Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор бөлігіндегі технологиялық процесті айқын емес жиындар теориясы негізінде реттеу мәселесі
Аңдатпа
Бұл
дипломдық
жобада
каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор-регенератор бөлігіндегі
технологиялық
процесті
айқын емес
жиындар теориясы негізінде реттеу мәселесі қарастырылған. Технологиялық
бөлімде каталитикалық крекинг технологиясы, реактор-регенератор бөлігінің
жұмыс жасау принципінің сипаттамасы туралы мағлұмат берілді. Арнайы
бөлімде айқын емес жиындар теориясы негізінде каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-регенератор бөлігіндегі температураны реттеудің
автоматты
жүйесі құрылды. Экономикалық негiздеу бөлiмiнде дәстүрлі
автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) мен айқын емес АРЖ-ін құруға кететін
шығындар есептеліп, экономикалық тиімділіктері анықталды. Өміртіршілік
қауiпсiздiгі
бөлімінде каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-
регенератор бөлігінің жұмыс істеуі кезінде атмосфераға таралатын зиянды
заттардың концентрациясы және атмосферада сейілуі есептелді.
Аннотация
В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы регулирования
температуры в реакторно-регенераторном блоке установки каталитического
крекинга на основе теории нечетких множеств. В технологической части
описаны технология каталитического крекинга и принцип работы реакторно-
регенераторного блока.
В специальной части разработана система
автоматического регулирования температурой реакторно-регенераторного
блока установки каталитического крекинга на основе теории нечетких
множеств. В экономической части рассчитаны расходы на традиционную и
нечеткую систему автоматического регулирования (САР), определены их
экономические эффективности. В разделе безопасности жизнедеятельности
были рассчитаны концентрации вредных веществ в атмосфере, возникающие
при работе реакторно-регенераторного блока установки каталитического
крекинга.
Мазмұны
Кіріспе
1 Технологиялық бөлім
1.1 Мұнайдың қасиеттері және ерекшеліктері, жіктелуі
1.2 Мұнай өңдеу үрдістері
1.3 Мұнай фракцияларын өңдеудің каталитикалық крекинг әдісі
1.4 Есептің қойылымы
2 Арнайы бөлім
2.1 Каталитикалық крекинг қондырғысының технологиялық сұлбасы
2.2 Регенератордың температурасын реттеудің дәстүрлі автоматты
жүйесі
2.3Автоматты реттеу жүйесінің орнықтылығын анықтау
2.3 Айқын емес жиындар туралы түсінік
2.4 Айқын емес жиындар теориясын қолданып реактор-регенератор
бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру
2.5 Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор
бөлігінің белгілі математикалық модельдерімен танысу
2.6 MatLab oртасында дәстүрлі және айқын емес теория негізінде АРЖ
моделін құру
2.7 Программалық қамтамасыздандырудың сипаттамасы
2.8 MatLab oртасында дәстүрлі және айқын емес теория негізінде АРЖ
моделін құру
3 Өміртіршілік қауіпсіздігі
3.1 Атырау мұнай өңдеу зауытының қоршаған ортаны қорғау жөніндегі
шаралары
3.2 Зиянды және қауіпті факторлардың пайда болуы және олардың адам
ағзасына әсері
3.3 Санитарлы - қорғаныс аймағын анықтау және зиянды қоспалардың
атмосферада сейілуін есептеу
3.4 Санитарлы қорғаныс аймағының шекарасын анықтау
Өмір тіршілігінің қауіпсіздігі тарауы бойынша қорытынды
4 Технико-экономикаға негіздеу
4.1 Жобаның бейнеленуі
4.2 Өндірістік жоспар
4.3 Айқын емес модель негізіндегі реттеу жүйесін енгізгеннен кейінгі
техникалық-экономикалық тиімділігі
Технико-экономикаға негіздеу тарауы бойынша қорытынды
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер тізімі
7
8
8
10
15
17
18
18
19
20
22
26
29
32
34
36
37
39
41
45
47
48
51
53
52
55
56
57
Кіріспе
Крекинг - мұнайдың үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин
фракциясын кұрайтын кіші молекулаларға ыдырату.
Каталитикалық крекинг - бензин алу мақсатымен мұнай өңдеу
саласындағы ең маңызды процестердің бірі.
Каталитикалық крекинг
қондырғысы жоғары октанды бензин алу үшін вакуумды дистилятты өңдеуге
арналған. Каталитикалық крекинг нәтижесінде бензин, газ және кокспен қатар
лигроин, жеңіл және ауыр каталитикалық газойль сияқты дистиляттар
түзіледі.
Мұнай өңдеу процестерінде параметрлердің көптігі және әр алуандығы,
өзара байланыстары және әр уақытта әртүрлі мәнге ие болулары процесті
дәстүрлі әдіс арқылы басқаруды және реттеуді қиындатады. Сонымен бірге
объекттерді зерттеу және олардың модельдерін құру кезінде зерттеліп жатқан
объектті модельдеу және оптималдау үшін жиналған барлық бастапқы ақпарат
белгілі дәрежеде толық емес немесе анық емес болғандықтан,
анықталмағандық мәселесі туады.
Мұндай есептерді шешу үшін қажет құралдарды айқын емес жиындар
теориясы береді.
Айқын емес жиындар теориясы негізінде жүйелерді құру әдістерінің
артықшылығы - олардың дәстүрлі әдіс нақты қорытынды бермеген,
анықталмаған жағдайда объекттің тиімді моделін құруға мүмкіндік беруі.
Осы дипломдық жобада каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор-регенератор бөлігіндегі технологиялық процеске талдау жасалып,
айқын емес жиындар теориясы негізінде автоматты реттеу жүйесі
қарастырылды.
Программалық қамтамасыздандыру MatLab компьютерлік
интеграцияланған жүйесінің мүмкіншіліктерін қолдануға негізделеді.
1 Технологиялық бөлім
1.1 Мұнайдың қасиеттері және ерекшеліктері, жіктелуі
Мұнай - судан жеңіл, өзіне тән иісі бар, көбінесе кара түсті болып
келетін жанғыш майлы сұйықтық. Оның түсі жоғары молекулалы шайырлы
заттардың құрылысы мен санына байланысты, ашық сары түстен қараға дейін
өзгере алады, кейбір мұнайлар жарыққа шағылысқанда жасыл немесе пурпур
түске флуоресцирленеді.Мұнайдың сапасы және оны әрі қарай өңдеу маңызды
физикалық және химиялық сипаттамалармен аныкталады.
Мұнай түрлері бір-бірінен мынадай қасиеттері бойынша ерекшеленеді:
түсі, тығыздығы, қайнау температурасы, тұткырлығы, химиялық кұрамы,
ұшқыштығы. Дегенмен кез - келген мұнай - суда мүлдем ерімейтін, құрамы
бойынша - көп компонентті (бірнеше мың әртүрлі химиялық қосылыстар)
көміртек атомдарының саны 100 -ге дейін жететін және одан да көп
гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың коспасынан тұратын
көмірсутектердің күрделі коспасы.
Мұнайдың химиялық құрамының әртүрлілігіне қарамастан оның
элементік құрамы бес химиялық әлементтің - көміртек, сутек, оттек, күкірт,
азоттың міндетті түрде болуымен сипатталады (1.1 сурет).
1.1 сурет - Мұнай мен газдың химиялық және элементтік құрамы
Мұнай мен мұнай өнімдерінің көп бөлігін көміртек (83-87%) және сутек
(12- 14%) құрайды (1.2 сурет). Гетероатомдық косылыстардың мөлшері
мұнайдың жасы мен шығу тегіне байланысты. Гетереатомды
гетероорганикалык косылыстар - кұрамында күкірт, азот және оттегі бар
қосылыстар, сонымен қатар барлык мұнайда болатын минералды қосылыстар.
1.2 сурет - Мұнайдын химиялық кұрамының диаграммасы
Шикі мұнай келесі фракциялардан тұрады (1.1 кесте).
Кұрамына байланысты жеңіл және ауыр мұнай деп бөледі. Жеңіл
мұнайдың кұрамында аз мөлшерде май фракциясы болады, бірақ ол өте сирек
кездеседі. Жеңіл мұнайда әдетте бензин, нафталар мен керосин, ал ауыр
мұнайда газойль мен мазут көп болады. Бензин мөлшері шамамен 20 -30%
болатын мұнай көп кездеседі.
1.1 к есте - Мұнайдын фракциялық кұрамы
Мұнайдың және мұнай өнімдерінін тауар ретіндегі сапасы әртүрлі
технологиялык параметрлермен сипатталады және бұл көрсеткіштер әр
алуан. Фракциялык және химиялык кұрамынан баска негізгі көрсеткіштері:
- тығыздығы;
- молекулалық массасы;
- тұткырлығы;
- температуралык сипаттамалары (тұтану, лаулау, өздігінен лау-лау, кату
температурасы және баскалары).
Оптикалық қасиеттері. Мұнай мен мұнай өнімдеріне флуоресценсия
мен оппаласценсия (жарықтың шашырау) кұбылыстары тән.
Ерігіштік. Мұнайда йод, күкірт, күкіртті сутек, күкіртті қосылыстар,
шайырлар, өсімдіктер мен жануарлар майлары, ауа, көміртек оксидтері, газды
алкандар және т.б. жақсы ериді. Мұнай мен мұнай өнімдері суда іс жүзінде
ерімейді.
Жылулық қасиеттері. Мұнайдың жылу өткізгіштік, жылусыйымдылық
және басқа да жылулық-физикалық
қасиеттері оның
құрамындағы
көмірсутектердің молекулалық массасына және молекулалық құрамына,
жылуөткізгіштік температураға,
жылусыйымдылык тығыздық пен
температураға байланысты. Жоғары жылуөткізгіштік алкандарға, би - және
үшциклдік тармақталған кұрылымдарға тән. Алкандардың жылу өткізгіштігі
ең жоғары, ал ароматты көмірсутектердікі ең төмен болып саналады.
1987 жылы мұнайлардың тығыздығы бойынша жалпы жіктелу
схемасы қабылданған:
- жеңіл мұнайлар - 870,3 кгм3;
- орта - 870,3-920,0 кгм3;
- ауыр - 920,0-1000 кгм3;
- өте ауыр - 1000 кгм3 жоғары, тұткырлығы 10000 мПас кем емес;
- табиғи битумдар - 1000 кгм3 , тұткырлығы 10000 мПас жоғары.
Химиялық классификация мұнай кұрамында бір немесе бірсыпыра
көмірсутектер кластары басым болуына негізделген. Бұл классификация
бойынша мұнайдың алты түрін ажыратады: Қайнау
температурасы
Фракциялар
Молекуладағы көміртек
атомдарынын мөлшері
32°С төмен
Көмірсутекті
1-4
32-105°С
105-160°С
газдар
Бензин
Нафта (лигроин)
5-12
8-14
160-230°С
230-430°С
430°С жогары
Керосин
Газойль
Мазут
12-18
14-20
20-45
1) парафинді;
2) парафин-нафтенді;
3) нафтенді;
4) парафин-нафтен-ароматты;
5) нафтен-ароматты;
6) ароматты.
Сонымен қатар мұнайлар физикалық сипаттамалар бойынша жіктеледі
(1.2 кесте).
1.2 к есте - Мұнайды физикалык сипаттамалар бойынша жіктелуі
Күкірттің массалык үлесі бойынша азкүкіртті мұнай - I класқа, күкіртті
- II класка, жоғарыкүкіртті - III класқа, аса жоғары күкіртті - IV класқа
жатады.
1.2 Мұнай өңдеу үрдістері
Мұнай өндеу зауыттардың технологиялық процестерін екі топка бөлуге
болады: физикалық және химиялық (1.3 кесте).
Физикалық процестер арқылы мұнайды кұрайтын компоненттерге
химиялык өзгеріссіз бөліп шығарады. Оларға айдау, экстракция, адсорбция,
абсорбция, кристалдану және т.б процестер жатады.
1.3 кесте - Технологиялық процестердің жіктелуі Процестің атауы
А. Физикалық
1.Тұзсыздандыру және сусыздандыру;
2.Атмосфералық және вакуумды айдау;
3.Сольвентті деасфальттау;
4.Полюсті еріткіштермен экстракциялық жаксарту;
5.Кристалдау аркылы депарафиндеу:
- адсорбциялык;
- карбамидті.
В.Химиялык
1. Деструктивті
Процестер тобы
Процестің атауы
Көрсеткіштің
аталуы
Кластың аталымы
Өлшем бірлігі
Мәні
өте жеңіл мұнай
кПм'
0800
Тығыздығы
өте жеңіл мұнай
кПм'
0800
жеңіл мұнай
3
кІІм
800840
тығыздығы орта мұнай
3
кПм
840880
ауыр мұнай
3
кПм
880920
Тұткырлығы
аз тұткырлы
мм с
040
тұткырлы
ммс
4080
жоғары тұтқырлы
ммс
80
Каталитикалық
Термиялық
Каталитикалық
Термиялық
1.Каталитикалык крекинг;
2.Алкилдеу;
3.Полимерлеу.
1.Термиялық крекинг және висбрекинг;
2.Кокстеу;
3.Пиролиз.
2. Гидрогенді
1.Гидрожаксарту;
2.Гидрокрекинг;
3.Гидрокаталитикалық риформинг;
4.Гидроизомерлеу;
5.Гидродепарафиндеу;
6.Гидродеароматгау.
1.Гидровисбрекинг;
2.Гидропиролиз;
3.Донорлы-сольвентті крекинг.
1.3 - кесте нің жалғасы
1.3 суретте мұнай өңдеудің әртүрлі әдістерінің және олар арқылы
алынатын өнімдердің жалпы сұлбасы келтірілген.
3.Тотықтыру
Каталитикалық
1.Газдар синтезі және көміртек өндірісі;
Каталитикалық
2.Элементарлы күкірт өндірісі;
Каталитикалық
3.Демеркаптанизация.
Термиялык
1.Битум өндірісі;
Термиялык
2.Пектер өндірісі;
Термиялык
3.Көмірлер мен кокстерді газдау.
1.3 сурет - Мұнайды отын және май алу мақсатында өңдеудің жалпы
сұлбасы
Айдау. Көмірсутектердің қайнау температурасы кұрамындағы көміртек
атомдарының саны арткан сайын жоғарылайды. Керісінше, бензолдың буын
кайнау температурасынан төмен температураға дейін суытсақ, ол сұйыққа
айналады. Мұнайды айдап кұрам бөліктеріне бөлу әдісі осыған негізделген.
Мұнайды айдау аппаратында қыздырады. Сұйыктың температурасы
80°С -ден асқанда одан бензол ұшып шығады. Онымен бірге кайнау
температурасы бензолдікіне жақын баска да көмірсутектер ұшады, яғни
мұнайдан қайнау температурасы 80°С-қа жуық фракция бөлінеді.
Аппараттағы температураны тағы 25°С градусқа көтерсек мұнайдан
қайнау температурасы 80 -105°С аралықта жататын келесі фракция кұрамында
С7 бар көмірсутектер ұшып шығады. Осылай температураны 350°С-ға дейін
көтере отырып мұнайды басқа да құрам бөліктеріне бөлуге болады.Айдаудың
екі түрі болады: атмосфералық және вакуумдық.
Мұнай өңдеудің бас процесі (ЭЛОУ - электртұзсыздандыру және
сусыздандырудан кейін) атмосфералык айдау (АТ - атмосфералық айдау
қондырғысында) болып табылады, онда отынды фракциялар және қазандық
отынының компоненті немесе келесі терең өңдеу үшін шикізат ретінде
қолданылатын мазут алынады.
Атмосфералық айдау. Атмосфералык айдаудың отынды фракцияларын
ары қарай жаксартуға ұшыратады (гетероатомды қосылыстардан
гидротазалау), ал бензиндерге сапасын жоғарылату үшін немесе жеке
ароматты көмірсутектерді - мұнайхимияның шикізаттарын алу үшін (бензол,
толуол, ксилолдар және т.б.) каталитикалық риформинг әдісін қолданады.
Вакуумдық айдау. Атмосфералык кысымда айдағанда қалдык ретінде
мазут бөлінеді. Мазут 350°С -тан жоғары температурада айдалады. Вакуумдық
айдаудың негізі болып мына қағида саналады: қысым азайған сайын
сұйықтықтың кайнау температурасы төмендейді.
Вакуумдық айдау арқылы мазуттан қайнау температуралары 350-500°С
аралығында жататын моторлы отындар компоненттерін алу үшін шикізатты
немесе кейінгі тазалау процестеріне жіберілетін (селективті тазалау,
депарафиндеу және т.б. ) - жіңішке дистиллятты май фракцияларын алады.
Адсорбция. Бұл әдіс мұнай құрамындағы компоненттердің белгілі бір
сорбенттің бетіне таңдамалы түрде адсорбциялануына негізделген. Бұл кезде
компоненттердің сорбиялану энергиялары да әр түрлі болады. Мұнайды
адсорбент арқылы өткізгенде оның бетіне белгілі бір компоненттер жақсы
адсорбцияланады да, қалғандары сұйықта қалады. Осылай мұнайды кұрам
бөліктеріне бөлуге болады. Қазіргі кездегі адсорбциялық қоңдырғылар
хроматографияға негізделген.
Хроматографияның
ыгыстырушы
және
элюенттік деген түрлері бар.
Адсорбция - фазалар бөлу беттерінде жүретін бір компоненттің екінші
компонснтке сіңуі.Адсорбент (адсорбтеуші зат) - өзінің сырт - қы бет қабатына
баска затты сіңіріп алатын зат (әдетте катты немесе сұйық заттар).
Абсорбция - фаза көлемінде жүретін бір компоненттің екінші
компонентке сіңуі (өндірісте ацетиленді табиғи газдың тотығу пиролизі -
ацетон, метанол, аммиак ). Абсорбент - өзінің тек сыртқы бет қабатына ғана
емес сонымен катар ішкі көлем бойынша басқа затты сіңіріп алатын зат
(әдетте сұйық заттар).
Десорбция - адсорбцияға кері процесс. Хемосорбция - адсорбент
және адсорбат (адсорбентке сіңетін зат) молекулалар арасында химиялық
әрсккеттесу аркьшы жүретін адсорбция процесі.
Адсорбция әдісі. Газ қоспасының құрамындағы белгілі бір компонентті
таңдамалы түрде өзінің бетіне сіңіретін кеуек қатты заттар қасиеттеріне
негізделген. Капиллярлық құрылымды кеуек қатты
заттарда беттегі
адсорбциямен бірге капиллярлық конденсация құбылысы да жүзеге асады.
Адсорбент ретінде активтелген көмір жиі қолданылады. Әдетте ол газдарды
органикалық булардан тазартуға, жағымсыз иістерді, газ тәрізді қоспаларды
және ұшқыш компоненттерді жоюға жұмсалады
Пиролиз деп затты тотықтармай-ақ термиялык жолмен ыдырату және
өзгеріске ұшырату процестерін айтады. Пиролиз өте бағалы олефиндерді -
қаныкпаған көмірсутектерді (КС) алуға негізделген. Ши -кізат ретінде
парафинді КС колданылады. Пиролизге табиғи, қосалқы газдар және мұнай
өнімдері ұшырайды.
Экстракция. Белгілі еріткіште мұнай құрамындағы компоненттердің
әркелкі еруіне негізделген. Экстракцияны сатылы әдіспен жүргізеді. Сонда
бөлініп алынған әрбір фракцияның құрамында критикалық температуралары
бір-біріне жуық, олай болса құрылысы өзара ұқсас заттар жинақталады.
Ректификация - мұнайды бірінші реттік айдау, мұнайдан кайнау
температуралары өзара біршама жақын жататын фракцияларды алу үшін
қолданылады. Ректификация кезінде сұйықтық пен бу фазалары арасында
үздіксіз айырбас жүреді. Сұйықтық фазасы жоғары қайнайтын компонентпен ,
ал бу фазасы төмен қайнайтын компонентпен
баиды. Бұл әдісті
автомобильдер мен авиажанармайларын, бензин фракцияларын
-
бензин,керосин,дизель және т.б. алу үшін пайдаланады.
Химиялық процестерде мұнайды өңдеу шикізаттың құрамында
болмайтын жаңа өнімдерді алумен жүретін химиялық өзгерістер жолымен
іске асырылады.
Химиялык өзгерістердің түріне байланысты үш топқа бөлінеді:
1. Деструктивті
процестерде шикізатгағы косылыстардың
ыдырау арқылы төменмолекулалык көмірсутектер және тығыздану
процестер нәтижесінде жоғарымолекулалық өнімдер түзіледі.
2. Гидрогенді процестер сырттан жіберілетін немесе процестердің өзінде
түзілетін сутектің катысуымен жүреді.
3. Тотықтыру процестер тотықтырғыштардың қатысуымен (ауадағы
оттегімен, су буымен, көміртек диоксидімен, күкірт оксид терімен және т.б.)
көміртек оксидтерін, сутегі, әлементті күкірт битум және т.б. түзе жүреді.
Крекинг. Бұл термин (сгаскіng) ыдырату деген магынаны береді. Ол
мұнайдың ауыр фракцияларын жеңіл фракцияларға ыдырату үшін
пайдаланылады.
1.3. Мұнай фракцияларын өңдеудің каталитикалық крекинг әдісі
Крекинг - мұнайдың үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин
фракциясын кұрайтын кіші молекулаларға ыдырату. Мұнай өндеуде бензин
фракцияларына үлкен көңіл бөлінеді. Саны жағынан да, сапасы жағынан да
жоғары бензин алуға тырысады.
Крекинг мұнай өңдеу процесінің тереңдігін жоғарылатты. Бензин,
керосин, дизель отыны алынатын мөлдір фракциялар мөлшері 40-45%- тен 55-
60%-ке дейін өсті.Жаңа технологиялар көмегімен май өндірісінде мазуттың
шикізат ретінде пайдаланыла бастауы крекингтің ең маңызды жетістігі бо лып
табылады.
Крекинг процесінде катализаторды колдану жоғарыоктанды отынның
шығу мөлшерін арттырды және технологиялык параметрлерді одан әрі
жетілдірді.
Термиялық процеспен салыстырғанда, каталитикалық крекинг тезірек
өтеді. Крекинг процесі кезінде көмірсутек сымдары үзіледі және қарапайым
шектеулі жәңе шектеусіз көмірсутектер пайда болады. Алкандар үшін
катализатор катысында крекинг реакциялары төмендегі түрде өтеді:
Тотығу және полимеризациялану процестері катализ нәтижесінде пайда
болған көмірсутектер бойында жүрмейді. Себебі катализ нәтижесінде осы
процестер тән болып келетін шектеусіз көмірсутектер мөлшері азаяды.
Мұндай бензин сақтауда тұрақты болады.
Катализдік крекингтің термиялық креингпен салыстырғандағы негізгі
артықшылықтары:
1. Процесті каталитикалық жылдамдатудың нәтижесінде, процесті
төменірек температурада және төменірек қысымда жүргізуге болады;
2. Катализатордың селективтік әсері жинақталуға алып келетін
процесстерді жеделдетеді - хош иісті, изопарафиндік жәнс изоолефиндік
үлкен октандық саны бар крекинг - бензиндерде анықталған.
Каталитикалық крекингтің негізгі мақсаты тек сапалы отынның
қосымша мөлшерін алу ғана емес, сонымен қатар мұнайды пайда лану
мүмкіншіліктерін ұлгайту. Каталитикалык крекинг әрі қарай химиялық
өндеуге түсетін ароматты көмірсутектер алуға мүмкіндік береді. Бәріміз
білетіндей, химиялық өнімнің 25% - тен көбі мұнай өңдеу өндірісінен алынады
(1.4 - сурет).
1.4 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысы
Крекинг процесіңде катализаторлар ретінде алюмосиликаттар, хром,
алюминий оксидтері және т.б. сиякты кышқылды функциялы заттар кең
колданылады.
Катализаторларының ерекшеліктері болып олардың тез
дезактивизациясы саналады. Катализатордың қуыстары 10 - 15 минут жұмыс
арасында кортқы көмірмен толтырылып отырады. Сондықтан да крекинтті
катализатордын регенерация процесімен кезектестестіріп отыру қажет.
Жұмыс циклін және регенерацияны жиі ауыстырып отыратын катализдік
процесстер циклдік деп аталады.
Регенерация - катализатор бетінен 540-680 -ғы ауамен қортқы көмірді
және шәйір жинағын жандыру құбылысы. Катализаторды жергілікті қызып
кетуден корғау үшін ауаны инерттік газдармен араластырады.
Каталитикалық крекингтің вакуум-дистилятта жұмыс атқаруындағы
типтік параметрлері (фр.350-500°С):
· температурасы 450-480°С;
· қысымы 0,14-0,18 МПа.
Қорытындылағанда көмірсутегі газдары (20%), жанармай фракциясы
(50%), дизель фракциясы (20%) алынады. Қалғандары ауыр газиольға немесе
крекинг - калдыкка, қортқы көмір және шығындарға кетеді. Катализатор
бетінде әр 10 -15 минут сайын қортқы көмір жиналып отырады. Сондықтан
крекингті катализатордың регенера-ция процесімен алмастырып отырады.
Процесті жүргізудегі технологиялык сұраныстар берілген октан санды
бензин фракцияларының шығуымен анықталады.Термиялық крекингтегідей
каталитикалық крекингте температураны көтеру газтәріздес көмірсутектер
шығымының артуына және соған сәйкес сүйық көмірсутектердің шығымының
төмендеуіне алып келеді. Бүл жағдайда заттар салмағының газдық және
сұйықтык фазасының орташа молекулярлық салмагы төмендейді, сонымен
қатар қортқы комірдің пайда болуы өседі. Сондықтан процес
катализаторларына ерекше көңіл бөлінеді.
Крекингтік бірінші қолдан жасалған катализаторы болып
алюмосиликатты формаланатын диаметрі 3 мм жуык түйіршек түріндегі
катализаторлар болды. Оның негізі болып табиги қуыстығы, алдымен мұнай
өңдеушілерді қанағаттандыратын аморфты алюмоси - ликат болды. Оның
орнына бөлшектері микрондармен өлшенетін микросфералы алюмосиликатты
катализатор келді.
Қолданылатын катализаторлардың түрі, оларды регенерациялау әдісі
технологияны аныктайды, яғни катализдік крекингтің жабдығын да. Бірінші
кондырғылар таблеткалы катализаторларда кезеңдік тәртіпте жұмыс атқарған.
Оларда жүктелген жылжымайтын катализаторлардың реакциясы және
регенерациясы бір кұралда кезекпен іске асырылатын. Содан соң жетілген
түйіршік катализаторлар және үздіксіз әрекеттегі кондырғылар пайда болды.
Бүл жерде катализатордың крекингі және регенерациясы іске бөлек
асырылды.
Оған жоғарыдан арнаулы жабдық арқылы 1-2 мм түйіршіктер түріндегі
катализатор түседі. Түйіршіктер тығыз кабатталып, төменге түсіріледі және
бірте -бірте реакция аумағынан, крекинг өнімін беліп шығару аумағынан және
бумен әндеу аумагынан өтеді. Катализатор мен шикізат контактінің орташа
уақыты 5 секунд.
Бумен өңдеу әдісі катализаторға жабысып қалған көмірсутектерін жою
үшін колданады. Бумен өңдеуді міндетті түрде жүргізу қажет, себебі содан
соң катализатор баска аппарат -регенераторға түседі, мұнда одан қорткы көмір
жандырылады. Бұл жағдайда жойылмаған көмірсутектері жанып кетіп,
пайдалы өнімнің шығуы төмендейді.
Каталитикалық крекинг бензиндері термиялық крекинг бензиндерінен
ароматты, нафтенді және изопарафинді көмірсутектердің жоғары мөлшерімен
және олефиндердің аз мөлшерімен ерекшеленеді. Олар тұрақтылығымен және
октан санының жоғарылығымен сипатталады. Каталитикалық крекингтегі
бензин шығымы шикізат салмағының 70%-ын алады.
Каталитикалық крекинг газдарының құрамында С1 ден С4-ке дейінгі
шектеулі және шектеусіз көмірсутектер болады; газдар шығымы орта есеппен
алғанда шикізат салмағының 12 -15%-ін құрайды. Катализатордағы қортқы
көмір мөлшері орта есеппен алғанда шикізат салмағының 4-6 %-ін құрайды.
Каталитикалық крекинг нәтижесінде бензин, газ және кокспен қатар,
жүйеде циркуляцияланатын және бөлшектеніп реакторға қайтып оралатын
лигроин, жеңіл және ауыр каталитикалық газойль сияқты дистиляттар
түзіледі.
1.4 Есептің қойылымы
Жұмыстың мақсаты - ақпарат тапшылығы кезінде айқын емес жиындар
теориясын қолданып каталитикалық крекинг қондырғысының реактор -
регенератор бөлігінің температурасын реттеу болып табылғандықтан, келесі
есептерді шешу керек:
1)Каталитикалық крекинг технологиялық процесін сипаттау;
2)Каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-регeнератор
бөлігінің белгілі математикалық модельдерімен танысу және функционалдық
сұлбасын құру;
3)Дәстүрлі әдіс бойынша регeнератордың температурасын реттеу
жүйесінің беріліс функциялары мен орнықтылығын анықтау;
4)Айқын емес жиындар теориясы негізінде температураны реттеу
жүйесінің моделін алу;
5)MatLab кеңейтілуінің Fuzzy Logic Toolbox пакетін қолданып реактор-
регeнератор бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру;
6)Реактор-регeнератор бөлігінің температурасын реттеу жүйесінің
моделін MatLab ортасындағы Simulink динамикалық жүйесін модельдеу
пакеті көмегімен жасау;
7)Дәстүрлі және айқын емес жиындар теориясы негізіндегі әдістер
бойынша алынған реактор -регeнератор бөлігінің температурасын реттеудің
өтпелі сипаттамаларын салыстыру;
8)Айқын емес модель негізіндегі автоматты реттеу жүйесінің
экономикалық тиімділігін анықтау;
9)Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор
бөлігінің экологияға әсерін анықтау.
2 Арнайы бөлім
2.1 Каталитикалық крекинг процесінің технологиялық сұлбасы
Гидротазалаудан және ТI пештері мен жылуалмастырғыштарды алдын-
ала қыздырудан өткен шикізат рециркулятпен және су буымен араласып, Р1
реакторының араласу түйініне өтеді. Осы жерде шикізат регенеризацияланған
катализатормен әрекеттеседі. Шикізат буланады, катализденеді және одан әрі
Р1 қаунау қабатының зонасына өтеді. Реакция өнімі катализатордан ажырап,
К1 колоннасының төменгі бөлігіне бөлінуге өтеді. Қортқы көмірмен
толтырылған катaлизатор Р1 булану зонасынан қортқы көмірді көміртек
диоксидына дейін толық жандыру үшін Р2 регенераторының қайнау қабат
зонасына өтеді. Келесі сатыда регенерацияланған катализатор Р1
реакторының араласу түйініне өтеді. Регенерацияға ауаны ауа үрлегіштер
арқылы жібереді. Ауыр және жеңіл газойльдер К1 колоннасында бөліне ді.
Ауыр газойльдің бір бөлігі рециркулят ретінде араласу түйініне өтеді.
Колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин буы, су және крекинг газдарының
коспасы шығады. Бұл коспа суытылып және конденсацияланғаннан кейін Е1
газосепараторына бағытталады. Мұнда ол әрі карай газофракциялаушы және
бензинді тұрақтандырушы блокқа өтетін газға және тұрақсыз бензинге
ыдырайды. Каталитикалық крекинг процесінің технологиялық сұлбасы 2.1
суретте келтірілген.
2.1 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысының технологиялық
сұлбасы: Т1 - пеш; Р1 - реактор; Р2 - регенатор; К1 - ректификациялық
коллонасы; Е1 - газосепаратор.
Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор бөлігі 2.2
суретте келтірілген.
2.2 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-
регенератор бөлігі
2.2 Регенератордың температурасын реттеудің дәстүрлі автоматты
жүйесі
Дәстүрлі әдіс бойынша каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор -регенератор бөлігіндегі регенератордың температурасы реттеледі.
Басқарылатын шама: TР2 - регенератор ортасының температурасы. Бұл шама
басқарушы шама - регенераторға берілетін ауа шығынына байланысты
өзгереді, яғни ауа шығынын өзгерте отырып регенератор температурасын
реттеуге болады.Оның функционалдық және құрылымдық сұлбалары 2.4 - 2.5
суреттерде келтірілген.
2.4 сурет - Дәстүрлі әдіс бойынша регенератор температурасын
реттеудің функционалдық сұлбасы: КЛ - клапан; 1 - шығын өлшегіш; 2 -
температура датчигі; 3 - орындаушы механизм ; 4 - реттеуіш.
2.5
сурет
-
Дәстүрлі
әдіспен
регенератордың
температурасын
реттеудің құрылымдық сұлбасы: Р - реттеуіш; ОМ - орындаушы механизм;
КЛ - клапан; БО - басқару объекті; ДТ - температура датчигі; f - сыртқы
әсерлер.
Реттеуішке температура датчигінен сигнал келеді, бұл сигнал берілген
тапсырмамен салыстырылып, келіспеген шама орындаушы механизмге
жіберіледі, ол өз кезегінде басқару объектіне клапанды ашып -жабу арқылы
берілетін ауа мөлшерін өзгертумен әсер етеді. Басқарушы әсер ПИ - реттеу
заңы бойынша пайда болады.
2.3 Автоматты реттеу жүйесінің орнықтылығын анықтау
Автоматты жүйенің маңызды сипаттамаларының бірі
-
оның
орнықтылығы болып табылады. Жүйенің орнықтылығынан оның жұмыс істеу
қабілеті тәуелді. Орнықтылық - қандай да бір әсердің нәтижесінде жүйенің
бастапқы немесе соған жақын орнықты режимнен шығуынан кейінгі сол
режимге қайтып келу қасиеті. Алынған автоматты реттеу жүйесін Михайлов
критериі бойынша орнықтылығын анықтаймыз.Ол үшін жүйенің беріліс
функциясын белгілі екпін қисығы бойынша анықтаймыз (2.6 сурет).
2.6 сурет - Басқару объектінің белгілі екпін қисығы: объектінің уақыт
тұрақтысы -
коэффициенті -
c; кешігу уақыты -
.
c; объекттің күшейту
Басқару объектінің беріліс функциясы:
(2.1)
Реттеуіштің беріліс функциясы:
(2.2)
Орындаушы механизмнің беріліс функциясы:
(2.3)
Клапанның беріліс функциясы:
(2.4)
Басқару объектінің беріліс функциясы;
(2.5)
Датчиктің беріліс функциясы:
(2.6)
Берілген әсер бойынша ажыртылған тізбек үшін беріліс функциясы:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
(2.7)
Берілген әсер бойынша тұйықталған тізбек үшін беріліс функциясы:
( )
( )
(2.8)
( )
(
(
) (
)
)
(
)
( ) - тұйық жүйенің сипаттамалық теңдеуі.
түрлендіреміз:
;
;
.
Беріліс функциясын жорамал және нақты бөліктері арқылы өрнектейміз:
( ) ( )
(2.9)
- нақты бөлігі;
( )
(2.10)
- жорамал бөлігі.
-ға мәндер бере отырып, нақты және жорамал бөліктердің мәндерін
табамыз (2.1 кесте).
2.1 кесте Нақты және жорамал бөліктерінің мәндері
( )
( )
0
114,4
0
0,05
101,0132
75,16628
0,1
61,78477
142,5237
0,15
-0,54341
194,7162
0,2
-81,5784
225,2694
0,25
-175,532
228,9698
( )
( )
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
-275,559
-374,163
-463,644
-536,567
-586,226
-607,078
-595,123
202,1765
143,0448
51,65065
-69,9927
-218,029
-386,959
-569,939
Құрылған кесте бойынша Михайлов годографын аламыз (2.7 сурет).
Михайлов годографы
400
200
0
-800
-600
-400
-200
-200
0
200
1
-400
-600
-800
2.7 сурет Михайлов годографы
Алынған сипаттама сағат тіліне қарсы айналуы және координатаның үш
аймағын да қамтуы Михайлов критериі бойынша жүйенің орнықты екендігіне
сәйкес келеді.
2.4 Айқын емес жиындар теориясы туралы түсінік
Әдеттегі жиынды анықтау барысында біз кез келген объектіге қатысты
ол осы жиынға жататынын әлде жатпайтынын дәл айтуға болады. Бірақ
сондай жорамал идеалдау болып табылады. Ол орналасуы не жағдайы
әрдайым өзгерісте немесе дәл өлшенбейтін, жетіліп, қозғалып жатқан
объекттерді зерттеу барысында анықталады.
Өзгерісте болатын объекттерді талдаумен байланысты есептерді шешу
кезінде анықтылықты объективті нақтылық ретінде қабылдау керек.Мұндай
есептерді шешу үшін қажет құралдарды айқын емес жиындар теориясы
береді. Бұл теорияның негізін қалаушы болып Л.Заде табылады.
Адам қатысатын өндіріс объектілердің және мұнай өңдеу процестерінің
көпшілік ерекшелігі, олардың қиындығы болып келеді. Ол қиындық
процестердің ағымын анықтайтын параметрлердің әр алуандығында, көп
сандылығында, параметрлердің өзара байланыстарының үлкен санында,
олардың өзара ықпалын жасауында, сонымен қатар басқару нұсқасында
қатысатын адамның түрленусіз іс әрекетінде.
Объекттерді зерттеу және олардың математикалық модельдерін құру
жағдайларында зерттеліп жатқан объектті модельдеу және оптималдау үшін
жиналған барлық бастапқы ақпарат белгілі дәрежеде толық емес немесе анық
емес болғандықтан, анықталмағандық мәселесі туады.
Бұл мәселе , әдетте, мұндай күрделі объекттер сандық тұрғыдан қиын
сипатталатын, ал өндіріс жағдайында керекті статикалық мәліметтерді жинау
және өңдеу арнайы құрылғыларында керекті қасиеттерге ие болмайды немесе
олар мүлдем жоқ.
Ақпарат тапшылығынан туындайтын мәселелерді келесі тәсілдермен
шешуге болады.
- ақпарат тапшылығын азайтуға тырысады;
- ақпарат тапшылығына көніп бар жағдайда зерттеуді жалғастыра
береді.
Математикалық әдістердің және есептеу техникасының соншалықты
дамуына қарамастан сандық қиын сипатталатын объектерді (мұнай өңдеу
технологиялық қондырғылары) дәстүрлі әдіспен модельдеу әрекеттері бұл
күнге дейін жақсы нәтиже берген жоқ. Практикада бұндай объекттерді және
үрдістерді адам (оператор-технолог,жетекші) жақсы басқарады.
Адам бұл жағдайларда басқару үрдісінің күрделілігі және
анықталмағандығымен жақсы бейімделеді. Машинаға қарағанда адам
анықталмаған сапалық түсініктерді қолданады және де ауыр жағдайда жақсы
бейімделеді. Осыған байланысты, күрделі өнеркәсіптік үрдістерді және
өндірістік объекттерді модельдеу және басқару үшін адам мүмкіндіктерін
қалай есептеу техникасына беру керек деген проблема туады. Бұл сұрақты
шешу үшін шайылған сапалық ақпаратты өңдеу және анықталмағандықты
формалау үшін арнайы әдістер қажет.
Анықталмағандық мәселесін шешудің бір жолы болып дәл айқын емес
объекттерді сипаттау және зерттеу үшін математикалық аппаратты жасау
болып табылады.
Осы кезде адамның ойлау, көрсету және түсіну анықталмағандығы
әртүрлі әдістермен формалды модельдерге енгізіледі. Анықталмағандықты
формалдау әдісінің екі түрі даму барысында:
- ақпарат жиынның шектерінің шайылуына (элемент көпмүшеге әр
түрлі дәрежемен кіреді) алып келетін элементтің жиынға тиістілік түсінігін
жалпылау;
- ақпарат анықталмағандықты реттелген анық жиын иерархиясы
көмегімен сипаттау.
Қалай белгілі, анықталмағандық жағдайында модельдеу және басқару
кезінде ықтималдылықтық әдіс кең қолданылады, бұл жағдайда
математикалық модель параметрлері мен объективті ықтималдылықтың
шашылу тығыздығы функциясы байланысады. Бірақ та, көп кезде
ықтималдылық әдіс әділ болатындай жасалған зерттелінетін статикалық
тұрақтылық көпмүше құрамында бар деп тұжырымдауға басты негіз жоқ.
Мысалы, ықтималдылық теориясы эксперттің қалауларын немесе оның осы
немесе басқаға сенімін сипаттауға мүмкіншілік бермейді, яғни
лингвистикалық анықталмағандықты сипаттау.
Анықталмағандықтың бұл түрі айықн емес ақпараттың математикалық
формалануы болып табылатын айқын емес жиын түсінігіне негізделген
айқын емес жиын теориясы көмегімен жеңіл формаланады. Қолданбалы
зерттеулер практикасының көрсетуі бойынша классикалық айқын емес жиын
теориясы көптеген жағдайда реалды жүйеде өтетін үрдісті адекватты емес
сипаттайды және де осындай объекттердің жалған идеалдауына әкеледі, яғни
реалды объекттерге сай анықталмағандықты формалауда керекті түрде
бейімделгіш емес болып табылады.
Математикалық модельдеу және реттеу әдістерінің эффективтілігін
айтарлықтай жоғарылататын көрсетілген қиындықтарды жеңудің
перспективты бағыттарының бірі, маман-эксперттің білімі, ойлауы болып
табылатын априорлы сапалы ақпаратты формалау және негізделген қолдану
болып табылады.
Нақты объектілер және жүйелердің сапалы талдауына арналған әдіс
үшін математикалық формалаудың қаталдылығы және жоғары дәлдігі сондай
бір керек зат емес және де анықталмағандықты және ақиқат бөлігін жіберетін
методологиялық сұлба қолданылады.
Айқын емес модельдерді құру әдістерінің артықшылығына келесілерді
жатқызуға болады: олар дәстүрлі әдіс нақты қорытынды бермеген,
анықталмаған жағдайда объекттің эффективті моделін құруға мүмкіншілік
береді.
Осы әдістерге негізделіп құрылған модельдердің формализацияға
жатпайтын жүйенің негізгі параметрлерінің ішкі байланысы есептелмейді,
бірақ айқын емес модельдерді құру барысында өздерінің спецификалық
мәселелері туындайды, мысалы, эксперттік сауалнаманы жүргізумен
байланысты, анықталмаған параметрлердің тиістілік функциясын құруда
шартты логикалық қорытынды құрылымын анықтауда және т.б.
Айқын емес жиынның тиістілік функцияларын құру айқын емес
жиындар теория әдісін қолданып күрделі объекттерді модельдеуде негізгі
деңгейдің бірі болып табылады. Бұл функцияны анықтаудың басты әдісінің
бірі осы немесе басқа параметрдің сәйкес айқын емес жиынға тиістілік
дәрежесі қисығын графикалық түрде тұрғызу болып табылады. Анықталған
график бойынша, осы графикті ең тиімді түрде апроксимацияланған функция
алынады. Содан соң алынған функция параметрлері идентификацияланады.
B j ~ j exp QB j CB j y j ymdj N B j . (2.11)
Тиістілік функцияның келесі құрылымы ұсынылады:
мұндағы
жиынға, шығыс параметрлерінің мәні; р- градация номері (квота);
QBpj - анықталмағандық деңгейін анықтайтын және тиістілік функциясын
идентификация барысында болатын параметр;
C Bpj , N Bpj - айқын емес параметрдің тиістілік функция графигінің түрін
және термдерді анықтау облысының өзгеру коэфициенттері;
ymdj - берілген термге ең сай келетін айқын емес айнымалы.
Лингвистикалық айнымалы сандық айнымалыдан оның мағыналары сан
еместігімен, яғни табиғи немесе формалды тілдегі сөз н емесе сөйлем. Жалпы
түрде сөздер сандарға қарағанда нақты емес болғандықтан лингвистикалық
айнымалылар берілген сандық терминдермен сипаттала алмайтындай күрделі
құбылыстарды жақын сипаттау мүмкіндігін береді.
y min y1 y 2 y 3 ... y lj y max .
(2.12)
Ж
Жағдайдың терм жиынын кұру үшін әр таңдалған параметрлер сәйкес
айқын емес терминдармен сөздік түрде сипатталады. Мысалы, егер ~y j
технологиялық объектте шығарылатын өнімнің саны немесе сапасы болса,
онда оларды термдермен сипаттауға болады:
~ j = {аз, орташадан төмен, орташа, орташадан жоғары, жоғары}
Қабылданған терм жиын зерттелетін технологиялық қондырғының
жұмысын сипаттайтын лингвистикалық айнымалылар мәндерінің жиыны
p y p p p
j j j j j
y
болып табылады.
Технологиялық қондырғының лингвистикалық моделі эксперттік
ақпаратты өңдеу қорытындылары бойынша қондырылады. Ыңғайлылық үшін
оны кесте түрінде көрсетуге болады, мұндағы сөз түрі нде әр түрлі кіріс х
параметрлері үшін сәйкес У мәндері берілген.
Кесте таңдалған терм жиынды қолданумен толтырылуы қажет.
Осылайша алынған модель негізінде кіріс және шығыс факторы арасындағы
байланысты айқын емес көрсету Ry формаланады. Мұндай айқын емес
көрсетуді формалау үшін логикалық бағалау әдісі қолданады. Бұл жағдайда
эксперттік ақпарат негізінде кіріс және шығыс лингвистикалық айнымалының
терм көпмүшесін T{Xi Yj) қолданып барлық жағдайларға толық сипаттама
беріледі, бұл лингвистикалық модель деп аталатын сипаттама кірістірілген
логикалық ережелердің жиынынан тұрады.
Алгоритмнің қорытынды деңгейінің мақсаты модельдің объектке
сәйкесігін тексеру болып табылады. Модель модельденген объектке келесі
жағдайда адекватты болып табылады, егер оның көмегімен ЭЕМ - де объект
сипаттамасы объекттің өзінде эксперементалды түрде реалды мәліметтермен
берілген дәлдік деңгеймен сай келсе.
Осы әдіспен реттеу жүйесінің құрылымы 2.9 суретте көрсетілген.
2.8 сурет - Реттеу жүйесінің құрылымы
Диалогтық процессор блогы операторға интерактивті жұмыс режимін
қамтамасыз етеді, оның барысында керегінше мынадай әрекеттер
орындалады: ретеу объектінің технологиялық жағдайы туралы ақпаратты
дисплейге шығару; басқарылатын параметрлердің мәндерін дисплейге
шығару; деректер базасына клавиатура арқылы айқын емес өнімге түзету
енгізу; дисплей клавиатурасынан объектті қолмен басқару; әр түрлі ақпаратты
ақпараттап банкіне (технологиялық параметрлер шкаласы және т.б.) енгізу.
Шығару блогы, өлшеу және реттеу блогынан, ақпараттар банкінен
және білімдер базасынан алынған ақпарат негізінде айқын емес синтезі
процесін жасайды, сонымен қатар логикалық (композициондық) шешім
шығарады.
Реттеу және өлшеу блогы өз ретінде, технологиялық датчиктердің
параметрлерін түсіреді, сигналдардың аналогты-сандық және сандық-
аналогты түрлендіруін, олардың алғашқы өңдеуін жүргізеді, әр түрлі реттеу
заңдарын енгізу, объектіге реттеу әрекеттерін беру. Білімдіер базасы айқын
емес өнімдер тобынан тұрады және технологиялық процесті оптималды
режимде жүргізу есебін шешу үшін керек.
Жүйенің білімдер базасы. Зерттеулер көрсеткендей каталитикалық
крекинг процесі, шикізаттың сапалық мінездемесінің жиі өзгеретін және
жалпы катализатордың басқарылмайтын белсенділік жағдайында жүргізіледі.
Әр түрлі нүктелерден алынатын фракциондық құрам, пайдаланылатын
шикізат туралы қолдағы ақпарат химялық құрамы жағынан жалпы мағлұмат
береді.
Мұндай жағдайларда стохастикалық және басқа да модельдер негізінде
алынған оптимизациялау есебінің шешім қорытындылары іс жүзінде қолдану
әрқашан қанағаттандырмайды, сондықтан шынайы жағдайда айқын емес
модельді қолдануға негізделген әдіс үлкен мүмкіншіліктер береді. Объект
сипаттамасы немесе жүйенің білім базасы бұл жағдайда айқын емес өнімдер
түрінде беріледі:
ЕГЕР х А болса, ОНДА у В болады,
мұндағы A U, B V қондырғының сәйкесінше кіріс және шығыс
параметрлерінің айқын емес жиындары болып табылады. Мұндай әр ереже
технолог-эксперттермен анықталып, реалды жағдайды есептеумен басқару
оптималды режимге жақындатып, объекттің бір немесе бірнеше эквивалентті
күйін анықтайды.
Каталитикалық крекинг процесінің негізгі мақсаты мақсатты өнімнің
шығымын көбейту болып табылады.Бұл мақсат реактордағы реакция жақсы
айналу дәрежесінде жүргенде және регенераторда кокстың жақсы жануы
жүргенде орындалады.Практикада реактордағы реакцияның жақсы жүру
нәтижесіне жету үшін реактордың температурасы, ал регенераторда кокстың
жақсы жануына жету үшін сәйкесінше регенератордың температурасы
реттеледі. Басқарылатын шамалар : TР1 - реактор ортасының температурасы
TР2
-
регенератор ортасының температурасы.
Бұл шамалар
циркуляцияланатын катализатор шығыны мен регенераторға берілетін ауа
шығынына байланысты өзгереді.
Айқын емес өнімділік моделін жобалау барысында айтылған
технологиялық параметрлер лингвистикалық айнымалылар түріне
интерпретацияланады.
l
k
(2.13)
~
~
U X i
X i
VYl
Yl
X i u : U X
i
0,1 Yl v : VYl
[0,1];Ti* (u),Tl* (v)
-
айқын емес
жиын, тиістілік функциясымен сипатталатын лингвистикалық
айнымалылардың параметрлерінің аттары біратты кеңейтілген терм-жиын,
қондырғының сәйкес кірісі және шығысы үшін.
2.5 Айқын емес жиындар теориясын қолданып реактор-регенератор
бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру
Айқын емес жиындар теориясы негізінде басқару объектінің бірнеше
X i X i j ,U X i , X i , X i j Ti* u , i 1,4;
~
Y
,VYl ,Yl ,Yl k Tl* v , l 1,4;
~
Y i
X i
;
параметрлерін реттеуге болатындықтан, мұнда реактор-регенератор бөлігінің
температураларын реттеудің функционалдық сұлбасы келтірілген (2.8 сурет).
2.9 сурет
- Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-
регенератор бөлігінің функционалдық сұлбасы: Р1 - реактор; Р2
-
регенератор; FE - шығын өлшегіш; FC - шығын датчигі; TE - температура
өлшегіш ; TC - температура датчигі.
Каталитикалық крекинг процесін реттеу қиын болып табылады.Оның
қиындығы мынадай шарттарға негізделген:
1.Процестің сызықты емес болуы;
2.Басқару объекті көп байланысты, қиылысатын байланыстарының бар
болуы;
3.Өлшенбейтін қобалжулар санының көптігі.
Осындай жағдайда бұл процесті реттеу үшін айқын емес жиындар
теориясын қолдануға негізделген әдіс ең ыңғайлы және тиімді болып
табылады.
2.2 кесте - Кіріс және шығыс параметрлерінің тиістілік функцияларының
мәндерін анықтау
Іс жүзінде технологиялық процестерді автоматты реттеу, реттелетін
объекттердің іс-әрекеті туралы статистиканың керекті мөлшерде болмауына
байланысты анықталмағандық жағдайда жүреді. Осындай объекттердің
Лингвистикалық
айнымалылардың
атаулары
Параметрлердің
өзгеру аймағы
Тиістілік функцияларының
мәндері
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Нормадан төмен (385-400 тсағ)
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Норма (400 тсағ)
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Нормадан жоғары (400-415 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Нормадан төмен (94-100 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Норма (100 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Нормадан жоғары (100-106 тсағ)
Реактордағы
температура Ү1
о о
492 C-506 C
о о
Нормадан төмен (492 -498 )
Реактордағы
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бұл
дипломдық
жобада
каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор-регенератор бөлігіндегі
технологиялық
процесті
айқын емес
жиындар теориясы негізінде реттеу мәселесі қарастырылған. Технологиялық
бөлімде каталитикалық крекинг технологиясы, реактор-регенератор бөлігінің
жұмыс жасау принципінің сипаттамасы туралы мағлұмат берілді. Арнайы
бөлімде айқын емес жиындар теориясы негізінде каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-регенератор бөлігіндегі температураны реттеудің
автоматты
жүйесі құрылды. Экономикалық негiздеу бөлiмiнде дәстүрлі
автоматты реттеу жүйесі (АРЖ) мен айқын емес АРЖ-ін құруға кететін
шығындар есептеліп, экономикалық тиімділіктері анықталды. Өміртіршілік
қауiпсiздiгі
бөлімінде каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-
регенератор бөлігінің жұмыс істеуі кезінде атмосфераға таралатын зиянды
заттардың концентрациясы және атмосферада сейілуі есептелді.
Аннотация
В данном дипломном проекте рассмотрены вопросы регулирования
температуры в реакторно-регенераторном блоке установки каталитического
крекинга на основе теории нечетких множеств. В технологической части
описаны технология каталитического крекинга и принцип работы реакторно-
регенераторного блока.
В специальной части разработана система
автоматического регулирования температурой реакторно-регенераторного
блока установки каталитического крекинга на основе теории нечетких
множеств. В экономической части рассчитаны расходы на традиционную и
нечеткую систему автоматического регулирования (САР), определены их
экономические эффективности. В разделе безопасности жизнедеятельности
были рассчитаны концентрации вредных веществ в атмосфере, возникающие
при работе реакторно-регенераторного блока установки каталитического
крекинга.
Мазмұны
Кіріспе
1 Технологиялық бөлім
1.1 Мұнайдың қасиеттері және ерекшеліктері, жіктелуі
1.2 Мұнай өңдеу үрдістері
1.3 Мұнай фракцияларын өңдеудің каталитикалық крекинг әдісі
1.4 Есептің қойылымы
2 Арнайы бөлім
2.1 Каталитикалық крекинг қондырғысының технологиялық сұлбасы
2.2 Регенератордың температурасын реттеудің дәстүрлі автоматты
жүйесі
2.3Автоматты реттеу жүйесінің орнықтылығын анықтау
2.3 Айқын емес жиындар туралы түсінік
2.4 Айқын емес жиындар теориясын қолданып реактор-регенератор
бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру
2.5 Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор
бөлігінің белгілі математикалық модельдерімен танысу
2.6 MatLab oртасында дәстүрлі және айқын емес теория негізінде АРЖ
моделін құру
2.7 Программалық қамтамасыздандырудың сипаттамасы
2.8 MatLab oртасында дәстүрлі және айқын емес теория негізінде АРЖ
моделін құру
3 Өміртіршілік қауіпсіздігі
3.1 Атырау мұнай өңдеу зауытының қоршаған ортаны қорғау жөніндегі
шаралары
3.2 Зиянды және қауіпті факторлардың пайда болуы және олардың адам
ағзасына әсері
3.3 Санитарлы - қорғаныс аймағын анықтау және зиянды қоспалардың
атмосферада сейілуін есептеу
3.4 Санитарлы қорғаныс аймағының шекарасын анықтау
Өмір тіршілігінің қауіпсіздігі тарауы бойынша қорытынды
4 Технико-экономикаға негіздеу
4.1 Жобаның бейнеленуі
4.2 Өндірістік жоспар
4.3 Айқын емес модель негізіндегі реттеу жүйесін енгізгеннен кейінгі
техникалық-экономикалық тиімділігі
Технико-экономикаға негіздеу тарауы бойынша қорытынды
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер тізімі
7
8
8
10
15
17
18
18
19
20
22
26
29
32
34
36
37
39
41
45
47
48
51
53
52
55
56
57
Кіріспе
Крекинг - мұнайдың үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин
фракциясын кұрайтын кіші молекулаларға ыдырату.
Каталитикалық крекинг - бензин алу мақсатымен мұнай өңдеу
саласындағы ең маңызды процестердің бірі.
Каталитикалық крекинг
қондырғысы жоғары октанды бензин алу үшін вакуумды дистилятты өңдеуге
арналған. Каталитикалық крекинг нәтижесінде бензин, газ және кокспен қатар
лигроин, жеңіл және ауыр каталитикалық газойль сияқты дистиляттар
түзіледі.
Мұнай өңдеу процестерінде параметрлердің көптігі және әр алуандығы,
өзара байланыстары және әр уақытта әртүрлі мәнге ие болулары процесті
дәстүрлі әдіс арқылы басқаруды және реттеуді қиындатады. Сонымен бірге
объекттерді зерттеу және олардың модельдерін құру кезінде зерттеліп жатқан
объектті модельдеу және оптималдау үшін жиналған барлық бастапқы ақпарат
белгілі дәрежеде толық емес немесе анық емес болғандықтан,
анықталмағандық мәселесі туады.
Мұндай есептерді шешу үшін қажет құралдарды айқын емес жиындар
теориясы береді.
Айқын емес жиындар теориясы негізінде жүйелерді құру әдістерінің
артықшылығы - олардың дәстүрлі әдіс нақты қорытынды бермеген,
анықталмаған жағдайда объекттің тиімді моделін құруға мүмкіндік беруі.
Осы дипломдық жобада каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор-регенератор бөлігіндегі технологиялық процеске талдау жасалып,
айқын емес жиындар теориясы негізінде автоматты реттеу жүйесі
қарастырылды.
Программалық қамтамасыздандыру MatLab компьютерлік
интеграцияланған жүйесінің мүмкіншіліктерін қолдануға негізделеді.
1 Технологиялық бөлім
1.1 Мұнайдың қасиеттері және ерекшеліктері, жіктелуі
Мұнай - судан жеңіл, өзіне тән иісі бар, көбінесе кара түсті болып
келетін жанғыш майлы сұйықтық. Оның түсі жоғары молекулалы шайырлы
заттардың құрылысы мен санына байланысты, ашық сары түстен қараға дейін
өзгере алады, кейбір мұнайлар жарыққа шағылысқанда жасыл немесе пурпур
түске флуоресцирленеді.Мұнайдың сапасы және оны әрі қарай өңдеу маңызды
физикалық және химиялық сипаттамалармен аныкталады.
Мұнай түрлері бір-бірінен мынадай қасиеттері бойынша ерекшеленеді:
түсі, тығыздығы, қайнау температурасы, тұткырлығы, химиялық кұрамы,
ұшқыштығы. Дегенмен кез - келген мұнай - суда мүлдем ерімейтін, құрамы
бойынша - көп компонентті (бірнеше мың әртүрлі химиялық қосылыстар)
көміртек атомдарының саны 100 -ге дейін жететін және одан да көп
гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың коспасынан тұратын
көмірсутектердің күрделі коспасы.
Мұнайдың химиялық құрамының әртүрлілігіне қарамастан оның
элементік құрамы бес химиялық әлементтің - көміртек, сутек, оттек, күкірт,
азоттың міндетті түрде болуымен сипатталады (1.1 сурет).
1.1 сурет - Мұнай мен газдың химиялық және элементтік құрамы
Мұнай мен мұнай өнімдерінің көп бөлігін көміртек (83-87%) және сутек
(12- 14%) құрайды (1.2 сурет). Гетероатомдық косылыстардың мөлшері
мұнайдың жасы мен шығу тегіне байланысты. Гетереатомды
гетероорганикалык косылыстар - кұрамында күкірт, азот және оттегі бар
қосылыстар, сонымен қатар барлык мұнайда болатын минералды қосылыстар.
1.2 сурет - Мұнайдын химиялық кұрамының диаграммасы
Шикі мұнай келесі фракциялардан тұрады (1.1 кесте).
Кұрамына байланысты жеңіл және ауыр мұнай деп бөледі. Жеңіл
мұнайдың кұрамында аз мөлшерде май фракциясы болады, бірақ ол өте сирек
кездеседі. Жеңіл мұнайда әдетте бензин, нафталар мен керосин, ал ауыр
мұнайда газойль мен мазут көп болады. Бензин мөлшері шамамен 20 -30%
болатын мұнай көп кездеседі.
1.1 к есте - Мұнайдын фракциялық кұрамы
Мұнайдың және мұнай өнімдерінін тауар ретіндегі сапасы әртүрлі
технологиялык параметрлермен сипатталады және бұл көрсеткіштер әр
алуан. Фракциялык және химиялык кұрамынан баска негізгі көрсеткіштері:
- тығыздығы;
- молекулалық массасы;
- тұткырлығы;
- температуралык сипаттамалары (тұтану, лаулау, өздігінен лау-лау, кату
температурасы және баскалары).
Оптикалық қасиеттері. Мұнай мен мұнай өнімдеріне флуоресценсия
мен оппаласценсия (жарықтың шашырау) кұбылыстары тән.
Ерігіштік. Мұнайда йод, күкірт, күкіртті сутек, күкіртті қосылыстар,
шайырлар, өсімдіктер мен жануарлар майлары, ауа, көміртек оксидтері, газды
алкандар және т.б. жақсы ериді. Мұнай мен мұнай өнімдері суда іс жүзінде
ерімейді.
Жылулық қасиеттері. Мұнайдың жылу өткізгіштік, жылусыйымдылық
және басқа да жылулық-физикалық
қасиеттері оның
құрамындағы
көмірсутектердің молекулалық массасына және молекулалық құрамына,
жылуөткізгіштік температураға,
жылусыйымдылык тығыздық пен
температураға байланысты. Жоғары жылуөткізгіштік алкандарға, би - және
үшциклдік тармақталған кұрылымдарға тән. Алкандардың жылу өткізгіштігі
ең жоғары, ал ароматты көмірсутектердікі ең төмен болып саналады.
1987 жылы мұнайлардың тығыздығы бойынша жалпы жіктелу
схемасы қабылданған:
- жеңіл мұнайлар - 870,3 кгм3;
- орта - 870,3-920,0 кгм3;
- ауыр - 920,0-1000 кгм3;
- өте ауыр - 1000 кгм3 жоғары, тұткырлығы 10000 мПас кем емес;
- табиғи битумдар - 1000 кгм3 , тұткырлығы 10000 мПас жоғары.
Химиялық классификация мұнай кұрамында бір немесе бірсыпыра
көмірсутектер кластары басым болуына негізделген. Бұл классификация
бойынша мұнайдың алты түрін ажыратады: Қайнау
температурасы
Фракциялар
Молекуладағы көміртек
атомдарынын мөлшері
32°С төмен
Көмірсутекті
1-4
32-105°С
105-160°С
газдар
Бензин
Нафта (лигроин)
5-12
8-14
160-230°С
230-430°С
430°С жогары
Керосин
Газойль
Мазут
12-18
14-20
20-45
1) парафинді;
2) парафин-нафтенді;
3) нафтенді;
4) парафин-нафтен-ароматты;
5) нафтен-ароматты;
6) ароматты.
Сонымен қатар мұнайлар физикалық сипаттамалар бойынша жіктеледі
(1.2 кесте).
1.2 к есте - Мұнайды физикалык сипаттамалар бойынша жіктелуі
Күкірттің массалык үлесі бойынша азкүкіртті мұнай - I класқа, күкіртті
- II класка, жоғарыкүкіртті - III класқа, аса жоғары күкіртті - IV класқа
жатады.
1.2 Мұнай өңдеу үрдістері
Мұнай өндеу зауыттардың технологиялық процестерін екі топка бөлуге
болады: физикалық және химиялық (1.3 кесте).
Физикалық процестер арқылы мұнайды кұрайтын компоненттерге
химиялык өзгеріссіз бөліп шығарады. Оларға айдау, экстракция, адсорбция,
абсорбция, кристалдану және т.б процестер жатады.
1.3 кесте - Технологиялық процестердің жіктелуі Процестің атауы
А. Физикалық
1.Тұзсыздандыру және сусыздандыру;
2.Атмосфералық және вакуумды айдау;
3.Сольвентті деасфальттау;
4.Полюсті еріткіштермен экстракциялық жаксарту;
5.Кристалдау аркылы депарафиндеу:
- адсорбциялык;
- карбамидті.
В.Химиялык
1. Деструктивті
Процестер тобы
Процестің атауы
Көрсеткіштің
аталуы
Кластың аталымы
Өлшем бірлігі
Мәні
өте жеңіл мұнай
кПм'
0800
Тығыздығы
өте жеңіл мұнай
кПм'
0800
жеңіл мұнай
3
кІІм
800840
тығыздығы орта мұнай
3
кПм
840880
ауыр мұнай
3
кПм
880920
Тұткырлығы
аз тұткырлы
мм с
040
тұткырлы
ммс
4080
жоғары тұтқырлы
ммс
80
Каталитикалық
Термиялық
Каталитикалық
Термиялық
1.Каталитикалык крекинг;
2.Алкилдеу;
3.Полимерлеу.
1.Термиялық крекинг және висбрекинг;
2.Кокстеу;
3.Пиролиз.
2. Гидрогенді
1.Гидрожаксарту;
2.Гидрокрекинг;
3.Гидрокаталитикалық риформинг;
4.Гидроизомерлеу;
5.Гидродепарафиндеу;
6.Гидродеароматгау.
1.Гидровисбрекинг;
2.Гидропиролиз;
3.Донорлы-сольвентті крекинг.
1.3 - кесте нің жалғасы
1.3 суретте мұнай өңдеудің әртүрлі әдістерінің және олар арқылы
алынатын өнімдердің жалпы сұлбасы келтірілген.
3.Тотықтыру
Каталитикалық
1.Газдар синтезі және көміртек өндірісі;
Каталитикалық
2.Элементарлы күкірт өндірісі;
Каталитикалық
3.Демеркаптанизация.
Термиялык
1.Битум өндірісі;
Термиялык
2.Пектер өндірісі;
Термиялык
3.Көмірлер мен кокстерді газдау.
1.3 сурет - Мұнайды отын және май алу мақсатында өңдеудің жалпы
сұлбасы
Айдау. Көмірсутектердің қайнау температурасы кұрамындағы көміртек
атомдарының саны арткан сайын жоғарылайды. Керісінше, бензолдың буын
кайнау температурасынан төмен температураға дейін суытсақ, ол сұйыққа
айналады. Мұнайды айдап кұрам бөліктеріне бөлу әдісі осыған негізделген.
Мұнайды айдау аппаратында қыздырады. Сұйыктың температурасы
80°С -ден асқанда одан бензол ұшып шығады. Онымен бірге кайнау
температурасы бензолдікіне жақын баска да көмірсутектер ұшады, яғни
мұнайдан қайнау температурасы 80°С-қа жуық фракция бөлінеді.
Аппараттағы температураны тағы 25°С градусқа көтерсек мұнайдан
қайнау температурасы 80 -105°С аралықта жататын келесі фракция кұрамында
С7 бар көмірсутектер ұшып шығады. Осылай температураны 350°С-ға дейін
көтере отырып мұнайды басқа да құрам бөліктеріне бөлуге болады.Айдаудың
екі түрі болады: атмосфералық және вакуумдық.
Мұнай өңдеудің бас процесі (ЭЛОУ - электртұзсыздандыру және
сусыздандырудан кейін) атмосфералык айдау (АТ - атмосфералық айдау
қондырғысында) болып табылады, онда отынды фракциялар және қазандық
отынының компоненті немесе келесі терең өңдеу үшін шикізат ретінде
қолданылатын мазут алынады.
Атмосфералық айдау. Атмосфералык айдаудың отынды фракцияларын
ары қарай жаксартуға ұшыратады (гетероатомды қосылыстардан
гидротазалау), ал бензиндерге сапасын жоғарылату үшін немесе жеке
ароматты көмірсутектерді - мұнайхимияның шикізаттарын алу үшін (бензол,
толуол, ксилолдар және т.б.) каталитикалық риформинг әдісін қолданады.
Вакуумдық айдау. Атмосфералык кысымда айдағанда қалдык ретінде
мазут бөлінеді. Мазут 350°С -тан жоғары температурада айдалады. Вакуумдық
айдаудың негізі болып мына қағида саналады: қысым азайған сайын
сұйықтықтың кайнау температурасы төмендейді.
Вакуумдық айдау арқылы мазуттан қайнау температуралары 350-500°С
аралығында жататын моторлы отындар компоненттерін алу үшін шикізатты
немесе кейінгі тазалау процестеріне жіберілетін (селективті тазалау,
депарафиндеу және т.б. ) - жіңішке дистиллятты май фракцияларын алады.
Адсорбция. Бұл әдіс мұнай құрамындағы компоненттердің белгілі бір
сорбенттің бетіне таңдамалы түрде адсорбциялануына негізделген. Бұл кезде
компоненттердің сорбиялану энергиялары да әр түрлі болады. Мұнайды
адсорбент арқылы өткізгенде оның бетіне белгілі бір компоненттер жақсы
адсорбцияланады да, қалғандары сұйықта қалады. Осылай мұнайды кұрам
бөліктеріне бөлуге болады. Қазіргі кездегі адсорбциялық қоңдырғылар
хроматографияға негізделген.
Хроматографияның
ыгыстырушы
және
элюенттік деген түрлері бар.
Адсорбция - фазалар бөлу беттерінде жүретін бір компоненттің екінші
компонснтке сіңуі.Адсорбент (адсорбтеуші зат) - өзінің сырт - қы бет қабатына
баска затты сіңіріп алатын зат (әдетте катты немесе сұйық заттар).
Абсорбция - фаза көлемінде жүретін бір компоненттің екінші
компонентке сіңуі (өндірісте ацетиленді табиғи газдың тотығу пиролизі -
ацетон, метанол, аммиак ). Абсорбент - өзінің тек сыртқы бет қабатына ғана
емес сонымен катар ішкі көлем бойынша басқа затты сіңіріп алатын зат
(әдетте сұйық заттар).
Десорбция - адсорбцияға кері процесс. Хемосорбция - адсорбент
және адсорбат (адсорбентке сіңетін зат) молекулалар арасында химиялық
әрсккеттесу аркьшы жүретін адсорбция процесі.
Адсорбция әдісі. Газ қоспасының құрамындағы белгілі бір компонентті
таңдамалы түрде өзінің бетіне сіңіретін кеуек қатты заттар қасиеттеріне
негізделген. Капиллярлық құрылымды кеуек қатты
заттарда беттегі
адсорбциямен бірге капиллярлық конденсация құбылысы да жүзеге асады.
Адсорбент ретінде активтелген көмір жиі қолданылады. Әдетте ол газдарды
органикалық булардан тазартуға, жағымсыз иістерді, газ тәрізді қоспаларды
және ұшқыш компоненттерді жоюға жұмсалады
Пиролиз деп затты тотықтармай-ақ термиялык жолмен ыдырату және
өзгеріске ұшырату процестерін айтады. Пиролиз өте бағалы олефиндерді -
қаныкпаған көмірсутектерді (КС) алуға негізделген. Ши -кізат ретінде
парафинді КС колданылады. Пиролизге табиғи, қосалқы газдар және мұнай
өнімдері ұшырайды.
Экстракция. Белгілі еріткіште мұнай құрамындағы компоненттердің
әркелкі еруіне негізделген. Экстракцияны сатылы әдіспен жүргізеді. Сонда
бөлініп алынған әрбір фракцияның құрамында критикалық температуралары
бір-біріне жуық, олай болса құрылысы өзара ұқсас заттар жинақталады.
Ректификация - мұнайды бірінші реттік айдау, мұнайдан кайнау
температуралары өзара біршама жақын жататын фракцияларды алу үшін
қолданылады. Ректификация кезінде сұйықтық пен бу фазалары арасында
үздіксіз айырбас жүреді. Сұйықтық фазасы жоғары қайнайтын компонентпен ,
ал бу фазасы төмен қайнайтын компонентпен
баиды. Бұл әдісті
автомобильдер мен авиажанармайларын, бензин фракцияларын
-
бензин,керосин,дизель және т.б. алу үшін пайдаланады.
Химиялық процестерде мұнайды өңдеу шикізаттың құрамында
болмайтын жаңа өнімдерді алумен жүретін химиялық өзгерістер жолымен
іске асырылады.
Химиялык өзгерістердің түріне байланысты үш топқа бөлінеді:
1. Деструктивті
процестерде шикізатгағы косылыстардың
ыдырау арқылы төменмолекулалык көмірсутектер және тығыздану
процестер нәтижесінде жоғарымолекулалық өнімдер түзіледі.
2. Гидрогенді процестер сырттан жіберілетін немесе процестердің өзінде
түзілетін сутектің катысуымен жүреді.
3. Тотықтыру процестер тотықтырғыштардың қатысуымен (ауадағы
оттегімен, су буымен, көміртек диоксидімен, күкірт оксид терімен және т.б.)
көміртек оксидтерін, сутегі, әлементті күкірт битум және т.б. түзе жүреді.
Крекинг. Бұл термин (сгаскіng) ыдырату деген магынаны береді. Ол
мұнайдың ауыр фракцияларын жеңіл фракцияларға ыдырату үшін
пайдаланылады.
1.3. Мұнай фракцияларын өңдеудің каталитикалық крекинг әдісі
Крекинг - мұнайдың үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин
фракциясын кұрайтын кіші молекулаларға ыдырату. Мұнай өндеуде бензин
фракцияларына үлкен көңіл бөлінеді. Саны жағынан да, сапасы жағынан да
жоғары бензин алуға тырысады.
Крекинг мұнай өңдеу процесінің тереңдігін жоғарылатты. Бензин,
керосин, дизель отыны алынатын мөлдір фракциялар мөлшері 40-45%- тен 55-
60%-ке дейін өсті.Жаңа технологиялар көмегімен май өндірісінде мазуттың
шикізат ретінде пайдаланыла бастауы крекингтің ең маңызды жетістігі бо лып
табылады.
Крекинг процесінде катализаторды колдану жоғарыоктанды отынның
шығу мөлшерін арттырды және технологиялык параметрлерді одан әрі
жетілдірді.
Термиялық процеспен салыстырғанда, каталитикалық крекинг тезірек
өтеді. Крекинг процесі кезінде көмірсутек сымдары үзіледі және қарапайым
шектеулі жәңе шектеусіз көмірсутектер пайда болады. Алкандар үшін
катализатор катысында крекинг реакциялары төмендегі түрде өтеді:
Тотығу және полимеризациялану процестері катализ нәтижесінде пайда
болған көмірсутектер бойында жүрмейді. Себебі катализ нәтижесінде осы
процестер тән болып келетін шектеусіз көмірсутектер мөлшері азаяды.
Мұндай бензин сақтауда тұрақты болады.
Катализдік крекингтің термиялық креингпен салыстырғандағы негізгі
артықшылықтары:
1. Процесті каталитикалық жылдамдатудың нәтижесінде, процесті
төменірек температурада және төменірек қысымда жүргізуге болады;
2. Катализатордың селективтік әсері жинақталуға алып келетін
процесстерді жеделдетеді - хош иісті, изопарафиндік жәнс изоолефиндік
үлкен октандық саны бар крекинг - бензиндерде анықталған.
Каталитикалық крекингтің негізгі мақсаты тек сапалы отынның
қосымша мөлшерін алу ғана емес, сонымен қатар мұнайды пайда лану
мүмкіншіліктерін ұлгайту. Каталитикалык крекинг әрі қарай химиялық
өндеуге түсетін ароматты көмірсутектер алуға мүмкіндік береді. Бәріміз
білетіндей, химиялық өнімнің 25% - тен көбі мұнай өңдеу өндірісінен алынады
(1.4 - сурет).
1.4 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысы
Крекинг процесіңде катализаторлар ретінде алюмосиликаттар, хром,
алюминий оксидтері және т.б. сиякты кышқылды функциялы заттар кең
колданылады.
Катализаторларының ерекшеліктері болып олардың тез
дезактивизациясы саналады. Катализатордың қуыстары 10 - 15 минут жұмыс
арасында кортқы көмірмен толтырылып отырады. Сондықтан да крекинтті
катализатордын регенерация процесімен кезектестестіріп отыру қажет.
Жұмыс циклін және регенерацияны жиі ауыстырып отыратын катализдік
процесстер циклдік деп аталады.
Регенерация - катализатор бетінен 540-680 -ғы ауамен қортқы көмірді
және шәйір жинағын жандыру құбылысы. Катализаторды жергілікті қызып
кетуден корғау үшін ауаны инерттік газдармен араластырады.
Каталитикалық крекингтің вакуум-дистилятта жұмыс атқаруындағы
типтік параметрлері (фр.350-500°С):
· температурасы 450-480°С;
· қысымы 0,14-0,18 МПа.
Қорытындылағанда көмірсутегі газдары (20%), жанармай фракциясы
(50%), дизель фракциясы (20%) алынады. Қалғандары ауыр газиольға немесе
крекинг - калдыкка, қортқы көмір және шығындарға кетеді. Катализатор
бетінде әр 10 -15 минут сайын қортқы көмір жиналып отырады. Сондықтан
крекингті катализатордың регенера-ция процесімен алмастырып отырады.
Процесті жүргізудегі технологиялык сұраныстар берілген октан санды
бензин фракцияларының шығуымен анықталады.Термиялық крекингтегідей
каталитикалық крекингте температураны көтеру газтәріздес көмірсутектер
шығымының артуына және соған сәйкес сүйық көмірсутектердің шығымының
төмендеуіне алып келеді. Бүл жағдайда заттар салмағының газдық және
сұйықтык фазасының орташа молекулярлық салмагы төмендейді, сонымен
қатар қортқы комірдің пайда болуы өседі. Сондықтан процес
катализаторларына ерекше көңіл бөлінеді.
Крекингтік бірінші қолдан жасалған катализаторы болып
алюмосиликатты формаланатын диаметрі 3 мм жуык түйіршек түріндегі
катализаторлар болды. Оның негізі болып табиги қуыстығы, алдымен мұнай
өңдеушілерді қанағаттандыратын аморфты алюмоси - ликат болды. Оның
орнына бөлшектері микрондармен өлшенетін микросфералы алюмосиликатты
катализатор келді.
Қолданылатын катализаторлардың түрі, оларды регенерациялау әдісі
технологияны аныктайды, яғни катализдік крекингтің жабдығын да. Бірінші
кондырғылар таблеткалы катализаторларда кезеңдік тәртіпте жұмыс атқарған.
Оларда жүктелген жылжымайтын катализаторлардың реакциясы және
регенерациясы бір кұралда кезекпен іске асырылатын. Содан соң жетілген
түйіршік катализаторлар және үздіксіз әрекеттегі кондырғылар пайда болды.
Бүл жерде катализатордың крекингі және регенерациясы іске бөлек
асырылды.
Оған жоғарыдан арнаулы жабдық арқылы 1-2 мм түйіршіктер түріндегі
катализатор түседі. Түйіршіктер тығыз кабатталып, төменге түсіріледі және
бірте -бірте реакция аумағынан, крекинг өнімін беліп шығару аумағынан және
бумен әндеу аумагынан өтеді. Катализатор мен шикізат контактінің орташа
уақыты 5 секунд.
Бумен өңдеу әдісі катализаторға жабысып қалған көмірсутектерін жою
үшін колданады. Бумен өңдеуді міндетті түрде жүргізу қажет, себебі содан
соң катализатор баска аппарат -регенераторға түседі, мұнда одан қорткы көмір
жандырылады. Бұл жағдайда жойылмаған көмірсутектері жанып кетіп,
пайдалы өнімнің шығуы төмендейді.
Каталитикалық крекинг бензиндері термиялық крекинг бензиндерінен
ароматты, нафтенді және изопарафинді көмірсутектердің жоғары мөлшерімен
және олефиндердің аз мөлшерімен ерекшеленеді. Олар тұрақтылығымен және
октан санының жоғарылығымен сипатталады. Каталитикалық крекингтегі
бензин шығымы шикізат салмағының 70%-ын алады.
Каталитикалық крекинг газдарының құрамында С1 ден С4-ке дейінгі
шектеулі және шектеусіз көмірсутектер болады; газдар шығымы орта есеппен
алғанда шикізат салмағының 12 -15%-ін құрайды. Катализатордағы қортқы
көмір мөлшері орта есеппен алғанда шикізат салмағының 4-6 %-ін құрайды.
Каталитикалық крекинг нәтижесінде бензин, газ және кокспен қатар,
жүйеде циркуляцияланатын және бөлшектеніп реакторға қайтып оралатын
лигроин, жеңіл және ауыр каталитикалық газойль сияқты дистиляттар
түзіледі.
1.4 Есептің қойылымы
Жұмыстың мақсаты - ақпарат тапшылығы кезінде айқын емес жиындар
теориясын қолданып каталитикалық крекинг қондырғысының реактор -
регенератор бөлігінің температурасын реттеу болып табылғандықтан, келесі
есептерді шешу керек:
1)Каталитикалық крекинг технологиялық процесін сипаттау;
2)Каталитикалық крекинг
қондырғысының реактор-регeнератор
бөлігінің белгілі математикалық модельдерімен танысу және функционалдық
сұлбасын құру;
3)Дәстүрлі әдіс бойынша регeнератордың температурасын реттеу
жүйесінің беріліс функциялары мен орнықтылығын анықтау;
4)Айқын емес жиындар теориясы негізінде температураны реттеу
жүйесінің моделін алу;
5)MatLab кеңейтілуінің Fuzzy Logic Toolbox пакетін қолданып реактор-
регeнератор бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру;
6)Реактор-регeнератор бөлігінің температурасын реттеу жүйесінің
моделін MatLab ортасындағы Simulink динамикалық жүйесін модельдеу
пакеті көмегімен жасау;
7)Дәстүрлі және айқын емес жиындар теориясы негізіндегі әдістер
бойынша алынған реактор -регeнератор бөлігінің температурасын реттеудің
өтпелі сипаттамаларын салыстыру;
8)Айқын емес модель негізіндегі автоматты реттеу жүйесінің
экономикалық тиімділігін анықтау;
9)Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор
бөлігінің экологияға әсерін анықтау.
2 Арнайы бөлім
2.1 Каталитикалық крекинг процесінің технологиялық сұлбасы
Гидротазалаудан және ТI пештері мен жылуалмастырғыштарды алдын-
ала қыздырудан өткен шикізат рециркулятпен және су буымен араласып, Р1
реакторының араласу түйініне өтеді. Осы жерде шикізат регенеризацияланған
катализатормен әрекеттеседі. Шикізат буланады, катализденеді және одан әрі
Р1 қаунау қабатының зонасына өтеді. Реакция өнімі катализатордан ажырап,
К1 колоннасының төменгі бөлігіне бөлінуге өтеді. Қортқы көмірмен
толтырылған катaлизатор Р1 булану зонасынан қортқы көмірді көміртек
диоксидына дейін толық жандыру үшін Р2 регенераторының қайнау қабат
зонасына өтеді. Келесі сатыда регенерацияланған катализатор Р1
реакторының араласу түйініне өтеді. Регенерацияға ауаны ауа үрлегіштер
арқылы жібереді. Ауыр және жеңіл газойльдер К1 колоннасында бөліне ді.
Ауыр газойльдің бір бөлігі рециркулят ретінде араласу түйініне өтеді.
Колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин буы, су және крекинг газдарының
коспасы шығады. Бұл коспа суытылып және конденсацияланғаннан кейін Е1
газосепараторына бағытталады. Мұнда ол әрі карай газофракциялаушы және
бензинді тұрақтандырушы блокқа өтетін газға және тұрақсыз бензинге
ыдырайды. Каталитикалық крекинг процесінің технологиялық сұлбасы 2.1
суретте келтірілген.
2.1 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысының технологиялық
сұлбасы: Т1 - пеш; Р1 - реактор; Р2 - регенатор; К1 - ректификациялық
коллонасы; Е1 - газосепаратор.
Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-регенератор бөлігі 2.2
суретте келтірілген.
2.2 сурет - Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-
регенератор бөлігі
2.2 Регенератордың температурасын реттеудің дәстүрлі автоматты
жүйесі
Дәстүрлі әдіс бойынша каталитикалық крекинг қондырғысының
реактор -регенератор бөлігіндегі регенератордың температурасы реттеледі.
Басқарылатын шама: TР2 - регенератор ортасының температурасы. Бұл шама
басқарушы шама - регенераторға берілетін ауа шығынына байланысты
өзгереді, яғни ауа шығынын өзгерте отырып регенератор температурасын
реттеуге болады.Оның функционалдық және құрылымдық сұлбалары 2.4 - 2.5
суреттерде келтірілген.
2.4 сурет - Дәстүрлі әдіс бойынша регенератор температурасын
реттеудің функционалдық сұлбасы: КЛ - клапан; 1 - шығын өлшегіш; 2 -
температура датчигі; 3 - орындаушы механизм ; 4 - реттеуіш.
2.5
сурет
-
Дәстүрлі
әдіспен
регенератордың
температурасын
реттеудің құрылымдық сұлбасы: Р - реттеуіш; ОМ - орындаушы механизм;
КЛ - клапан; БО - басқару объекті; ДТ - температура датчигі; f - сыртқы
әсерлер.
Реттеуішке температура датчигінен сигнал келеді, бұл сигнал берілген
тапсырмамен салыстырылып, келіспеген шама орындаушы механизмге
жіберіледі, ол өз кезегінде басқару объектіне клапанды ашып -жабу арқылы
берілетін ауа мөлшерін өзгертумен әсер етеді. Басқарушы әсер ПИ - реттеу
заңы бойынша пайда болады.
2.3 Автоматты реттеу жүйесінің орнықтылығын анықтау
Автоматты жүйенің маңызды сипаттамаларының бірі
-
оның
орнықтылығы болып табылады. Жүйенің орнықтылығынан оның жұмыс істеу
қабілеті тәуелді. Орнықтылық - қандай да бір әсердің нәтижесінде жүйенің
бастапқы немесе соған жақын орнықты режимнен шығуынан кейінгі сол
режимге қайтып келу қасиеті. Алынған автоматты реттеу жүйесін Михайлов
критериі бойынша орнықтылығын анықтаймыз.Ол үшін жүйенің беріліс
функциясын белгілі екпін қисығы бойынша анықтаймыз (2.6 сурет).
2.6 сурет - Басқару объектінің белгілі екпін қисығы: объектінің уақыт
тұрақтысы -
коэффициенті -
c; кешігу уақыты -
.
c; объекттің күшейту
Басқару объектінің беріліс функциясы:
(2.1)
Реттеуіштің беріліс функциясы:
(2.2)
Орындаушы механизмнің беріліс функциясы:
(2.3)
Клапанның беріліс функциясы:
(2.4)
Басқару объектінің беріліс функциясы;
(2.5)
Датчиктің беріліс функциясы:
(2.6)
Берілген әсер бойынша ажыртылған тізбек үшін беріліс функциясы:
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
(2.7)
Берілген әсер бойынша тұйықталған тізбек үшін беріліс функциясы:
( )
( )
(2.8)
( )
(
(
) (
)
)
(
)
( ) - тұйық жүйенің сипаттамалық теңдеуі.
түрлендіреміз:
;
;
.
Беріліс функциясын жорамал және нақты бөліктері арқылы өрнектейміз:
( ) ( )
(2.9)
- нақты бөлігі;
( )
(2.10)
- жорамал бөлігі.
-ға мәндер бере отырып, нақты және жорамал бөліктердің мәндерін
табамыз (2.1 кесте).
2.1 кесте Нақты және жорамал бөліктерінің мәндері
( )
( )
0
114,4
0
0,05
101,0132
75,16628
0,1
61,78477
142,5237
0,15
-0,54341
194,7162
0,2
-81,5784
225,2694
0,25
-175,532
228,9698
( )
( )
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
-275,559
-374,163
-463,644
-536,567
-586,226
-607,078
-595,123
202,1765
143,0448
51,65065
-69,9927
-218,029
-386,959
-569,939
Құрылған кесте бойынша Михайлов годографын аламыз (2.7 сурет).
Михайлов годографы
400
200
0
-800
-600
-400
-200
-200
0
200
1
-400
-600
-800
2.7 сурет Михайлов годографы
Алынған сипаттама сағат тіліне қарсы айналуы және координатаның үш
аймағын да қамтуы Михайлов критериі бойынша жүйенің орнықты екендігіне
сәйкес келеді.
2.4 Айқын емес жиындар теориясы туралы түсінік
Әдеттегі жиынды анықтау барысында біз кез келген объектіге қатысты
ол осы жиынға жататынын әлде жатпайтынын дәл айтуға болады. Бірақ
сондай жорамал идеалдау болып табылады. Ол орналасуы не жағдайы
әрдайым өзгерісте немесе дәл өлшенбейтін, жетіліп, қозғалып жатқан
объекттерді зерттеу барысында анықталады.
Өзгерісте болатын объекттерді талдаумен байланысты есептерді шешу
кезінде анықтылықты объективті нақтылық ретінде қабылдау керек.Мұндай
есептерді шешу үшін қажет құралдарды айқын емес жиындар теориясы
береді. Бұл теорияның негізін қалаушы болып Л.Заде табылады.
Адам қатысатын өндіріс объектілердің және мұнай өңдеу процестерінің
көпшілік ерекшелігі, олардың қиындығы болып келеді. Ол қиындық
процестердің ағымын анықтайтын параметрлердің әр алуандығында, көп
сандылығында, параметрлердің өзара байланыстарының үлкен санында,
олардың өзара ықпалын жасауында, сонымен қатар басқару нұсқасында
қатысатын адамның түрленусіз іс әрекетінде.
Объекттерді зерттеу және олардың математикалық модельдерін құру
жағдайларында зерттеліп жатқан объектті модельдеу және оптималдау үшін
жиналған барлық бастапқы ақпарат белгілі дәрежеде толық емес немесе анық
емес болғандықтан, анықталмағандық мәселесі туады.
Бұл мәселе , әдетте, мұндай күрделі объекттер сандық тұрғыдан қиын
сипатталатын, ал өндіріс жағдайында керекті статикалық мәліметтерді жинау
және өңдеу арнайы құрылғыларында керекті қасиеттерге ие болмайды немесе
олар мүлдем жоқ.
Ақпарат тапшылығынан туындайтын мәселелерді келесі тәсілдермен
шешуге болады.
- ақпарат тапшылығын азайтуға тырысады;
- ақпарат тапшылығына көніп бар жағдайда зерттеуді жалғастыра
береді.
Математикалық әдістердің және есептеу техникасының соншалықты
дамуына қарамастан сандық қиын сипатталатын объектерді (мұнай өңдеу
технологиялық қондырғылары) дәстүрлі әдіспен модельдеу әрекеттері бұл
күнге дейін жақсы нәтиже берген жоқ. Практикада бұндай объекттерді және
үрдістерді адам (оператор-технолог,жетекші) жақсы басқарады.
Адам бұл жағдайларда басқару үрдісінің күрделілігі және
анықталмағандығымен жақсы бейімделеді. Машинаға қарағанда адам
анықталмаған сапалық түсініктерді қолданады және де ауыр жағдайда жақсы
бейімделеді. Осыған байланысты, күрделі өнеркәсіптік үрдістерді және
өндірістік объекттерді модельдеу және басқару үшін адам мүмкіндіктерін
қалай есептеу техникасына беру керек деген проблема туады. Бұл сұрақты
шешу үшін шайылған сапалық ақпаратты өңдеу және анықталмағандықты
формалау үшін арнайы әдістер қажет.
Анықталмағандық мәселесін шешудің бір жолы болып дәл айқын емес
объекттерді сипаттау және зерттеу үшін математикалық аппаратты жасау
болып табылады.
Осы кезде адамның ойлау, көрсету және түсіну анықталмағандығы
әртүрлі әдістермен формалды модельдерге енгізіледі. Анықталмағандықты
формалдау әдісінің екі түрі даму барысында:
- ақпарат жиынның шектерінің шайылуына (элемент көпмүшеге әр
түрлі дәрежемен кіреді) алып келетін элементтің жиынға тиістілік түсінігін
жалпылау;
- ақпарат анықталмағандықты реттелген анық жиын иерархиясы
көмегімен сипаттау.
Қалай белгілі, анықталмағандық жағдайында модельдеу және басқару
кезінде ықтималдылықтық әдіс кең қолданылады, бұл жағдайда
математикалық модель параметрлері мен объективті ықтималдылықтың
шашылу тығыздығы функциясы байланысады. Бірақ та, көп кезде
ықтималдылық әдіс әділ болатындай жасалған зерттелінетін статикалық
тұрақтылық көпмүше құрамында бар деп тұжырымдауға басты негіз жоқ.
Мысалы, ықтималдылық теориясы эксперттің қалауларын немесе оның осы
немесе басқаға сенімін сипаттауға мүмкіншілік бермейді, яғни
лингвистикалық анықталмағандықты сипаттау.
Анықталмағандықтың бұл түрі айықн емес ақпараттың математикалық
формалануы болып табылатын айқын емес жиын түсінігіне негізделген
айқын емес жиын теориясы көмегімен жеңіл формаланады. Қолданбалы
зерттеулер практикасының көрсетуі бойынша классикалық айқын емес жиын
теориясы көптеген жағдайда реалды жүйеде өтетін үрдісті адекватты емес
сипаттайды және де осындай объекттердің жалған идеалдауына әкеледі, яғни
реалды объекттерге сай анықталмағандықты формалауда керекті түрде
бейімделгіш емес болып табылады.
Математикалық модельдеу және реттеу әдістерінің эффективтілігін
айтарлықтай жоғарылататын көрсетілген қиындықтарды жеңудің
перспективты бағыттарының бірі, маман-эксперттің білімі, ойлауы болып
табылатын априорлы сапалы ақпаратты формалау және негізделген қолдану
болып табылады.
Нақты объектілер және жүйелердің сапалы талдауына арналған әдіс
үшін математикалық формалаудың қаталдылығы және жоғары дәлдігі сондай
бір керек зат емес және де анықталмағандықты және ақиқат бөлігін жіберетін
методологиялық сұлба қолданылады.
Айқын емес модельдерді құру әдістерінің артықшылығына келесілерді
жатқызуға болады: олар дәстүрлі әдіс нақты қорытынды бермеген,
анықталмаған жағдайда объекттің эффективті моделін құруға мүмкіншілік
береді.
Осы әдістерге негізделіп құрылған модельдердің формализацияға
жатпайтын жүйенің негізгі параметрлерінің ішкі байланысы есептелмейді,
бірақ айқын емес модельдерді құру барысында өздерінің спецификалық
мәселелері туындайды, мысалы, эксперттік сауалнаманы жүргізумен
байланысты, анықталмаған параметрлердің тиістілік функциясын құруда
шартты логикалық қорытынды құрылымын анықтауда және т.б.
Айқын емес жиынның тиістілік функцияларын құру айқын емес
жиындар теория әдісін қолданып күрделі объекттерді модельдеуде негізгі
деңгейдің бірі болып табылады. Бұл функцияны анықтаудың басты әдісінің
бірі осы немесе басқа параметрдің сәйкес айқын емес жиынға тиістілік
дәрежесі қисығын графикалық түрде тұрғызу болып табылады. Анықталған
график бойынша, осы графикті ең тиімді түрде апроксимацияланған функция
алынады. Содан соң алынған функция параметрлері идентификацияланады.
B j ~ j exp QB j CB j y j ymdj N B j . (2.11)
Тиістілік функцияның келесі құрылымы ұсынылады:
мұндағы
жиынға, шығыс параметрлерінің мәні; р- градация номері (квота);
QBpj - анықталмағандық деңгейін анықтайтын және тиістілік функциясын
идентификация барысында болатын параметр;
C Bpj , N Bpj - айқын емес параметрдің тиістілік функция графигінің түрін
және термдерді анықтау облысының өзгеру коэфициенттері;
ymdj - берілген термге ең сай келетін айқын емес айнымалы.
Лингвистикалық айнымалы сандық айнымалыдан оның мағыналары сан
еместігімен, яғни табиғи немесе формалды тілдегі сөз н емесе сөйлем. Жалпы
түрде сөздер сандарға қарағанда нақты емес болғандықтан лингвистикалық
айнымалылар берілген сандық терминдермен сипаттала алмайтындай күрделі
құбылыстарды жақын сипаттау мүмкіндігін береді.
y min y1 y 2 y 3 ... y lj y max .
(2.12)
Ж
Жағдайдың терм жиынын кұру үшін әр таңдалған параметрлер сәйкес
айқын емес терминдармен сөздік түрде сипатталады. Мысалы, егер ~y j
технологиялық объектте шығарылатын өнімнің саны немесе сапасы болса,
онда оларды термдермен сипаттауға болады:
~ j = {аз, орташадан төмен, орташа, орташадан жоғары, жоғары}
Қабылданған терм жиын зерттелетін технологиялық қондырғының
жұмысын сипаттайтын лингвистикалық айнымалылар мәндерінің жиыны
p y p p p
j j j j j
y
болып табылады.
Технологиялық қондырғының лингвистикалық моделі эксперттік
ақпаратты өңдеу қорытындылары бойынша қондырылады. Ыңғайлылық үшін
оны кесте түрінде көрсетуге болады, мұндағы сөз түрі нде әр түрлі кіріс х
параметрлері үшін сәйкес У мәндері берілген.
Кесте таңдалған терм жиынды қолданумен толтырылуы қажет.
Осылайша алынған модель негізінде кіріс және шығыс факторы арасындағы
байланысты айқын емес көрсету Ry формаланады. Мұндай айқын емес
көрсетуді формалау үшін логикалық бағалау әдісі қолданады. Бұл жағдайда
эксперттік ақпарат негізінде кіріс және шығыс лингвистикалық айнымалының
терм көпмүшесін T{Xi Yj) қолданып барлық жағдайларға толық сипаттама
беріледі, бұл лингвистикалық модель деп аталатын сипаттама кірістірілген
логикалық ережелердің жиынынан тұрады.
Алгоритмнің қорытынды деңгейінің мақсаты модельдің объектке
сәйкесігін тексеру болып табылады. Модель модельденген объектке келесі
жағдайда адекватты болып табылады, егер оның көмегімен ЭЕМ - де объект
сипаттамасы объекттің өзінде эксперементалды түрде реалды мәліметтермен
берілген дәлдік деңгеймен сай келсе.
Осы әдіспен реттеу жүйесінің құрылымы 2.9 суретте көрсетілген.
2.8 сурет - Реттеу жүйесінің құрылымы
Диалогтық процессор блогы операторға интерактивті жұмыс режимін
қамтамасыз етеді, оның барысында керегінше мынадай әрекеттер
орындалады: ретеу объектінің технологиялық жағдайы туралы ақпаратты
дисплейге шығару; басқарылатын параметрлердің мәндерін дисплейге
шығару; деректер базасына клавиатура арқылы айқын емес өнімге түзету
енгізу; дисплей клавиатурасынан объектті қолмен басқару; әр түрлі ақпаратты
ақпараттап банкіне (технологиялық параметрлер шкаласы және т.б.) енгізу.
Шығару блогы, өлшеу және реттеу блогынан, ақпараттар банкінен
және білімдер базасынан алынған ақпарат негізінде айқын емес синтезі
процесін жасайды, сонымен қатар логикалық (композициондық) шешім
шығарады.
Реттеу және өлшеу блогы өз ретінде, технологиялық датчиктердің
параметрлерін түсіреді, сигналдардың аналогты-сандық және сандық-
аналогты түрлендіруін, олардың алғашқы өңдеуін жүргізеді, әр түрлі реттеу
заңдарын енгізу, объектіге реттеу әрекеттерін беру. Білімдіер базасы айқын
емес өнімдер тобынан тұрады және технологиялық процесті оптималды
режимде жүргізу есебін шешу үшін керек.
Жүйенің білімдер базасы. Зерттеулер көрсеткендей каталитикалық
крекинг процесі, шикізаттың сапалық мінездемесінің жиі өзгеретін және
жалпы катализатордың басқарылмайтын белсенділік жағдайында жүргізіледі.
Әр түрлі нүктелерден алынатын фракциондық құрам, пайдаланылатын
шикізат туралы қолдағы ақпарат химялық құрамы жағынан жалпы мағлұмат
береді.
Мұндай жағдайларда стохастикалық және басқа да модельдер негізінде
алынған оптимизациялау есебінің шешім қорытындылары іс жүзінде қолдану
әрқашан қанағаттандырмайды, сондықтан шынайы жағдайда айқын емес
модельді қолдануға негізделген әдіс үлкен мүмкіншіліктер береді. Объект
сипаттамасы немесе жүйенің білім базасы бұл жағдайда айқын емес өнімдер
түрінде беріледі:
ЕГЕР х А болса, ОНДА у В болады,
мұндағы A U, B V қондырғының сәйкесінше кіріс және шығыс
параметрлерінің айқын емес жиындары болып табылады. Мұндай әр ереже
технолог-эксперттермен анықталып, реалды жағдайды есептеумен басқару
оптималды режимге жақындатып, объекттің бір немесе бірнеше эквивалентті
күйін анықтайды.
Каталитикалық крекинг процесінің негізгі мақсаты мақсатты өнімнің
шығымын көбейту болып табылады.Бұл мақсат реактордағы реакция жақсы
айналу дәрежесінде жүргенде және регенераторда кокстың жақсы жануы
жүргенде орындалады.Практикада реактордағы реакцияның жақсы жүру
нәтижесіне жету үшін реактордың температурасы, ал регенераторда кокстың
жақсы жануына жету үшін сәйкесінше регенератордың температурасы
реттеледі. Басқарылатын шамалар : TР1 - реактор ортасының температурасы
TР2
-
регенератор ортасының температурасы.
Бұл шамалар
циркуляцияланатын катализатор шығыны мен регенераторға берілетін ауа
шығынына байланысты өзгереді.
Айқын емес өнімділік моделін жобалау барысында айтылған
технологиялық параметрлер лингвистикалық айнымалылар түріне
интерпретацияланады.
l
k
(2.13)
~
~
U X i
X i
VYl
Yl
X i u : U X
i
0,1 Yl v : VYl
[0,1];Ti* (u),Tl* (v)
-
айқын емес
жиын, тиістілік функциясымен сипатталатын лингвистикалық
айнымалылардың параметрлерінің аттары біратты кеңейтілген терм-жиын,
қондырғының сәйкес кірісі және шығысы үшін.
2.5 Айқын емес жиындар теориясын қолданып реактор-регенератор
бөлігінің температурасын реттеу жүйесін құру
Айқын емес жиындар теориясы негізінде басқару объектінің бірнеше
X i X i j ,U X i , X i , X i j Ti* u , i 1,4;
~
Y
,VYl ,Yl ,Yl k Tl* v , l 1,4;
~
Y i
X i
;
параметрлерін реттеуге болатындықтан, мұнда реактор-регенератор бөлігінің
температураларын реттеудің функционалдық сұлбасы келтірілген (2.8 сурет).
2.9 сурет
- Каталитикалық крекинг қондырғысының реактор-
регенератор бөлігінің функционалдық сұлбасы: Р1 - реактор; Р2
-
регенератор; FE - шығын өлшегіш; FC - шығын датчигі; TE - температура
өлшегіш ; TC - температура датчигі.
Каталитикалық крекинг процесін реттеу қиын болып табылады.Оның
қиындығы мынадай шарттарға негізделген:
1.Процестің сызықты емес болуы;
2.Басқару объекті көп байланысты, қиылысатын байланыстарының бар
болуы;
3.Өлшенбейтін қобалжулар санының көптігі.
Осындай жағдайда бұл процесті реттеу үшін айқын емес жиындар
теориясын қолдануға негізделген әдіс ең ыңғайлы және тиімді болып
табылады.
2.2 кесте - Кіріс және шығыс параметрлерінің тиістілік функцияларының
мәндерін анықтау
Іс жүзінде технологиялық процестерді автоматты реттеу, реттелетін
объекттердің іс-әрекеті туралы статистиканың керекті мөлшерде болмауына
байланысты анықталмағандық жағдайда жүреді. Осындай объекттердің
Лингвистикалық
айнымалылардың
атаулары
Параметрлердің
өзгеру аймағы
Тиістілік функцияларының
мәндері
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Нормадан төмен (385-400 тсағ)
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Норма (400 тсағ)
Циркуляцияланатын
катализатор шығыны X1
385-415 тсағ
Нормадан жоғары (400-415 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Нормадан төмен (94-100 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Норма (100 тсағ)
Регенераторға берілетін
ауа шығыны X2
94-106 тсағ
Нормадан жоғары (100-106 тсағ)
Реактордағы
температура Ү1
о о
492 C-506 C
о о
Нормадан төмен (492 -498 )
Реактордағы
... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz