1.2 Основные характеристики и особенности технологического объекта с точки зрения задач управления

Задачей автоматизации химических реакторов является обеспечение степени превращения исходного вещества (этилбензол) в конечный продукт (стирол), не менее 30% для реактора поз. Р-202/1 и не менее 50% для реактора поз. Р-202/2, при заданной максимально возможной интенсивности при ограничении на энергозатраты и на нагрузку, с соблюдением условий безопасности и безаварийности работы [4].

В качестве объекта управления принимаем отделение дегидрирования этилбензола, в которое входят блоки: печное отделение, реакторный блок и узел конденсации, состоящие из следующих основных аппаратов: печь П-201/1,2, реактор Р-202/1,2, перегреватель Т-203, котёл-утилизатор Пн-205/1,2, пенный аппарат Пн-209, емкость Е-223, испаритель Т-204, теплообменник Т-229.

Химические реактора является основным аппаратом в технологической схеме процесса получения стирола путем каталитического дегидрирования этилбензола. С позиции задачи управления реактора являются сложными объектами с нелинейными статическими характеристиками.

Реакция дегидрирования этилбензола, протекающая при температуре 600ч630⁰С, эндотермическая и идет с поглощением тепла. При эндотермической реакции даже небольшое изменение температуры в реакторах может привести к значительным изменениям степени конверсии. Поэтому требуется построение автоматизированной системы регулирования температурного режима, быстродействующей и высокоточной [2].

Данное производство по характеру сырья и получения продуктов, а также в связи с наличием токсичных и взрывоопасных смесей, относится к категории пожаро - и взрывоопасных производств, что обуславливает необходимость противоаварийной защиты (ПАЗ).

Сложность управления технологическим объектом заключается в том, что он постоянно подвергается возмущающим воздействиям, которые нарушают нормальный ход процесса в объекте. Различают внешние и внутренние возмущающие воздействия.

Внешние возмущающие воздействия проникают в объекты управления извне: вследствие изменения входных параметров, некоторых выходных, а также параметров окружающей среды [1]. В даном случае объект подвергается постоянным, сильным возмущениям при изменении температуры, расхода перегреваемого пара, расхода и теплотворной способности топлива, расхода и температуры ЭБШ.

Внутренние возмущающие воздействия возникают в самом объекте управления, при изменении характеристик технологического оборудования. К ним относится, например, закоксованность катализатора.

При управлении процессом особое внимание следует обратить на внешние возмущающие воздействия, так как они поступают в объект чаще, чем внутренние, нередко имеют ступенчатый характер, большую амплитуду изменения и в ряде случаев могут быть устранены до поступления в объект.

Показателем эффективности процесса дегидрирования является состав целевого продукта. Целевым продуктом является контактный газ, а целевое управление - снижение потерь сырья, вспомогательных продуктов (топливного газа, абгаза, катализатора). Учитывая большую энергоемкость процесса дегидрирования, минимизация потерь принимает большое значение в ТЭП предприятия.