РАЗРАБОТКА ДИАГРАММЫ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ГИБРИДНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СТАДИИ ПРОЦЕССА КЛАУСА

Кокуев Андрей Геннадиевич1, Райкова Елена Федоровна2, Антонов Олег Викторович3, Абдулаев Чингиз Рифатович4
1ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Автоматика и управление»
2ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Автоматика и управление»
3ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматика и управление»
4ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, магистрант кафедры «Автоматика и управление»

Аннотация
Статья посвящена описанию эффективной автоматизированной системы оптимального управления каталитической стадией процесса Клауса. Проведенное исследование позволяет построить диаграммы взаимного влияния факторов в подогревателе, диаграмму влияния факторов на активность катализатора, диаграмму взаимного влияния факторов каталитического реактора, диаграмму взаимного влияния факторов каталитической стадии. Представленные в статье диаграммы могут являться основой для разработки гибридной математической модели процесса Клауса, позволяющей повысить эффективность управления данным процессом.

Ключевые слова: , , ,


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Кокуев А.Г., Райкова Е.Ф., Антонов О.В., Абдулаев Ч.Р. Разработка диаграммы взаимного влияния факторов гибридной математической модели каталитической стадии процесса Клауса // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 4 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2022/04/98070 (дата обращения: 19.06.2024).

Построение эффективной автоматизированной системы оптимального управления каталитической стадией процесса Клауса невозможно без создания математической модель, адекватной рассматриваемому объекту, и позволяющей отразить зависимость входных, выходных переменных и критерия оптимальности. При этом, основной проблемой построения математической модели данного процесса является учет не измеряемых возмущающих воздействий и изменения внутренних свойств объекта.

Все связи, включенные в состав разработанной диаграммы взаимного влияния разделяются на два типа [1]:
связи, выражаемые в количественной форме, обозначаются сплошными линиями;
связи, выражаемые в качественной форме (с применением теории нечетких множеств), обозначаются пунктирными линиями.
Существующие аналитические модели достоверно описывают зависимость компонентного состава технологического газа на выходе подогревателя  от концентраций компонентов воздуха и кислого газа на его входе . Этот показатель также зависит от температуры и расхода потоков воздуха и кислого газа (). Эти параметры образуют вектор входных переменных в составе диаграммы, приведённой на рисунке 1. Лингвистическая переменная ТА введена для учёта технического состояния технологического оборудования.
Таким образом, построение математической модели подогревателя технологического газа сводится к решению четырех подзадач: определение компонентного состава технологического газа на выходе , расчета температуры технологического газа на выходе Твых, получения оценки качества кислого газа на выходе GQвых и определение текущего состояния оборудования ТА.
Анализ каталитического реактора, как объекта управления, позволяет построить диаграмму влияния факторов на активность катализатора АС, представленную на рисунке 2.

Рисунок 1. Диаграмма взаимного влияния факторов в подогревателе

Лингвистическая переменная «качество воздуха» AQ, к источникам информации о которой относятся СH20 – содержание воды в потоке воздуха и TCR – температура в реакторе, позволяет оценить степень деструктивного воздействия.
Лингвистическая переменная «качество кислого газа» GQ, к источникам информации которой относятся TG – температура кислого газа, PG – давление кислого газа, FG – расход кислого газа и TR – лингвистическая переменная, характеризующая «температурный режим» в термическом реакторе, позволяет оценить степень влияния компонентного состава кислого газа.
Введение лингвистической переменной «температурный режим» реактора CR, к источникам информации о которой отнесены ТCR – температура в реакторе и DF – степень конверсии каталитической стадии, позволяет решить задачу выбора оптимальной температуры при данном значении активности катализатора.
Для учёта регенерации катализатора введена лингвистическая переменная «показатель успеха регенерации» SR, источником информации о котором является рассчитанная степень конверсии каталитической стадии – DF, т.е. если DF возрастает, то операция регенерации считается успешной.
На рисунке 3 представлена диаграмма, отражающая взаимосвязь производительности каталитической стадии по сере Prs с суммой выбросов серосодержащих соединений в атмосферу S, с учетом ограничений наложенных на срок службы катализатора τкат.

Рисунок 2. Диаграмма взаимного влияния факторов каталитического реактора

 

Рисунок 3. Диаграмма взаимного влияния факторов каталитической стадии

Представленные в статье диаграммы могут являться основой для разработки гибридной математической модели процесса Клауса, позволяющей повысить эффективность управления данным процессом.


Библиографический список
  1. Математическое моделирование химико-технологических процессов: учебное пособие /Н.В. Ушева, О.Е. Мойзес, О.Е. Митянина, Е.А. Кузьменко; Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014.


Все статьи автора «Антонов Олег Викторович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация