АВТОМАТИЗОВАНЕ КЕРУВАННЯ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИМ ПРОЦЕСОМ ОДЕРЖАННЯ АЦЕТИЛЕНУ З МЕТАНУ

Анотація

Мета. Комплексне дослідження та вдосконалення систем автоматичного керування процесом отримання ацетилену методом окислювального піролізу метану. Робота спрямована на розв'язання задачі стабілізації виходу цільового продукту в умовах високотемпературного синтезу та мінімізацію енергоресурсів при забезпеченні максимальної безпеки виробництва.

Методика. В основу дослідження покладено системний аналіз технологічного процесу як об'єкта автоматизації. Використано методи математичного моделювання хіміко-технологічних систем (ХТС) з розробкою статичних та динамічних характеристик реакційного вузла. Для оптимізації параметрів керування застосовано класичні методи налаштування регуляторів (Циглера-Нікольса, М-кола) у поєднанні з сучасними програмними інструментами автоматичного тюнінгу (PID-Tuner). Програмна реалізація виконана з використанням об’єктно-орієнтованого підходу для створення візуального середовища моделювання.

Результати. Детально описано кінетичні особливості окислювального піролізу; розроблено багатокритеріальну математичну модель реактору, що враховує вплив температури та співвідношення реагентів (кисень/метан). Розроблено точні моделі статичних і динамічних режимів роботи системи. Створено програмний продукт, що дозволяє проводити імітаційне моделювання перехідних процесів у реакторі, а інтегровані регулятори забезпечують стабільність параметрів (температури, тиску, складу реагентів), що критично для виходу цільового продукту

Наукова новизна. Запропоновано комплексний підхід до моделювання окислювального піролізу метану, що поєднує аналітичні моделі реактору з сучасними методами синтезу систем керування. Розроблено та реалізовано програмний візуальний інтерфейс для специфічного моделювання систем з хімічними реакторами цього типу, що дозволяє оперативно реагувати на аномалії техпроцесу.

Практична значимість. Аналіз отриманих результатів показав, що методи моделювання, запропоновані в цій роботі, можуть бути використані на промисловому виробництві, що дозволяє підвищити ефективність використання сировини (метану), знизити витрати та забезпечити високий рівень безпеки через автоматичне запобігання аварійним ситуаціям. Отримані результати сприяють екологічній стійкості та економічній стабільності хімічних підприємств.