Задачи управления установкой для производства этилена

Анализ технологической схемы получения этилена показывает, что для проектирования следует рассматривать ее как состоящую из трех подсистем: - пиролиза, - газоразделения, - переработки пироконденсата. Соединение подсистем по материальным потокам – последовательное, продукт первой подсистемы является сырьем для последующей. Связь между подсистемами «жесткая», без промежуточных емкостей.

В подсистеме пиролиза подключение основных технологических аппаратов параллельное, в остальных подсистемах – последовательно-параллельное. Все три подсистемы характеризуются наличием рециклов, особенно в подсистеме газоразделения. Качество этилена и пропилена формируется в системе газоразделения, качество побочной продукции – в системах газоразделения и переработки пироконденсата.

Разбивка производства на эти подсистемы позволяет сформулировать частные задачи управления подсистем, подчиняющиеся задаче управления системой в целом.

По материальным потокам установку ЭП-300 можно рассматривать как систему с одним входом (сырье S₀) и несколькими выходами (например, выход этилена G^эт и пропилена G^пр). Каждый поток характеризуем качеством – чистотой товарного продукта К^эт и К^пр. И количество продуктов и их качество должно быть больше или равно каким-то значениям ограничений, например, количество – возможному выходу с учетом к.п.д., качество – значениям ГОСТ.

В экономическом аспекте – минимум затрат на производство, который достигается: а)снижением энергетических затрат (Э®min), б)уменьшением затрат по сырью (S₀®min). Задача б) более предпочтительна для нефтехимических производств. Может быть так, что нужно получить максимальный выход только, например, этилена при ограниченном количестве сырья или пропилена.

Чистоту товарной продукции К^эт оптимизируют в подсистеме газоразделения. Здесь нельзя принять условие минимума сырья, так как выработка пирогаза зависит от режима отделения пиролиза.

В системе газоразделения с увеличением чистоты продукции увеличиваются энергозатраты. Поэтому управление необходимо осуществлять по критерию минимизации энергозатрат при выполнении качества товарной продукции. То есть: К^эт³К^эт_огр; К^пр³К^пр_огр; Э_г®min.

Эти две задачи управления пиролизом и газоразделением являются локальными и независимыми друг от друга.

Когда планируют выход этилена, то определяется и выход пироконденсата, из которого в свою очередь выделяют фракцию С₅, бензол.

Для фракции С₅ – одно требование – чистота и выполнить его можно минимизировав энергозатраты гидрирования, это и есть локальная задача управления блоком гидрирования фракции С₅.

Установка получения бензола состоит из двух блоков: а)гидротермопереработки и б)выделения бензола. В блоке а) получают фракцию, богатую бензолом. Поэтому задача блока - максимальное превращение бензол-толуол-ксилольной фракции в бензол (G^бзл®max). Выделение бензола в блоке б) требует как чистоты, так и минимума энергозатрат.

Таким образом, подсистема переработки пироконденсата представлена тремя локальными подсистемами: -

- по блоку гидрирования К^С5_³К^С5_огр;

- - по блоку гидротермопереработки G^бзл®max;

- - по блоку выделения бензола К^бзл³К^бзл_огр и Э_в®min.

Аналогично формируют задачи управления и по другим блокам.