Синтез робастного регулятора в процесі алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі

Автор(и)

  • Татяна Володимирівна Клуста
  • Леся Ростиславівна Ладієва Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine
  • Роман Миколайович Дубік

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2020.217900

Ключові слова:

алкілування, каталізатор, керування, модель, робастний регулятор

Анотація

Процес алкілування є доповненням процесу каталітичного крекінгу. Саме ці процеси є одними з найважливіших у виготовленні нафтопродуктів. Тому доцільне питання підвищення ефективності виробництва та розробки системи керування для процесу алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі.

Для складання математичної моделі процесу алкілування, що враховує фізико-хімічні особливості протікання процесу, необхідно мати уявлення про його механізм. Реакції алкілування є екзотермічні і призводять до появи продуктів моно- і поліалкілування, супроводжуються побічними реакціями ізомеризації, полімеризації і деполімеризації.

При алкілуванні ароматичних вуглеводнів, зокрема, бензолу найбільше промислове значення має хлористий алюміній AlCl3, що володіє перед іншими каталізаторами рядом істотних переваг. Однак, встановлено, що у присутності AlCl3 в складі каталітичного комплексу можуть утворюватись потрійні комплекси не тільки з одним, але і з двома, трьома і так далі вуглеводними радикалами. Комплекси можуть вступати в обмінні реакції не тільки з бензолом, але і з продуктами реакції, наприклад, з діпропілбензолом, тоді відбувається процес переалкілування та виникає значна кількість побічних реакцій . Внаслідок цих реакцій змінюється значення передекспонтеціального множника та енергії активації в рівнянні Арреніуса. А активність каталізатора з часом екслуатації часто знижуєтюся і це значно впливає на кінцевий продукт.

У даній роботі фактичні значення питомої електропровідності каталізатора були унормовані на діапазон від 0 до 1.

В результаті обробки великого масиву експериментальних даних було встановлено, що підтримка активності поворотного каталітичного комплексу регулюється витратою свіжого каталізатора і в результаті залежить від витрати поворотного каталізатора, його активності, а також активності свіжого каталітичного комплексу.

Досвід застосування оптимальних систем за квадратичним критерієм якості показав їх чутливість до параметрів процесу реального об’єкта. Такі системи виявились негрубими, що приводить до втрати ними не лише оптимальності, а й стійкості і якості.

Запропоновано створення такої системи керування, яка враховувала б ці параметричні невизначеності.

Синтез робастного регулятора дозволив врахувати всі непрогнозовані збурення, які діють на процес при цьому підвищивши якість продукту, його швидкодію та оптимальне використання каталітичного комплексу. А оскільки, процеси алкілування схожі між собою то дану систему керування можна використовувати для інших математичних моделей процесу.

Біографії авторів

Татяна Володимирівна Клуста

Магістр кафедри технічних і програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».

Леся Ростиславівна Ладієва, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент кафедри технічних і програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».

Роман Миколайович Дубік

Кандидат технічних наук, програміст.

Посилання

Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза [Текст]: учеб. пособие / И. И. Юкельсон; под ред. Урывалова Н. И. М.: Химия. 1968. 848 с.

А. Б. Берберов, Д. С. Афонин, Х. Х. Борзаев та ін. // Алкилирование бензола этиленом. Башкирский химический журнал. Том 21. №1. 2014. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/alkilirovanie-benzola-etilenom/viewer.

Н. С. Белинская. 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. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-metoda-matematicheskogo-modelirovaniya-dlya-poiska-optimalnyh-tehnologicheskih-parametrov-protsessov-alkilirovaniya/viewer

E.S. Khlebnikova, A.A. Chudinova, N.I. Buchatskaya, E.N. Ivashkina, A.A. Salischeva, A.A. Gavrikov, A.E. Nurmakanova. 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.

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.

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.

Клуста Т. В., Ладієва Л. Р. Козаневич З. Я. Дослідження не прогнозованих збурень на процес алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології – 2020: Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених, аспірантів і студентів (АКІТ-2020); м. Київ, 22 квітня 2020 р. / уклад. М. В. Лукінюк. Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, Вид-во «Політехніка». 2020. 128 с.

Хлебникова Е.С., Л.С. Игнатова, Е.Н. Ивашкина. Моделирование промышленного процесса алкилирования бензола этиленом на алюмохлористом катализаторе // Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ). 2015. Т. 1. C. 228-229.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-11-27

Як цитувати

Клуста, Т. В., Ладієва, Л. Р., & Дубік, Р. М. (2020). Синтез робастного регулятора в процесі алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (3), 12–21. https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2020.217900

Номер

Розділ

ХІМІЧНА ІНЖЕНЕРІЯ