Введение к работе
Актуальность проблемы.
Рост выпуска вискозных волокон стимулируется дефицитом натуральних ио-окнистых материалов, приемлемыми физико-механическнмн и хорошими санигар-о-гшненнческими свойствами вискозных волокон, а главное - доступной сырьевой азой.
Одной из новых перспективных технологий целлюлозно- бумажной иро-іьшіленности является технология производства вискозной целлюлозы для химиче-кой переработки, согласно которой процесс облагораживания из непрерывного пре-бразуется в периодический и переносится из схемы отбелки в варочный котел, где роводится сразу после завершения варки целлюлозы и вытеснения отработанного целого щелока горячим конденсатом.
Сравнительный анализ нового и традиционного способов производства пока-ывает значительные преимущества нового способа. Этот способ позволяет, во-ервых, сократить технологическую схему производства, во-вторых, значительно со-ратить расходы сырья, химикатов, свежем воды и энергоресурсов, в-третьих, отка-аться от использования газообразного хлера при огбелке, который является причи-ой загазованности в оібельном цехе, коррозии оборудования и наличия хлороргани-еских веществ в сточных водах, в-четвертых, ликвидировать наиболее загрязненные точные воды в отбельном цехе от ступени горячего облагораживания. В настоящее ремя проектный институт ЗАО ПШРОбум выполняет проект переоборудования ронзводства сульфитной целлюлозы АО "Котласский ЦБК" для перехода на "новый пособ.
Внедрение современной технологии неразрывно связано и должно осуществиться одновременно с создашіем автоматизированной системой управления рас-иатрнваемого процесса, которая позволит выбрать и поддержать оптимальные ре-;имы рабош, сокращающие производственные потери, стабилизировать технологи-ескне процессы и свойства выпускаемой продукции. Однако, в целлюлозно- бумаж-ой промышленности нет опша проведения процесса облагораживания, как второй гупени периодической варки целлюлозы непосредственно в варочном когле, и, со-івегсівенно, о і суте і вую г решения по управлению периодическим процессом обла-оражинлния Гаьим образом, исследование периодического процесса облг.горажнва-ия и разрабоїка математических моделей и алгоритмов оптимизации процесса для втоматизации управления является актуальном проблемой, без решения которой не-озможно внедрение нового способа производства вискозной целлюлозы.
Работа выполнялась по Государственной научно- технической программе Рос-ии "Комплексное использование и воспроизводство древесного'сырья" р.4 "Новые ехнологические процессы производств бумаги и целлюлозных композиционных ма-ериаяоб' р <М6 Методология создания интегрированных автоматизированных сие-
тем управления целлюлозно- бумажными производствами с использованием члемен-юв искусственного интеллекта".
Цель работы состоит в математическом моделировании и оптимизации процесса облагораживания вискозной целлюлозы для автоматизации управления проів-всдства вискозной целлюлозы в целом.
Исходя из поставленной цели, в работе решаются следующие научные и прак-шчрские задачи:
экспериментальное исследование кинетики процесса облагораживания;
разработка методики построения математических моделей кинетики процесса облагораживания;
математическое описание кинетики процесса облагораживания;
определение оптимальных начальных условий процесса облагораживания, г зависимости от производственной ситуации и предъявляемых требований v качеству продукции;
разработка способа определения количества щелочи, необходимою на нейтрализацию остаточного варочного щелока;
разработка алгоритмов управления ступенью облагораживания с эталонно? моделью;
исследование чувствительности математических моделей процесса и определение требований к метрологическим характеристикам средств измерения;
разработка структуры системы управления процессом облагораживания;
экспериментальная проверка достоверности разработанных алгоритмоЕ управления процессом облагораживания вискозной целлюлозы.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались теория кинетики, математическое моделирование, численные методы оптимизации, реї-рессионнмй анализ, методы планирования эксперимента.
Научная новизна заключается в следующем:
-
Предложена методика получения математической модели формальной кинетики процесса облагораживания.
-
Получена адекватная модель формальной кинетики процесса облагоражива ния вискозной целлюлозы.
-
Разработан способ определения количества щелочи, необходимого для ней трализащш оставшегося кислого щелока в котле после варки.
-
Разработан алгоритм и решена задача определения оптимальных начальны; условий процесса облагораживания в зависимости от производственной си туацки и предъявляемых требований к качеству продукции.
-
Предложены и опробованы экспериментально алгоритмы и система управ ления ступенью облагораживания вискозной целлюлозы н варочном котле.
Практическая ценность работы.
Разработанная в диссертации система управления процессом облагораживании вискозной целлюлозы обеспечивает минимальные затраты ресурсов (химикатов, пара) на облагораживание при достижении требуемых показателей качества получаемой целлюлозы. Алгоритмы управления прошли экспериментальную проверку, которая подтвердила точность и достоверность управляющих решений и пригодность их к использованию в автоматизированной системе управления производством вискозной целлюлозы.
Приводятся акт внедрения результатов работы в учебный процесс и 3 акта использования основных положений диссертации для создания автоматизированной системы управления облагораживанием целлюлозы.
Реализация результатов работа.
В настоящее время ЗАО ПШРОбум выполняет проект переоборудования производства сульфитной целлюлозы АО "Котласский ЦБК" для перехода на модифицированный способ. Разработанная структура подсистемы АСУ производством вискозной целлюлозы используется для автоматизации рассматриваемого процесса.
Автор защищает:
методику математического моделігрования процесса облагораживания вискозной целлюлозы в варочном: котле периодического действия;
модели кинетики периодического процесса облатораживаГгия вискозной целлюлозы;
алгоритмы и техническую структуру системы управления процессом облагораживания в варочном котле.
Апробация работы.
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Российская межотраслевая научно-практическая конференция, Санкт-Петербург, 1993 год;
Ктеждународная научно-техническая конференция "Пап-Фор 94", Санкт-Петербург, 1994 год;
четвертая Всероссийская научная конференция "Динаміка процессов и аппаратов химической технологии" , Ярославль, 1994 год;
сообщение для специалистов Котласского ЦБК, Коряжма, 1995год;
юкола молодых ученых при международной конференции "Математические методы в химии и химической технологии", Тула, 1996год.
Публикации.
По материалам диссертации оігубликовано 4 печатных работы и 2 работы приняты к печати.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 75 наименований и 3 приложений. Основная часть работы изложена т 90 страшщах машинописного техста. Работа содержит рисунков к таблиц.