Procesdesign og processtyring er blevet betragtet som selvstændige problemer i mange år. I denne forbindelse anvendes en sekventiel tilgang, hvor processen er konstrueret først, efterfulgt af kontrol design. Men denne sekventielle tilgang har sine begrænsninger relateret til dynamiske constraint krænkelser, for eksempel tidsbegrænsninger arbejdspunkter, proces overdesign eller under-performance. Derfor, ved at bruge denne metode, en robust ydeevne er ikke altid garanteret. Desuden kan processen designbeslutninger påvirke processtyring og drift. For at overvinde disse begrænsninger, en alternativ metode er at tackle proces design og styrbarhed spørgsmål samtidigt, i de tidlige stadier af processen design. Denne samtidige syntese tilgang giver optimal / nær optimal drift og mere effektiv styring af konventionelle (ikke-reaktive binære destillationskolonner) samt komplekse kemiske processer; for eksempel intensiveret processer såsom reaktiv destillation. Vigtigst er det identificerer og fjerner potentielt lovende design alternativer, der kan have styrbarhed problemer senere. Til dato har en række metoder blevet foreslået og anvendt på forskellige problemer at løse samspillet mellem proces design og kontrol, og de spænder fra optimering tilgange til at modellere-baserede metoder. I dette afhandling, er integreret proces design og kontrol af reaktive destillation processer betragtes gennem en computerstøttet rammer. For at sikre, at beslutninger om design giver de optimale operationelle og økonomiske resultater, anvendelig og styrbarhed spørgsmål behandles samtidig med proces design spørgsmål. Operabilitet problemer løses for at sikre en stabil og pålidelig proces design på foruddefinerede driftsbetingelser mens styrbarhed anses for at opretholde ønskede arbejdspunkter i processen på pålagte forstyrrelser i foderet under normale driftsforhold. Først et sæt design metoder, der ligner i koncept til design af ikke-reaktive destillationer, såsom McCabe-Thiele og drivkraft tilgang valgt at designe den reaktive destillationskolonne. Dernæst er disse designmetoder udvides ved hjælp element koncept til også at omfatte ternære samt flerkomponent reaktive destillation processer. Elementet begrebet anvendes til at oversætte et ternært system med forbindelserne (A + B ↔ C) til et binært system af elementer (W og W). Når kun to elementer er nødvendige for at repræsentere den reagerende system med mere end to forbindelser, er et binært element system har identificeret. I tilfælde af multi-element reaktiv destillation processer (hvor mere end to elementer er stødt) den ækvivalente element begrebet anvendes til at oversætte en multikomponent (multi-element-system) i forbindelserne (A + B ↔ C + D) til et binært system af centrale elementer (elementer Wog W). For et energieffektivt design, ikke-reaktivt drivkraft (for binær ikke-reaktivt destillation), reaktiv drivkraft (for ternære sammensatte reaktiv destillation) og binær-ækvivalent drivkraft (for flerkomponent reaktiv destillation) blev anvendt. For både McCabe-Thiele og drivkraft metode, er damp-væske ligevægt data baseret på elementer. Det har været påvist, at designe en reaktiv destillationskolonne ved maksimal drivkraft vil resultere i minimalt energiforbrug. Bemærk, at de samme principper, som gælder for en binær ikke-reaktiv forbindelse systemet gælder også for et binær-element eller et multi-element-system. Derfor er det fordelagtigt at anvende elementet metode til flerkomponent reaktion-separation.Det er vist, at de samme design-kontrol principper, der gælder for en ikke-reagerende binære system af forbindelser gælder også for et reaktivt binært system af grundstoffer eller multi-elementer til destillationskolonner. Anvendelsen af denne ramme viser, at designe den reaktive destillation ved de maksimale drivkraft resulterer i en gennemførlig og pålidelig udformning af processen samt controller struktur. Gennem analytiske, steady-state og lukket-sløjfe dynamisk analyse er det bekræftet, at kravet om kontrol struktur, forstyrrelse afvisning og energi af den reaktive destillationskolonne er bedre end nogen anden operation punkt der er slet ikke den maksimale drivkraft. Endvidere er det vist, at designet ved maksimal drivkraft kan både styres ved hjælp af simple regulatorer såsom PI samt avancerede regulatorer såsom MPC.
展开▼
