Оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.48.15091Ключові слова:
процес алкілування бензолу, математична модель, критерій оптимальності, оптимальне керування зі зворотним зв’язком, матричне диференціальне рівняння РікаттіАнотація
В даній роботі досліджувався процес алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. У виробництві алкілування бензолу найважливішим апаратом є алкілатор, який і призначений безпосередньо для алкілування за участі хлористого алюмінію. Тиск в апараті підтримується витратою газів реакції на виході з алкілатора і динамічні характеристики цього параметру в подальшому не розглядаються. Також, не розглядаються втрати в навколишнє середовище, так як корпус алкілатора був передбачений для цього і є теплоізоляція. Постійними є температури і концентрації вхідних потоків та відсутність домішок-інгібіторів. Виходячи з наведеного вище, визначальними параметрами даного процесу є концентрація алкілату на виході з алкілатора, а також температура в реакторі. Щоб досягти заданої концентрації потрібно регулювати витратою пропан-пропіленової фракції, а щоб досягти сталої температури в реакторі змінною витрати води, оскільки саме з нею відводиться значна кількість тепла. Основним збуренням, яке діє в апараті є температура охолоджуючої води на вході в алкілатор, тому що цей параметр може певною мірою коливатися. В даній роботі розроблена математична модель динаміки температури та концентрації на виході з алкілатора. Визначаються статичні та динамічні характеристики за каналами керування і збурення на основі створеної математичної моделі алкілатора. Досліджується вплив допущень на вид і характер динамічних властивостей. Досліджувалася система в просторі стану. Запропонований критерій оптимальності. Знайдене оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Синтезовано оптимальний лінійний регулятор. Даний підхід дозволив синтезувати оптимальний лінійний закон на основі застосування матричного диференційного рівняння Рікатті. Знайдено оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Наведені графічні результати дослідження.
Посилання
Белинская Н. С. Применение метода математического моделирования для поиска оптимальных технологических параметров процессов алкилирования бензола. Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2013. №1(5). С. 125-130.
Hansen N. Analysis of Diffusion Limitation in the Alkylation of Benzene over H-ZSM-5 by Combining Quantum Chemical Calculations, Molecular Simulations, and a Continuum Approach. The Journal of Physical Chemistry. 2009. № 1. P. 235–246.
Kolesnikov I.M. Kinetics of alkylation of benzene with propylene in the presence of dimethyldichlorosilan. Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2004. No 6. P. 400–411.
Han M. Intrinsic Kinetics of the Alkylation of Benzene with Propylene over β Zeolite Catalyst. Kinetics and Catalysis. 2000. No 4. P. 588–593.
Iliuta. Liquid-Phase Alkylation of Benzene with Propylene Catalysed by HY Zeolites. Chemical Engineering technology. 2001. №9. PP. 933–944.
Ramaswamy C. Modeling of Solid Acid Catalyzed Alkylation Reactors. International journal of Chemical Reactor Engineering. 2005, № 3. P.3–20.
Хлебникова Е.С., Ивашкина Е.Н., Паппел К.Х. Оптимизация процесса смешения реагентов в технологии получения этилбензола с использованием гидродинамической модели. Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2016. № 9. C. 30-35.
Khlebnikova E.S., Chudinova A.A., Buchatskaya N.I., Salischeva А.А., Nurmakanova А.Е. Increasing the Efficiency of Liquid Phase Alkylation of Benzene with Propylene Using the Method of Mathematical Modeling. Procedia Engineering. 2016. Vol. 152. P. 25-33.
Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза [Текст]: учеб. Пособие. М.: Химия, 1968. C. 239–245.
Klusta Tatyana, Kozanevych Zvenyslava, Ladieva Lesia Optimal control of benzene alkyd process by propylene in liquid phase. The Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science of the University in Bielsko-Biała. The International Scientific Conference „Engineer of XXI Century”. (Wydawnictwo Naukowe Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej, 6 grudnia 2019). Bielsko-Biała, 2019. Pages 193-200, ISBN: 978-83-66249-23-3.
Цирлин А.М. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1986. 400с.
Сухарев А.Г., Тимохов А.В.,Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.:Наука, 1986. 328с.
