықтай кеңейді.
Ректификация процессін басқарудың мақсаты бөлінетін компоненттердің сапасын олардың ең аз шығынымен қамтамасыз ету болып табылады.
Ректификация процесін автоматтандырудың типтік шешімдеріне тоқтала өтсек:
1.Реттеу
— Бағанның жоғарғы жағының температурасын шығынды өзгерту арқылы бақылау-бұл SD процесінің тиімділік индикаторын жанама реттеу;
— Бағанның жоғарғы жағындағы булардың қысылуын реттеуде бу фазасындағы материалдық тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.
2. Технологиялық бақылау
— Шығыс ағындарының температурасы мен шығынын;
— Қысым жоғарғы және төменгі колоннаның деңгейі;
— Флегмы куба колоннаның деңгейі.
3. Сигнал беру
— барлық технологиялық көрсеткіштердің елеулі ауытқулары.
Мұнай-химия және мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі технологиялық схемалардың едәуір саны көбінесе өнімді қайта өңдеудің соңғы сатысы болып табылатын ректификациялау процесін қамтиды. Ол шамамен 50 құрайды. Кез келген мұнай-химия өндірісінің энергия шығындарының 60 % — ы [1], ал батыс мамандарының бағалауы бойынша АҚШ-та өндірілетін энергияның жалпы көлемінің шамамен 3 % — ы ректификациялау процесіне жұмсалады. Бұл технологиялық процесс бензин, керосин, дизель отыны және мазут сияқты мұнай өнімдерін өндіруде негізгі болып табылады, сондықтан дистилляциялық колонналардың оңтайлы статикалық (белгіленген) режимдерін сапалы басқару проблемасы өзекті болып табылады.
Бу, бу сұйықтығы немесе сұйық фазадағы
Бу колоннаның жоғарғы жағына көтеріліп, салқындатылады, конденсатор тоңазытқышта конденсацияланады және суару (флегма) ретінде колоннаның жоғарғы тақтасына қайта жіберіледі. Осылайша, бағанның жоғарғы бөлігінде (нығайту) булар қарсы ағынмен (төменнен жоғары) қозғалады және сұйықтық ағып кетеді (жоғарыдан төменге). Стекая төмен тарелкам, сұйықтық обогащается высококипящими компоненттері, бу көтеріледі верх бағаналар. Осылайша, бағанның жоғарғы жағынан алынған өнім қайнаған компонентпен байытылған. Бағанның жоғарғы жағынан алынған өнім дистиллят деп аталады. Тоңазытқышта жинақталған және бағанға оралған дистилляттың бір бөлігі суару немесе флегма деп аталады. Колоннаға қайтарылған флегма санының және бөлінген дистиллят мөлшерінің қатынасы флегма Саны деп аталады.
Ректификациялық бағанның текше (төменгі, айдау) бөлігінде будың жоғары ағынын жасау үшін текше сұйықтығының бір бөлігі жылу алмастырғышқа жіберіледі, нәтижесінде пайда болған бу колоннаның төменгі табақшасының астына қайтарылады.
Осылайша, баған текшесінде 2 ағын жасалады:
1 ағын — жоғарғы жағынан ағатын сұйықтық(қоректендіру аймағынан + суару)
2 ағын — бағанның түбінен көтерілген жұптар (текше бөлігі мен қуат аймағынан).
Пластиналардан жоғарыдан төменге қарай ағып жатқан текше сұйықтығы жоғары қайнаған компонентпен байытылған, ал булар оңай қайнаған компонентпен байытылған [2].
Ректификационды колонналарды басқару жүйелерінің жиі кездесетін түрлерінің ішінен шартты түрде келесі топтарды бөліп көрсетуге болады:
Қазіргі заманғы ректификация процесін басқару жүйелерінің артықшылықтары мен кемшіліктері
1) Робасты басқару жүйелері;
2) Адаптивті басқару жүйелері;
3) Нейрондық желілерді басқару жүйелері;
4) Оңтайлы басқару жүйелері;
5) Болжамды модельмен басқару;
6) Сызықтық емес процесс моделіне негізделген басқару жүйелері.
Әр түрлі қателер мен параметрлердің дәлсіздігін есепке алуға ұмтылу
басқару жүйелері реттегіштерді синтездеуге қатаң тәсілдердің тез дамуына байланысты.
Қазіргі заманғы ректификация процесін басқару жүйелерінің артықшылықтары мен кемшіліктеріне тоқтала кетсек.
— Робасты басқару жүйесі.
Артықшылықтары:
Әр түрлі қателіктер кезінде басқару жүйесінің тұрақтылығына кепілдік; контурларды босату.
Кемшіліктері:
Процестің сызықтық модельдерін қолдану; минимакс реттегіші (ең нашар жағдайға бейімделген).
— Адаптивті басқару жүйелері;
Артықшылықтары:
С параметрлердің дрейфіне бейімделу қабілеті, реттеуішті автоматты баптау; контурларды шешу
Кемшіліктері:
Үздіксіз сәйкестендіру процесі; процестің физика-химиялық мәні туралы түсініктің болмауы.
— Нейрондық желілерді басқару жүйелері
Артықшылықтары:
Басқару үшін сызықты емес модельдерді пайдалану; реттеу контурларын шешуді қамтамасыз ету.
Кемшіліктері:
Нейрондық желі процестің режимдік параметрлерін өзгертудің барлық кезеңінде алдын-ала оқытылуы керек; процестің мәні толық түсінілмейді.
— Оңтайлы басқару жүйелері
Артықшылықтары:
Жаһандық оңтайлы деңгейге жету кепілдігімен әртүрлі критерийлер бойынша (соның ішінде Экономикалық) динамикалық оңтайландыру мүмкіндігі.
Кемшіліктері:
Беллманның оперативтік принципіне сәйкес басқарудың әрбір интервалында траекторияларды таңдау кезінде ЭЕМ-ге үлкен есептеу шығындарын талап етеді, сондықтан практикада таза түрде (on-line режимде) қолданылмайды, тек off-line режимінде қолданылады.
— Болжамды модельмен басқару
Артықшылықтары:
Жаһандық оңтайлы деңгейге жету кепілдігімен әртүрлі критерийлер бойынша (соның ішінде Экономикалық) динамикалық оңтайландыру мүмкіндігі. Эмпирикалық динамикалық процесс модельдеріне негізделген;
Реттеу контурларын ашу;
Кемшіліктері:
Сызықтық модельдерді қолдану;
Процесс тұрақты деп болжау; уақытты анықтау процесін және матрицалық операциялардың көп санын қажет етеді
— Сызықтық емес процесс моделіне негізделген басқару жүйелері.
Артықшылықтары:
Процестің сызықты емес жақтарын түсіну;
Реттеу контурларының сызықты емес айырымын қамтамасыз ету;
Белсенді өтемақы кернеу;
Басқарылатын процестің стационарлық еместігіне бейімделуі мүмкін;
ПИ-реттегіш сияқты икемделеді.
Кемшіліктері:
Сызықтық модельдерді қолдану;
Процесс тұрақты деп болжау; уақытты анықтау процесін және матрицалық операциялардың көп санын қажет етеді.
Басқарылатын процесс туралы айтарлықтай білімді қажет етеді;
Реттеу процесінде динамиканы елемеу.
Әдебиет:
- Попков В. Ф. Разработка систем управления статическими режимами ректификационных установок: Дис....канд. техн. наук. — М., 1983. — 207 с.
- Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. — 2-е изд. перераб.. — Москва: Химия, 1971. — 296 с
