Система керування дистиляційною колоною

Актуальність роботи
Актуальність роботи полягає в тому, що керування дистиляційною колоною має велику поширенність у харчовій промисловості, нафтопереробній, та інших.
На сучасному етапі розвитку електронних систем та комплексів все більше уваги приділяється підвищенню ступеня інтелектуалізації керування, а також врахуванню умов існування людини та впровадження особливостей суб’єктивної оцінки процесів та подій у технічних системах.
Основним параметром керування дистиляційної колони, є якість готового продукту

Мета керування
Метою керування дистиляційною колоною в умовах ТОВ “Суппорт ЛТД” - є виробництво метиливого спирту

Існуючі рішення
У компанії Toyo Engineering створили схему «TAS -R», що дозволяє збільшити силу реакції парового риформінгу в адіабатичних умовах за допомогою поділу предріформера на два реактора і повернення технологічного газу в конвекційну зону установки для проміжного додаткового нагрівання
​​Схема комбінованого риформінгу, запропонований Lurgi.
Сучасні реактори, такі як ARC, розроблений Casale у співпраці з ICI (нині Johnson Matthey), а також реактор CMD, розроблений Haldor Topsøe, є оптимізованими багатошаровими охолоджуючими осьовими моделями, створеними для модернізації реакторами перших поколінь

Технологія виробництва
Синтез-газ, стискається центробіжним насосом від 1 до 5 МПа, нагрівається в теплообміннику 2, відхідними газами до 250 градусів і поступає в реактор синтезу 3. Синтез проводять при 240-260 градусах. Продукти синтезу після теплообмінника 2 охолоджуються в холодильнику 4 за допомогою охолодженої води. Сконденсирований метанол збирається в сепараторі 5, а невідреагувавший газ змішується зі свіжим синтез-газом і знову направляється в реактор синтезу. Метанол-сірець із сепаратора 5 подається в дистиляційну колону 6. В верхній частині колони відгоняють легкокиплячі домішки – головним чином демитиловий ефір і расчинні гази. Кубовий продукт з колони 6 подається на живлення колони 7. Як дистиляту з верху колони відбирається товарний метанол. У вигляді кубового продукту з колони відводиться невелика кількість суміші спиртів

Математична модель дитиляційної колони
Для створення ефективної системи керування у просторі змінних стану модель об’єкта повинна відповідати ряду властивостей:
Керованість моделі в змінних стану - властивість, яка полягає в тому, що під дією деякого керуючого впливу на протязі скінченого відрізку часу Т вона переходить з будь-якого початкового стану в стан
Відтворюваність змінних стану - властивість, коли за вимірами її вихідного сигналу y(t) на обмеженому проміжку часу [-T, 0] при заданому вхідному сигналі y(t) можна визначити початковий стан x(0).

На рисунку представлена дистиляційна колонна з багатократними відборами продуктів. Як об’єкт керування вона може розглядатись як багатовимірна система, на яку діють керуючі та збурюючі вливи

Представлена вище дистиляційна колонна описана операторною моделлю:
Схема зв’язку сигналів з сигналами має вигляд:

Розрахунок рангу матриці керованості, яка є блочною, проводиться у программі МATLAB:

В результаті розрахунків маємо rang(G)=14=n
Знайдемо ранг матриці відтворюваності для моделі, яка розглядається.
Матриця відтворюваності має вигляд:

Економічна частина
Економічний розрахунок показав що:
· Загальний приріст прибутку зросте до 167579,54 грн.
· Річний економічний ефект складе: 124426,30 грн.
Капітальні вкладення у автоматизацію у розмірі 143844,13 грн. окупляться за 0,85 років.

Охорона праці та навколишнього середовища
В розділі охорона праці та охорона навколишнього середовища були наведені заходи з техніки безпеки на підприємстві, а саме пожежна безпека, електробезпека, вимоги до технічного обладнання і т.д.
В розділі охорони навколишнього середовища були наведені середні показники викидів при виробництві метанолу, та розробки спрямовані на зниження шкідливого впливу виробництва