NAU Harvester System
Optimal control of the process of alphylation of benzene by propylene in the liquid phase
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Optimal control of the process of alphylation of benzene by propylene in the liquid phase
Оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі |
|
| Creator |
Клуста, Татяна Володимирівна; Національний технічний інститут України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Ладієва, Леся Ростиславівна; Національний технічний інститут України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Козаневич, Дзвенислава Ярославівна; Національний технічний інститут України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» |
|
| Subject |
Ecology, Chemical Technology, Biotechnology and Bioengineering
benzene alkylation process; mathematical model; optimality criterion; optimal feedback control; Ricatti's matrix differential equation UDK 681.5 Екологія, хімічна технологія, біотехнології та біоінженерія процес алкілування бензолу; математична модель; критерій оптимальності; оптимальне керування зі зворотним зв’язком; матричне диференціальне рівняння Рікатті УДК 681.5 |
|
| Description |
In this work, the process of alkylation of benzene with propylene in the liquid phase was investigated. In the production of alkylation of benzene, the most important apparatus is the alkylator, which is intended directly for alkylation with the participation of aluminum chloride. That is why this reactor is being studied as a technological control object. The pressure in the apparatus is maintained by the flow rate of the reaction gases at the outlet of the alkylator and the dynamic characteristics of this parameter are not considered in the future. Also, no environmental losses are considered above, as the alkylator housing has been provided for this and there is thermal insulation. Temperatures and concentrations of input streams and absence of impurity-inhibitors are constant. Based on the above, the defining parameters of this process are the concentration of alkylate at the outlet of the alkylator, as well as the temperature in the reactor. To achieve the set concentration it is necessary to regulate the flow rate of the propane-propylene fraction, and to achieve a constant temperature in the reactor with a variable water flow rate, because it is with it that a significant amount of heat is removed. The main disturbance that acts in the device is the temperature of the cooling water at the inlet to the alkylator, because this parameter can vary to some extent. In this paper, a mathematical model of the dynamics of temperature and concentration at the outlet of the alkylator is developed. Static and dynamic characteristics of the control and perturbation channels are determined on the basis of the created mathematical model of the alkylator. The influence of assumptions on the type and nature of dynamic properties is investigated. The system was maintained in the state space. The criterion of optimality is offered. The optimal control of the process of alkylation of benzene with propylene in the liquid phase is found. The optimal linear regulator is synthesized. This approach allowed to synthesize the optimal linear law based on the application of the matrix Ricati differential equation. The optimal control of the process of alkylation of benzene by propylene in the liquid phase is found. The graphic results of the research are given.
В даній роботі досліджувався процес алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. У виробництві алкілування бензолу найважливішим апаратом є алкілатор, який і призначений безпосередньо для алкілування за участі хлористого алюмінію. Тиск в апараті підтримується витратою газів реакції на виході з алкілатора і динамічні характеристики цього параметру в подальшому не розглядаються. Також, не розглядаються втрати в навколишнє середовище, так як корпус алкілатора був передбачений для цього і є теплоізоляція. Постійними є температури і концентрації вхідних потоків та відсутність домішок-інгібіторів. Виходячи з наведеного вище, визначальними параметрами даного процесу є концентрація алкілату на виході з алкілатора, а також температура в реакторі. Щоб досягти заданої концентрації потрібно регулювати витратою пропан-пропіленової фракції, а щоб досягти сталої температури в реакторі змінною витрати води, оскільки саме з нею відводиться значна кількість тепла. Основним збуренням, яке діє в апараті є температура охолоджуючої води на вході в алкілатор, тому що цей параметр може певною мірою коливатися. В даній роботі розроблена математична модель динаміки температури та концентрації на виході з алкілатора. Визначаються статичні та динамічні характеристики за каналами керування і збурення на основі створеної математичної моделі алкілатора. Досліджується вплив допущень на вид і характер динамічних властивостей. Досліджувалася система в просторі стану. Запропонований критерій оптимальності. Знайдене оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Синтезовано оптимальний лінійний регулятор. Даний підхід дозволив синтезувати оптимальний лінійний закон на основі застосування матричного диференційного рівняння Рікатті. Знайдено оптимальне керування процесом алкілування бензолу пропіленом у рідкій фазі. Наведені графічні результати дослідження. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— |
|
| Date |
2020-12-31
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/15091
10.18372/2310-5461.48.15091 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 48, № 4 (2020); 513-520
Science-based technologies; Том 48, № 4 (2020); 513-520 Наукоемкие технологии; Том 48, № 4 (2020); 513-520 |
|
| Language |
uk
|
|