建模和控制二元蒸馏塔

M.Sharmila¹,Ms.V.Mangaiyarkarasi²

PG学生,e i, Valliammai工程学院,Kancheepuram Tamilnadu、印度。
助理教授,我部门,Valliammai工程学院Kancheepuram Tamilnadu、印度

文摘

蒸馏是石油和化工行业的一个持续的过程。高的能量用于化工和石化行业消费在蒸馏过程中,由于大量托盘之间的热传递发生的蒸馏塔。因此,有必要的节能设计和控制过程,为了使最终的中间产品的蒸馏过程所需的质量和整个过程更经济。在目前的研究中,虚拟仪器的图形化编程软件已经开发利用模型对蒸馏塔和控制产品流组成。从模拟结果有助于石油项目可行性研究和设计的初始步骤

关键字

仿真建模、二元蒸馏塔、控制器。

介绍

蒸馏塔在石油能够和炼油工业中起着重要的作用。蒸馏过程中液体或蒸气的混合物分离成两个或两个以上物质所需纯度的组件部分,由应用程序和删除热。二元蒸馏柱用于分离两个组件(组件和组件B)。二元混合物的示例是甲醇和水。图1.1显示了蒸馏柱的原理图。一般蒸馏塔盘塔/列组成。托盘类型比其他类型更有效率。蒸馏塔由许多托盘,冷凝器、再沸器,和一个垂直的柱分离的目的。在本文中,蒸馏是一个持续的过程。这意味着提要以连续的方式给出。 Here feed is the input to the column. Distillation column is separated into two sections. They are stripping section and rectification section. The trays above the feed tray is called stripping section.

二元混合物送入进料塔盘与流量Ff和组分的摩尔分数,Cf,头顶的产品是完全使用冷凝器冷凝回流,允许流动鼓。注入的液体回流鼓部分回到了顶板FR,部分移除FD的馏分油产品与摩尔流量。让我们考虑MRD是液体在回流罐和XD是组件的摩尔分数的液体回流鼓。底部的列,删除液体流流量的FB和XB的成分。用摩尔流量v的液体流也是来自底部的列和已经在再沸器加热后,它会返回列的基础。列基地XB的组成。让MB的持液量的基础列。列包含N底部的托盘编号列的列。

蒸馏塔,如前所述长塔组成的多个组件,负责能源和传质,如

(我)使用简单的汽液平衡,

基于方程2.1 - -2.8,蒸馏塔的数学模型设计了虚拟仪器。前产品(蒸馏)组成和产品组合输出即底部。植物系统的控制变量,和操纵变量是回流率(左)和蒸汽Boilup率(V)。

模型参数和名义操作点

本文中使用的模型参数的值如下表2.1,表2.1 [4]。蒸馏塔的模型参数。

三世。控制器

控制器产生控制信号控制策略的基础上使用和输入变量。控制器的输入变量是错误即参考输入和输出之间的区别。本文处理反馈控制器等,P, PI、PID控制器用于获取欲望馏分油和底部的产品质量。

四、模拟图

不同的部件/子系统及其编程框图,如下,

4.1我th托盘

第n个托盘的方程有两个输入即xi + 1和ξ1和一个输出即喜. .此外,汽液平衡也被用来计算易的价值。这个值的易被用来进一步解决方程。图4.1显示了我的框图托盘。

4.2饲料TRAYF

进料塔盘的方程有四个输入即xi + 1,ξ1,xf和zf和一个输出的.Fig 4.2显示了块访问者进料塔盘。

4.3冷凝器和回流罐

冷凝器的方程和回流鼓不迭代,因此它不是由子系统和框图中直接使用。图4.3显示了回流罐的框图。

诉结果和讨论

周围的蒸馏塔模型线性化点(99.25%,.10%)即馏分组成和底部分别产品构成。一个阶跃变化的大小(。5%)组成的联邦系统和变异的顶部和底部产品的成分进行了分析。的不同组合的值Kp、钛、TD被用来观察产品的成分的变化和变化是显示在图5.1 -图5.3。

5.1控制策略

案例1:简单的比例控制器:

KP1 = 49.095, KP2 = 32.183

案例2:比例积分控制:

KP1 = 24.7486 Ti 1 = 9.24609, KP2 Ti 2 = 28.1027 = 7.3494

案例3:比例积分微分控制:

KP1 = 15.3594 Ti Td 1 = .1891 1 = 6.54891

KP2 Ti道明1 = 2 = 4.363 = 21.848 .1857

我:这个策略只应用比例控制器和稳态误差是非常大的,因此,控制器是不能接受的。

案例二:采用PI控制器,虽然稳态误差积分控制器添加了下来,但稳定时间和过度仍然不能接受的,因此说的PI控制器的参数值是不能接受的。

案例三:在这种情况下,使用PID控制器具有严格的调优参数。稳态误差积分已被应用程序控制器和瞬态响应已经改良,导数的应用程序控制器和峰值过度会减少。输出反应更少的振荡。它可以接受的。

六。结论

介绍的过程已经建立二元蒸馏塔的数学模型和仿真基于能量平衡方程(L-V)。通过比较各种控制器的仿真结果,PID控制器可以接受,自稳态误差积分已被应用程序控制器和瞬态响应已经改良,导数的应用程序控制器。因此PID控制器比其他获得馏分油产品的欲望。

引用

“化学过程控制”乔治•Stephanopolus Prentice Hall印度。
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