Введение к работе
Актуальность темы. В связи с переходом на интенсивные методы технологии и строительством укрупненных и комбинированных установок все большую роль играет повышение качества расчетов химических процессов, оптимизации работы действующих и проектируемых технологических схем. Разработка систем автоматического управления и оптимизации подобных технологических процессов (ТП) требует применения все более новых и эффективных методов.
Каталитический крекинг (КК) тяжелых дистиллятных фракций на цеолитсодержащих катализаторах - один из самых многотоннажных процессов в нефтеперерабатывающей промышленности. Установки КК являются одними из основных установок нефтеперерабатывающих заводов. Целевым назначением процесса является получение высокооктанового бензина нз вакуумных нефтей, выкипающих в пределах 300 - 500 С. Движущей силой усовершенствования систем управления подобными производствами является повышение спроса на продукты нефтепереработки.
Анализ этой группы процессов показывает, что они относится к сложным химико-технологическим системам (СХТС) и характеризуются наличием сложной взаимосвязи между элементами системы. Управление подобными процессами требует применения высокоэффективных методов теории автоматического управления и оптимизации.
В настоящее время при разработке автоматизированных систем управления сложными технологическими комплексами во всех отраслях промышленности широкое применение находит теория иерархических многоуровневых систем управления. Применение данного подхода позволяет снизить сложность и повысить качество решения подобных задач управления. Кроме того, при создании автоматизированных систем
управления (АСУ) декомпозиция позволяет использовать ранее существующие системы управления как подсистемы для АСУ более высокого уровня.
Цель работы. Целью данной работы является разработка эффективных методов и алгоритмов решения задач декомпозиционного управления и оптимизации статических режимов работы СХТС на примере автоматизации технологического процесса каталитического крекинга.
Методы исследований. При решении рассмотренных задач использовались методы теории автоматического и оптимального управления, общей теории систем и системного анализа. При проведении исследований были применены численные методы вычислений, реализованные с использованием ЭВМ.
Научная новизна. На основе анализа имеющихся работ сформулирована полная модель процесса в реакторе установки каталитического крекинга типа Г-43/107, отражающая специфику производства и учитывающая его основные технологические параметры.
Предложены к рассмотрению и проанализированы различные виды критериев идентификации математической модели. Показано, что наибольшая точность и удобство решения достигается при использовании модульного критерия.
Впервые задача оптимального управления технологическим процессом каталитического крекинга сформулирована как многокритериальная задача оптимизации и предложены пути ее решения методом явной декомпозиции.
Проведен анализ различных методов решения многокритериальных задач оптимизации с использованием свертки критериев и обоснован выбор модульного минимаксного критерия свертки как обеспечивающего высокую точность решения и позволяющего его нахождение и в случае невыпуклости множества допустимых решений.
Практическая значимость. Предложенные методы и алгоритмы оптимального управления сложными системами для многокритериальных оптимизационных задач реализованы на основе метода явной декомпозиции и позволяют достичь улучшенных результатов проведения процесса в зависимости от исходных характеристик сырья, заданных условий протекания процесса и требований рынка.
Предложен вариант технической реализации системы управления процессом каталитического крекинга на базе распределенной сети кольцевой архитектуры с использованием технических средств фирмы FOXBORO.
Разработанные алгоритмы решения задачи оптимального управления процессом каталитического крекинга на установке типа Г-43/107 реализованы на алгоритмических языках, входящих в состав стандартного программного обеспечения АСУ.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы при проектировании распределенных АСУ в качестве технического материала для внедрения на нефтеперерабатывающих заводах в виде типовых решений и пакета прикладных программ.
Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IX Международной конференции «Математические методы в химии и химической технологии» (Тверь, 1995), на семинаре отделения информатики и экологии Российской академии диалектико-системных исследований, на научно-технических конференциях Московского государственного университета инженерной экологии. По теме диссертационной работы опубликовано 3 печатных работы, 3 работы находятся в печати. Список работ приведен в заключительной части автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы, включающего 61
наименование, и приложений. Работа изложена на страницах
машинописного текста, содержит Ю машинописных листов.