Статья:

Диаграмма взаимного влияния факторов гибридной математической модели процесса каталитического риформинга

Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №17(153)

Рубрика: Технические науки

Выходные данные
Антонов О.В., Райкова Е.Ф., Кадырбердиев Р.Х. Диаграмма взаимного влияния факторов гибридной математической модели процесса каталитического риформинга // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2021. № 17(153). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/153/91811 (дата обращения: 02.03.2024).
Журнал опубликован
Мне нравится
на печатьскачать .pdfподелиться

Диаграмма взаимного влияния факторов гибридной математической модели процесса каталитического риформинга

Антонов Олег Викторович
магистрант, ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, РФ, г. Астрахань
Райкова Елена Федоровна
канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, РФ, г. Астрахань
Кадырбердиев Расул Хафизович
канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Астраханский государственный технический университет, РФ, г. Астрахань

 

Эффективное управление процессом каталитического риформинга не возможно без использования математической модели процесса, построение которой, в свою очередь, затруднено необходимостью учета не измеряемых возмущающих воздействий и изменения внутренних свойств объекта.

На рисунке 1представлена диаграмма взаимного влияния факторов (параметров) процесса каталитического риформинга, при разработке которой предпринята попытка преодолеть недостатки существующих математических моделей с неполным аналитическим описанием.

В работе над диаграммой учитывался вычислительный аспект гибридной математической модели и определялась возможность описания параметров и связей между ними с помощью аналитических выражений.

Разработанная диаграмма включает в себя:

  • - измеряемые параметры процесса, представляемые числовыми значениями.;
  • - неизмеряемые параметры, представляемые в виде нечетких множеств. Данная категория параметров отмечена на диаграмме серым фоновым цветом.

Диаграмма учитывает возможность как аналитического описания связей между отдельными параметрами, так и представление этих связей в виде матриц нечеткого отношения. В первом случае, связи изображены сплошными линиями, а во втором случае - пунктирными.

 

Рисунок 1. Диаграмма взаимного влияния факторов процесса каталитического риформинга

 

Ниже содержится краткое описание управляющих воздействий, основных режимных координат процесса и координат, характеризующих качество протекания процесса, отражённых на диаграмме.

Первая группа входных координат диаграммы включает в себя параметры, представляемые в виде численных значений:

  • Qг1 – расход топливного газа в печи первой ступени;
  • Qг2 – расход топливного газа в печи второй ступени;
  • Qг3 – расход топливного газа в печи третьей ступени;
  • QС – объемный расход сырья на входе в блок;
  • QЦК – производительность центробежного компрессора;
  • QВСГ – количество сбрасываемого ВСГ;
  • Tвх1 – температура продуктовой смеси на входе в печь первой ступени;
  • СН2 – концентрация водорода в ВСГ;
  • ρс – плотность сырья.

Вторую группу входных координат составляют параметры, представляемые в виде лингвистического описания и подлежащие субъективной оценке со стороны оператора процесса риформинга:

  • АК* - активн6ость катализатора;
  • СП*1 – состояние печи первой ступени риформинга;
  • СП*2 – состояние печи второй ступени риформинга;
  • СП*3 – состояние печи третьей ступени риформинга;
  • KТГ* - качество топливного газа;
  • KС* - качество сырья.

Условия протекания процесса и получение сырья заданного качества определяют внутрисистемные параметры:

  • Tвых1 – температура продуктовой смеси на выходе печи первой ступени;
  • Tвых2 – температура продуктовой смеси на выходе печи второй ступени;
  • Tвых3 – температура продуктовой смеси на выходе печи третьей ступени;
  • МСВ/С – мольное соотношение водород/сырье;
  • λс – удельная теплота сгорания топливного газа;
  • α1 – коэффициент избытка воздуха на первой ступени;
  • α2 – коэффициент избытка воздуха на второй ступени;
  • α3 – коэффициент избытка воздуха на третьей ступени;
  • kg – коэффициент потери активности катализатора;
  • iП1 – энтальпия сырья на входе в печь первой ступени;
  • Кпот1 – коэффициент потерь тепла в печи первой ступени;
  • ΔT1 – перепад температуры в реакторе первой ступени риформинга;
  • Tвх2 – температура продуктовой смеси на входе в печь второй ступени;
  • iП2 – энтальпия сырья на входе в печь второй ступени;
  • Кпот2 – коэффициент потерь тепла в печи второй ступени;
  • ΔT2 – перепад температуры в реакторе второй ступени риформинга;
  • Tвх3 – температура продуктовой смеси на входе в печь третьей ступени;
  • iП3 – энтальпия сырья на входе в печь третьей ступени;
  • Кпот3 – коэффициент потерь тепла в печи третьей ступени;
  • ΔT3 – перепад температуры в реакторе третьей ступени риформинга;
  • ВСГ – кратность циркуляции водородосодержащего газа;
  • P – давление в реакторах.

Для упрощения структуры модели в её состав включены промежуточные переменные – «жесткость процесса» по каждой ступени. На эти переменные влияет большая группа как четких, так и нечетких координат. Жесткость по каждой ступени (Ж*1, Ж*2, Ж*3) представляется в виде нечёткого множества и совокупно определяет обобщенную жесткость процесса (Ж*), обеспечивая количественную и качественную оценку условий протекания реакций риформинга. Обобщенная жесткость, напрямую, либо опосредовано влияет на выходные координаты:

  • ОЧ – октановое число продукта;
  • Д – условный доход;
  • Q – производительность установки;
  • Т – срок службы катализатора;

Представленная в статье диаграмма может являться основой для разработки гибридной математической модели процесса каталитического риформинга, позволяющей повысить эффективность управления данным процессом.

 

Список литературы:
1. Глазов Г. И., Сидорин В. П. Каталитический риформинг и экстракция ароматических углеводородов. - М.: Химия, 1981. – 188 с.
2. Гуреев А.А., Жоров Ю.М., Смидович Е.В. Производство высокооктановых бензинов. М.: Химия, 1981
3. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтехимической промышленности. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 162 с., ил.
4. Жоров Ю.М. Изомеризация углеводородов. - М.: Химия, 1983. - с. 304.
5. Жоров Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. М.: Химия, 1978, - 213 с.