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 .gif){kind=small}
. Этот показатель также зависит от температуры и расхода потоков воздуха и кислого газа (.gif){kind=small}
). 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 .gif){kind=small}
, 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
- 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.