КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Задачи управления установками
Производство этилена как объект управления Установку для производства этилена [23] можно рассматривать как сложную систему, состоящую из трех подсистем – пиролиза, газоразделения и переработки пироконденсата. Соединение подсистем по материальным потокам - последовательное, т.е. получаемый в предыдущей подсистеме промежуточный продукт является сырьем для следующей подсистемы. Связь между подсистемами «жесткая», т. е. без промежуточных емкостей. В подсистеме пиролиза включение основных технологических аппаратов параллельное, в остальных подсистемах – последовательно-параллельное. Все три подсистемы характеризуются наличием рециклов, причем наибольшее число рециклов имеет подсистема газоразделения. Рециклы между подсистемами отсутствуют. Качество основной товарной продукции (этилена и пропилена) формируется в подсистеме газоразделения, качество побочной продукции – в подсистемах газоразделения и переработки пироконденсата. В подсистеме пиролиза качественные показатели основной и побочной продукции не формируются, однако от содержания этилена и пропилена в пирогазе зависит производительность последующих подсистем. Сырьем для подсистемы пиролиза является бензин (или смесь бензинов), поступающий с других установок предприятия. Затраты по сырью составляют до 90–95 % от суммы затрат по входным продуктам. Каждая подсистема содержит большое количество основного и вспомогательного технологического оборудования, режимы работы которого в значительной степени определяют производительность установки в целом и качественные характеристики получаемых продуктов. Каждая подсистема автономна в рамках ограничений, накладываемых на систему в целом. Это позволяет сформулировать частные (локальные) задачи управления каждой подсистемой, подчиняющейся задаче управления системой в целом. Установку для производства этилена по материальным потокам можно рассматривать как систему с одним входом (сырье с расходом S o) и несколькими выходами, в первом приближении двумя (товарные продукты – этилен и пропилен с производительностью G эт и G пp). Каждый выходной поток характеризуется одним основным качественным показателем – чистотой товарного продукта (для этилена – К эт и для пропилена – К пр). Ограничения к задаче управления системой можно сформулировать в общем виде следующим образом: G эт ³ G оэт G пр ³ G опp (7.1) К эт ³ К оэт К пр ³ К опp, где индекс «о» означает ограничения, заданные планом или вышестоящей системой. Знак «³» используется постольку, поскольку в реальных условиях точное выполнение всех плановых показателей (со знаком «=») является практически недостижимым из-за наличия случайных возмущений в объекте и неидентичности характеристик процессов выработки двух продуктов (этилена и пропилена) в одном и том же технологическом аппарате (например, в пиролизной печи). В экономическом аспекте целесообразно обеспечить минимум затрат на производство товарной продукции, которое достигается снижением энергетических затрат на технологический процесс: Э ® min, (7.2) либо уменьшением затрат по сырью S o ® min. (7.3) Задачи типа (7.1), (7.2) или (7.1), (7.3) можно рассматривать как общие для управления ХТС производства этилена, причем вторая задача более предпочтительна для нефтехимических предприятий в условиях экономии сырьевых ресурсов. Однако в практической деятельности предприятий в некоторые периоды времени встречаются ситуации, когда необходимо максимизировать выход только одного товарного продукта (этилена или пропилена) при ограниченном (заданном S зад) количестве сырья. Задача управления установкой в этом случае формулируется следующим образом: для этиленового режима S о = S зад G пр ³ G опp (7.4) К эт ³ К оэт К пр ³ К опp G эт ® max; для пропиленового режима S о = S зад G эт ³ G оэт (7.5) К эт ³ К оэт К пр ³ К опp G пр ® max. Исследования показывают, что задачи управления (7.4) или (7.5), нацеленные на максимум производительности этилена или пропилена, реализуются в подсистеме пиролиза. Основной задачей этой подсистемы поэтому является получение пирогаза с требуемым содержанием этилена и пропилена, определяющим производительность установки по товарным продуктам. Заданную чистоту товарной продукции (К эт ³ К оэт и К пр ³ К опp) получают, оптимизируя подсистему газоразделения. При этом нельзя принять условие минимизации сырья в отделении, так как выпуск товарной продукции находится в прямой зависимости от количества и состава пирогаза, получаемого в отделении пиролиза, а его выработка определяется из решения ранее сформулированной задачи (7.4) или задачи (7.5). Вместе с тем для подсистемы газоразделения характерен рост энергетических затрат с увеличением полноты разделения компонентов. Поэтому целесообразно осуществлять управление по критерию минимизации энергетических затрат подсистемы газоразделения (Э г) при выполнении заданных качественных характеристик товарной продукции, т. е. К эт ³ К оэт , К пр ³ К опp, Э г ® min. (7.6) Таким образом, задачи управления подсистемами пиролиза (7.4) и (7.5) и газоразделения (7.6) являются локальными по отношению к общей задаче управления ХТС (7.1), (7.2) или (7.1), (7.3) и вместе с тем независимыми друг от друга. При планировании выработки этилена и пропилена учитывается и количество другой, получаемой на установке продукции, например количество пироконденсата, поступающего в качестве сырья в отделение переработки пироконденсата. Данное отделение обеспечивает выделение из пироконденсата двух основных продуктов – бензола (количество G бз) и фракции С5 (количество G C5), формирование которых производится по двум независимым технологическим линиям. К фракции С5 предъявляется единственное требование – получение заданной чистоты К С5 ³ К оС5 (7. 7) Очевидно, что ограничение многовариантности возможных технологических режимов блока гидрирования, удовлетворяющих условию (7.7) можно достичь, минимизировав энергозатраты, т. е. Э гидр ® min. (7.8) Условия (7.7), (7.8) представляют собой формулировку задачи управления блоком гидрирования фракции С5, которая является локальной по отношению к задаче управления по каналу получения бензола. Секция получения бензола состоит из двух блоков – гидротермопереработки и выделения бензола. Блок гидротермопереработки обеспечивает получение промежуточного продукта, богатого содержанием бензольной фракции. Поэтому основная задача управления этим блоком – максимальное превращение бензол-толуол-ксилольной фракции в бензол: G бз ® max. (7.9) Выделение бензола заданной чистоты в блоке ректификационных колонн аналогично по характеру выполняемых технологических операций в отделении газоразделения, и по аналогии с уравнением (7.6) можно сформулировать задачу управления данным блоком в виде К бз ³ К обз ; Э бз ® min, (7.10) где индекс «бз» означает блок выделения бензола. Таким образом, подсистема переработки пироконденсата представлена тремя локальными подсистемами более низкого уровня с задачами управления – по блоку гидрирования (7.7), (7.8), по блоку гидротермопереработки (7.9) и по блоку выделения бензола (7.10). Аналогично формулируются локальные задачи управления и другими секциями пиролизного производства. Ранее при записи задач управления подсистемами для краткости были опущены ограничения на режимные параметры отдельных технологических аппаратов.
Дата добавления: 2014-10-23; Просмотров: 575; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |