автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Управление пусковыми режимами автоклавного реактора полимеризации этилена

4845443

ЯНКИНА Ирина Аркадьевна

УПРАВЛЕНИЕ ПУСКОВЫМИ РЕЖИМАМИ АВТОКЛАВНОГО РЕАКТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

МОСКВА-2011

4845443

Работа выполнена на кафедре «Техническая кибернетика и автоматика» Московского государственного университета инженерной экологии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Софиев Александр Эльхананович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ивашкин Юрий Алексеевич кандидат технических наук Гетманцев Виктор Степанович

Ведущее предприятие: ГОУ ВПО Ярославский государственный

технический университет, г. Ярославль

Защита состоится «26» мая 2011 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.145.02 при Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, д. 21/4, аудитория В-13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета инженерной экологии.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, д. 21/4.

Автореферат разослан «26» апреля 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.145.02

доктор технических наук, доцент

Мокрова Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных направлений развития химической промышленности является интенсификация действующих производств за счёт перевода параметров технологического процесса на критические значения. В связи со сложностью и потенциальной опасностью производств, в состав которых входят экзотермические химические реакторы, актуальна задача разработки и совершенствования существующих алгоритмов управления.

Химические реакторы непрерывного действия, в которых протекают экзотермические реакции, входят в состав таких производств, как полимеризация этилена, стирола, винилхлорида, производство аммиака и др. Процесс полимеризации этилена под высоким давлением осуществляют или в трубчатом, или в автоклавном реакторе. Сложные условия протекания реакции предъявляют особые требования к аппаратурному оформлению и системе управления процессом. Пуск и останов химического реактора представляют собой пошаговую реализацию установленной последовательности операций, выполнение которых требует высокой квалификации оператора-технолога.

Особенностью пусковых режимов автоклавных реакторов полимеризации этилена под высоким давлением является возможная потеря устойчивости, приводящая к резкому разогреву смеси в аппарате и даже её взрыву с последующим выбросом продуктов реакции в атмосферу. Кроме этого реактор, являясь одним из основных аппаратов химико-технологической установки, оказывает влияние на связанное с ним технологическое оборудование, и наоборот.

Ранее были предложены (Б.В.Вольтер, А.Э.Софиев и др.) различные подходы к построению систем управления пусковыми режимами полимери-зационных реакторов. Однако задача разработки алгоритмов управления переходными режимами реакторов остается актуальной в виду сложности процесса полимеризации и предрасположенности к возникновению аварийных ситуаций, что отрицательно сказывается на качестве получаемого продукта, на сроках службы реакторного оборудования и на состоянии окружающей среды.

Поэтому в состав системы управления технологическим процессом необходимо включение алгоритмов контроля и управления пусковыми режимами химических реакторов, что снижает риск возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации данного оборудования, а также позволяет^ контролировать действия оператора во время проведения пуска реактора.

Целью диссертационной работы является разработка алгоритмов управления пусковыми режимами автоклавных реакторов в производстве полиэтилена высокого давления, обеспечивающих уменьшение аварийных остановов процесса за счет автоматизации пусковых операций реактора с учетом устойчивости процесса.

В соответствии с данной целью были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка комплекса алгоритмов управления пуском автоклавного реактора полимеризации этилена на основе математической модели.

2. Разработка методики контроля устойчивости реактора в пусковых режимах.

3. Выбор геометрических размеров полимеризационного реактора.

4. Разработка рекомендаций по построению системы управления пуском автоклавного реактора полимеризации этилена.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы методы математического моделирования и идентификации моделей, элементы теории чувствительности, методы теории катастроф, методы исследования устойчивости и экспериментальные исследования с использованием вычислительного эксперимента.

Достоверность результатов работы подтверждает сопоставление расчётных и экспериментальных данных.

На защиту выносится:

1. Методика исследования устойчивости пусковых режимов полимеризационного реактора.

2. Алгоритм пуска автоклавного реактора в производстве полиэтилена высокого давления.

3. Проектирование реактора полимеризации этилена с учётом ограничений по устойчивости.

4. Построение системы управления пусковыми режимами автоклавного реактора на основе разработанного алгоритма.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Предложена методика оценки устойчивости состояний реактора полиме-- ризации этилена в пусковых режимах.

2. Разработан алгоритм пуска полимеризационного реактора в производстве полиэтилена высокого давления и приведены рекомендации для предотвращения потери устойчивости реактором.

3. Предложенный подход к построению систем управления пусковыми режимами реактора полимеризации этилена на основе анализа устойчивости применим к другим объектам из класса экзотермических химических реакторов непрерывного действия.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

На основе анализа устойчивости разработан способ управления поли-меризационным реактором и решена задача проектирования экзотермического химического реактора. Результаты работы применимы при освоении производств с подобным технологическим оборудованием, а также внедрены в учебный процесс и используются при проведении практических занятий и выполнении курсовых и дипломных проектов в МГУИЭ.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на V Межд. конф.-выставке «Промышленные АСУ и контроллеры 2010: от А до Я» (Москва, 2010 г.), X Всерос. выставке н.-т. творчества молодежи НТТМ-2010 (ВВЦ, 29 июня - 2 июля 2010 г.), н. конф. студентов и молодых ученых МГУИЭ (Москва, 2008 г., 2010 г., 2011 г.).

Публикации результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 3 - в журналах, рекомендованных ВАК, и подана заявка на получение патента.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения. Объём работы составляет 123 страницы машинописного текста, в том числе 43 рисунка, 3 таблицы. Список литературы включает в себя 110 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены краткая характеристика процесса получения и области применения полиэтилена высокого давления, а также указана особенность экзотермических химических реакторов, связанная с возможностью возникновения неустойчивых режимов в реакторе, обоснована актуальность темы диссертационной работы, приведено краткое изложение содержания работы, раскрыта научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе проанализированы основные работы по исследованию устойчивости химических реакторов (РЛ.НоЙугег, МА-АтшкЬоп, Арис Р., Вольтер Б.В., Сальников И.Е., Кафаров В.В., Перлмуттер Д. и др.).

Задача исследования устойчивости экзотермических химических реакторов возникает на стадиях создания как технологического процесса, так и его системы управления (рис. 1). К таким задачам относят: конструирование

химических реакторов, построение систем автоматического управления и противоаварийной защиты. При проектировании реакторов выбор геометрических размеров аппарата осуществляется с учётом ограничений по устойчивости. На основе анализа устойчивости решается задача выбора системы автоматического управления: стабилизации параметров процесса по принципу обратной связи или стабилизации неустойчивого режима в реакторе периодическими пульсациями управляющего параметра.

Во всех вышеперечисленных случаях при исследовании устойчивости используют математическую модель реактора. В зависимости от решаемой задачи применяют модели, получаемые при разных допущениях.

Рис. 1. Применение анализа устойчивости при исследовании химических реакторов

По результатам обзора работ, посвященных математическому моделированию автоклавного полимеризационного реактора в производстве поли-

этилена высокого давления, показано, что математические модели, описывающие данный процесс, можно разделить на две группы. К первой группе относят работы, основанные на модели идеального смешения. Вторая группа - модели с учётом смешения.

Для нахождения значений степени превращения конечного продукта, качественных показателей полимеров (среднемассового и среднемолекуляр-ного распределения, индекса расплава) предпочтительнее использовать модели из второй группы, учитывающие неидеальность перемешивания реакционной массы в реакторе. Это отражено в работах Th.N. Zwietering и W.H. Ray. На примере этих работ было показано, что существуют два подхода к учёту смешения в полимеризационных реакторах. В первом случае неоднородность реакционной смеси описывается посредством степени разделения смеси. Во втором - объём исходного полимеризационного реактора представляется в виде каскада реакторов с постепенно увеличивающимся объёмом и рециклами между ними (рис. 2).

RQ

Рис. 2. Структура модели «входного потока инициатора» полимеризационного реактора

Выражение, описывающее изменение объёма, заполняемого инициатором, имеет вид:

V

1=0

Распределение инициатора в объёме реактора учитывается с помощью рециклов, рассчитываемых следующим образом:

/о =1;

/<м -1; l<i£N //=- 1;/ =

У) = 0, во всех остальных случаях, где У,0, - объём реактора, л; N - число секций реактора; Я - коэффициент рецикла; Я - коэффициент расширения, используемый в модели (1) - (2); // -доля выходящего потока из /-го объема в/-й.

Ранее (РХНойугег, ТЪ.М.2\у!е1егп^ и др.) были разработаны математические модели полимеризационного реактора, основывающиеся на допущении об идеальном перемешивании. Достоинством таких моделей является их простота, а именно: малая размерность решаемой задачи, переход от системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений к системе нелинейных алгебраических уравнений для режимов статики. Наряду с этим данные модели позволяют качественно точно описать процессы, происходящие в реакторе полимеризации этилена, и являются оценкой сверху для границ устойчивости. Поэтому для построения алгоритмов управления переходными режимами полимеризационного реактора в режиме реального времени наиболее целесообразным представляется использование модели идеального смешения.

Также, кроме допущения об идеальном смешении, при составлении математической модели были приняты следующие допущения: физико-химические параметры постоянны, степень превращения мономера мала, выполняется гипотеза о квазистационарном протекании реакции полимеризации, теплообмен с окружающей средой отсутствует. В результате математическая модель автотермического полимеризационного реактора в производстве полиэтилена высокого давления состоит из двух нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка:

(3)

<1Т _ <2рАр Л рср

где (3) - уравнение материального баланса по инициатору, (4) - уравнение теплового баланса реактора полимеризации, С,0 - начальная концентрация инициатора, кг/м3, Q - концентрация инициатора в реакторе, кг/м3, Ст0 - начальная концентрация мономера, кг/м3, Тй - температура на входе в реактор, К, Г- температура реакционной смеси в реакторе, К, Qp - тепловой эффект реакции полимеризации, Дж/моль, р - плотность, кг/м3, ср - удельная теплоемкость, Дж/кг*К, т - время пребывания, с , А /, Ар^ Л0 — лрсдэксноненциаль-ные множители реакций инициирования, роста и обрыва цепи соответственно, м3/кг*с, Ej, Ер,Еа - энергия активации реакций инициирования, роста и обрыва цепи, Дж/моль, Е - общая энергия активации, Дж/моль, R - универсальная газовая постоянная, Дж/моль*К.

Так как основной режим функционирования химических реакторов -установившийся, для решения задач, связанных с проектированием реактора,

dc< -dT-а

использована модель статики, которую получают при ---- - « в уравнениях (3) - (4):

Рср 14

ML(A)05rUro.s-%

т0(т)=т-

/

тА,СтПе'

ClX^e 'хт

w (5)

v

При построении систем управления и противоаварийной защиты используют как модели динамики (3) - (4), так и модели статики (5). С помощью моделей статики исследуют области устойчивости системы, с помощью которых выявляют граничные значения параметров процесса, что позволяет разрабатывать системы противоаварийной защиты.

Во второй главе приведены методы исследования, к которым относятся: математическое моделирование и идентификация, построение и анализ бифуркационных диаграмм (рис. 3), первый метод А.М. Ляпунова, теория катастроф.

Для исследования устойчивости состояний равновесия полимеризаци-онного реактора построены границы устойчивости системы в плоскости параметров, описывающих её. Границы устойчивости разбивают плоскость параметров на области, отличающиеся количеством и типом состояний равновесия. Выявлено, что для рассматриваемого полимеризационного реактора возможны случаи с тремя или одним положениями равновесия (рис. 3).

Показано, что гистерезис, характерный для пусковых режимов экзотермических химических реакторов вследствие нелинейности системы, можно обойти изменением управляющих параметров системы.

Третья глава посвящена разработке алгоритмов управления переходными (пуск/останов) режимами экзотермического химического реактора в производстве полиэтилена высокого давления (ПЭВД).

г.°с

Рис. 3. Статическая характеристика полимеризационного реактора

Основной особенностью автоматизируемого объекта является наличие гистерезиса в статической характеристике (рис. 3), построенной с помощью уравнений модели (3) - (4). Это может приводить к возникновению аварийных ситуаций во время пуска реактора, так как вследствие наличия гистерезиса возможен резкий разогрев реактора за счёт скачкообразного изменения температуры в нём (переход из т. А на правую ветвь статической характеристики). После чего возможно увеличение температуры в реакторе с последующим взрывом и выбросом продуктов реакции и разложения в атмосферу. Аналогичная ситуация может возникнуть в случае резкого снижения температуры (переход из т. В на левую ветвь статической характеристики), что может привести к гашению начавшейся реакции полимеризации.

В основу алгоритма управления пуском реактора на основе анализа устойчивости положена последовательность выполнения пусковых операций, включающая в себя следующие шаги. На первом шаге текущие значения технологических параметров процесса (температуры на входе реактор, температуры в реакторе, концентрации инициатора в реакторе, количества по-

даваемого в реактор инициатора, давления в реакторе) поступают на вход алгоритма. На следующем шаге на основе полученных данных о процессе осуществляется идентификация математической модели полимеризационно-го реактора.

Идентификация проводится для модели статики (5). Критерий идентификации математической модели пуска реактора запишем в следующем ввдг:

'0=1

врЛр

Г-

Рр

I Г1 ■ I ^-тоЧо е

ЧС,

та*

-V

о /К,

И-+1

0.5

-Тн

• гшп

(6)

*0

А- О

где а = {лиАр,А0,Е1,Ер,Е0}.

После идентификации математической модели на следующем шаге алгоритма проводится проверка устойчивости текущего состояния реактора. Для его оценки применяют два метода. В первом случае анализ устойчивости проводится на основе построения и анализа бифуркационной диаграммы (рис.3), а именно определяется близость текущего состоянии реактора к точке бифуркации (т. А и т. В) с помощью нахождения производной от статической характеристики. Попадание в точку бифуркации системы может привести к резкому скачкообразному росту (снижению) температуры в реакторе, разогреву (охлаждению) реактора и, возможно, к взрыву в случае неконтролируемого разогрева реактора.

Во втором случае при проверке устойчивости системы оцениваем близость параметров системы к граничным значениям (рис. 4), где х0,у0 - параметры системы в безразмерном виде (начальная концентрация инициатора и входная температура соответственно), с, А -коэффициенты линеаризованной

системы уравнений реактора.

По результатам проверки устойчивости текущего состояния реактора запускается противоаварийная защита или продолжается нормальное выполнение пуска. В случае установления близости к неустойчивому состоянию происходит запуск противоава-рийной защиты и выбор соответствующего управления - снижение давления

Л>

Рис. 4. Границы устойчивости реактора

и переход в «дремлющий» режим с прекращением подачи инициатора в реактор, или сброс продуктов реакции в атмосферу. Если же система не попадает в неустойчивый режим, то в этом случае рассчитывают необходимые управления с учётом измеренных значений режимных параметров, а также технологических ограничений на управления и их реализация исполнительными устройствами (рис. 5).

Повысить уровень безопасности и эффективности процесса получения ПЭВД возможно не только с помощью совершенствования алгоритмов управления, но и за счёт конструкции технологических аппаратов, в частности полимеризационного реактора. Поэтому в работе поставлена задача о

выборе геометрических размеров реактора (диаметра, высоты) с учётом ограничений по устойчивости.

Исследовано взаимное влияние изменения геометрических параметров реактора и области устойчивости. Получено, что с увеличением диаметра реактора увеличивается ширина зоны гистерезиса (<5) - расстояние между точками А и В статической характеристики (рис. 3). Аналогичные результаты получены и для зависимости изменения величины зоны гистерезиса от изменения высоты реактора (рис. 6). Суммарно данные, полученные посредством вычислительного эксперимента, представлены в таблице.

Таблица

Изменение величины зоны гистерезиса (6) в зависимости от диаметра (£>) и высоты реактора (Н)

н, н2 Н3 н4 н5 н6 Я7 н8

о, 28,75 35,08 39,81 43,61 46,80 49,57 52,02 54,23

37,73 43,03 47,22 50,70 53,71 56,36 58,76 60,95

44,50 49,35 53,31 56,67 59,63 62,30 64,75 67,02

Г>4 50,09 54,74 58,61 61,98 65,01 67,78 70,38 72,85

54,95 59,53 63,44 66,91 70,10 73,09 75,97 78,79

о6 59,32 63,95 67,99 71,67 75,14 78,51 81,88 85,35

¿>7 63,38 68,15 72,43 76,46 80,40 84,41 88,70 93,54

А* 67,24 72,26 76,93 81,50 86,24 91,50 97,90 107,13

о9 67,62 72,67 77,38 82,03 86,88 92,33 99,09 109,35

67,99 73,09 77,85 82,57 87,54 93,18 100,36 111,95

Ои 68,38 73,50 78,31 83,11 88,21 94,07 101,74 115,10

В,2 68,75 73,91 78,78 83,66 88,89 95,00 103,23 119,13

Ли 69,13 74,32 79,25 84,22 89,60 95,98 104,86 124,76

О,4 69,50 74,74 79,72 84,79 90,32 97,00 106,69 134,24

ои 69,88 75,15 80,20 85,36 91,06 98,08 108,74 159,79

Кроме этого показано, что величина зоны гистерезиса (<5) уменьшается с увеличением коэффициента теплопередачи реактора (рис. 7). Этим подтверждено, что организация дополнительного теплоотвода (наряду с потоком реакционной смеси) через стенку реактора положительно влияет на устойчивость работы полимеризационного реактора.

Таким образом, при конструировании химических реакторов (в частности, автоклавного реактора полимеризации этилена) целесообразно в последовательность расчёта аппаратов такого типа включить построение бифуркационных диаграмм реактора, учитывающих особенности протекания про-

цессов в реакторах и анализ влияния изменения конструктивных размеров реактора на его характеристики.

Рис. 6. Зависимость ширины зоны гистерезиса (75) от геометрических размеров реактора

коэффициента теплопередачи (И) (у0 - безразмерная температура на входе в реактор, у - безразмерная температура в реакторе)

В четвёртой главе приведено описание технологического процесса и указаны основные регулируемые параметры в нём. Взаимодействие подсистемы управления пуском с системой управления технологическим процес-

12

сом получения ПЭВД осуществляется в соответствии с основными принципами построения интегрированных систем управления технологическими процессами.

В работе предложено для контроля и управления процессом получения ПЭВД использование специального программного обеспечения - 8САБА -системы. Преимуществом подобных систем является удалённое управление технологическим процессом, наглядное представление текущего состояния объекта управления с помощью видеокадров, а также возможность отладки системы управления технологическим процессом без «присутствия» объекта.

реактор этмоенз высокого давления 1 18 08:20

| Продувка а.отом } j Схема | Тренды \ | События ALARM J ( Архив j

j Ннимиаторнысиасосы [ » Компрессоры 1 каскад ; ( Компрессоры 2 каскад }

j Пуск алгоритм реактор j | 0|дептсю> впекав* !

Отдевтель нинция. j

игавукторныв насосы

Теиперату!« 1

и К

этяен i

oj компрессоров 2-го каскада имициаюр

Расход HI Расход Н?

0 j '-об 0 | '-»об

Расход Н5 Расход Н4

а Коб я Ьвб

yip ^jH g|H

Рис. 8. Видеокадр «Схема регулирования полимеризациокного реактора»

Система представления информации оператору включает в себя набор видеокадров (например, рис. 8, 9): мнемосхемы отдельных участков технологического процесса получения полиэтилена высокого давления в автоклавном реакторе (компрессоры 1-го и 2-го каскада, инициаторная станция, реактор, отделители и др.); видеокадры, содержащие тренды контролируемых и регулируемых величин; видеокадры, отображающие архивные данные о процессе в виде трендов, графиков, отчётов и т.д. Также в системе должны быть предусмотрены различные группы сообщений, например, сообщения о возникающих событиях, аварийные сообщения.

Для управления пуском реактора предусмотрена отдельная группа видеокадров (рис. 9).

Пуск реактора гояимериэаинн этилена

3.24:М

1« У, ' 300

250

гоо

150 1®

V а*'Р> ВремяЮ«$и1»1алм/ги1 »,28:34.«

: ia04.f1 0440:00 03:5а£Ю

РИЗ

Кризые Источник

В-темперлгдра_на_више

\ \ ЙЗ-темперэту{и_б_реакторе

10:00;00 10:10:00 1 0:20 00

Значение

176.53 192313

Температура 1

182 «С

Температура г

18/ «С

Температура 3

200 "С

Температура 4

2№

Температура 5

200 "С

Температура $

210 °с

И Имя Соойщеже ;

1' тем™ Перевод на автоматическое утргеление

Давление в реакторе

Температура стеимт

209

Рис. 9. Видеокадр «Пуск полимеризационного реактора»

Видеокадр «Пуск полимеризационного реактора» содержит динамический текст, отображающий изменение основных параметров пуска реактора (входной температуры, температуры в реакторе, температуры стенки реактора, давления в реакторе, количества инициатора, подаваемого в реактор) в виде цифровых индикаторов. Кроме этого, видеокадр содержит тренд, показывающий текущие значения входной температуры и температуры в реакторе, являющейся основным показателем устойчивого ведения процесса пуска реактора. Также видеокадр содержит сообщения, предназначенные для индикации текущего состояния пуска.

Показано, что разработанные алгоритмы управления пусковыми режимами полимеризационного реактора могут быть реализованы на основе современных технических и программных средств, обладающих достаточным быстродействием, памятью и скоростью передачи данных для обеспечения работоспособности разработанной системы управления переходными режимами (пуском, остановом) химических реакторов.

Таким образом, применение методов теории устойчивости позволяет решить задачи разработки алгоритмов управления реакторами, выбора ос-

новных конструктивных размеров реакторов, построения системы управления пусковыми режимами реакторов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны алгоритмы управления пусковыми режимами полимеризаци-онных реакторов с учетом ограничений по устойчивости, позволяющие оценить близость процесса к границам устойчивости и снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций во время пуска реактора в случае потери устойчивости.

2. На основе анализа устойчивости системы предложена методика контроля устойчивости в пусковых режимах реактора полимеризации этилена.

3. Исследовано влияние изменения геометрических размеров реактора на область устойчивости аппарата. Показано, что ширина зоны неустойчивости пропорциональна изменению диаметра и высоты реактора и обратно пропорциональна изменению коэффициента теплопередачи для случая теплоот-вода через стенку реактора.

4. Даны рекомендации по построению систем управления пуском реактора полимеризации этилена на основе алгоритмов обхода неустойчивых режимов работы реакторов. — . _

5. Предложенные алгоритмы управления пусковыми режимами экзотермических химических реакторов непрерывного действия переданы в ОАО «Ар-нест».

6. Результаты, полученные в работе, используются в учебном процессе для выполнения курсовых и дипломных проектов в МГУИЭ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Янкина И.А., Беренгартен М.Г., Софиев А.Э. Конструирование нефтехимического реактора на основе математического моделирования (на примере реактора полимеризации этилена) // Химическое и нефтегазовое машиностроение, № 7, 2010. - С. 18-20.

2. Рылов С.А., Софиев А.Э., Янкина И.А. Разработка алгоритмов пуска и противоаварийной защиты экзотермическими химическими реакторами // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 6, 2010. - С. 12 -18.

3. Софиев А.Э., Янкина И.А. Применение математического моделирования для построения алгоритмов пуска и противоаварийной защиты химических реакторов // Вестник ТГТУ, № 1,2011. - С. 17 - 23.

4. Носачев А.Н., Янкина И.А., Софиева Ю.Н. Математические модели технологических объектов управления для тренинговых комплексов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-18. Сб. трудов XVIII Межд. н. конф. - Казань, 2005. - С. 166-168.

5. Янкина И.А. Полусегрегационная модель химического реактора для исследования устойчивости // Студ. научная конференция факультета Автоматизации и информационных технологий. Тезисы докладов аспирантов, магистрантов и студентов. - М.: МГУИЭ, 2006. - С. 19.

6. Янкина И.А. Основные задачи исследования устойчивости химических реакторов // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2008. - С.122 - 123.

7. Янкина И.А., Заев A.A., Еськов М.В. Тренажер для обучения операторов химико-технологических производств // X Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи. Официальный каталог. Москва, ВВЦ, 2010.-С.116-117.

8. Янкина И.А. Сравнительный анализ алгоритмов управления полимериза-ционными реакторами // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2010. - С. 153 - 154.

9. Янкина И.А. Алгоритм управления пуском реактора полимеризации этилена // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2011. - С. 10-11.

Подписано в печать 25.04.2011. Зак. 23/д. Тир. 100 экз. 2,0 печ. л. Издательский центр МГУИЭ 105066, Москва, Старая Басманная ул., 21/4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Исследование устойчивости химических реакторов.

1.2 Математические модели полимеризационного реактора.

1.2.1 Полимеризационный реактор идеального смешения.

1.2.2 Математические модели реактора полимеризации этилена с учетом смешения

1.2.3 Обзор работ, посвященных исследованию устойчивости химических реакторов с учетом смешения.

1.3 Краткий обзор способов построения систем управления пуском химических реакторов.

1.4 Постановка задач диссертационной работы.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ.

2.1 Построение бифуркационных диаграмм полимеризационного реактора.

2.2'Применение тепловой диаграммы для определения числа стационарных состояний системы.

2.3 Исследование устойчивости состояний равновесия химического реактора.

2.4 Критерий идентификации математической модели полимеризационного реактора.

2.5 Примеры расчета функций чувствительности.

Выводы к главе.

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ РЕАКТОРОМ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЭТИЛЕНА В РЕЖИМЕ ПУСКА.

3.1 Алгоритмы управления пуском реактора.

3.2 Исследование зависимости области устойчивости от параметров реактора.

3.2.1 Влияние изменения геометрических параметров реактора на область устойчивости.

3.2.2 Влияние изменения коэффициента теплопередачи на область устойчивости реактора.

3.3 Применение алгоритмов управлением пуском реактора в тренажерных комплексах 80 Выводы к главе.

ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ РЕАКТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ.

4.1 Описание технологической схемы получения полиэтилена высокого давления.

4.1.1 Описание схемы автоматизации реактора полимеризации.

4.2 Принципы построения интегрированных систем управления технологическим процессом.

4.2.1 Функции SCADA - систем.

4.3 Техническое и программное обеспечение АСУ ТП полимеризации этилена под высоким давлением.

Выводы к главе.

Производство пластических масс является одной из наиболее интенсивно и стабильно' развивающихся отраслей химической промышленности. В структуре производства синтетических смол и пластических масс полиолефины (полиэтилен и полипропилен) занимают первое место.

В 2010 — м году в Российской Федерации (РФ) было произведено 1524,8 тыс. тонн полиэтилена всех марок, из них около 53% - полиэтилена низкого давления (ПЭНД), 43% - полиэтилена высокого давления (ПЭВД), 4% -линейного полиэтилена [106].

Основными производителями ПЭВД в РФ являются «Казаньоргсинтез», «Томскнефтехим», «Уфаоргсинтез», «Ангарскнефтехим», «Салаватнефтехим». В настоящее время производственные мощности предприятий достигли предельных значений, в частности, в 2010-м году коэффициент использования мощностей по полиэтилену составил более 90% [47]. В связи со сложностью и опасностью технологических процессов производства полиэтилена высокого давления особые требования предъявляют к аппаратурному оформлению и системе управления процессом.

Сырьем для производства полиэтилена является этилен, выделяемый из* газовых смесей, получаемых при пиролизе и крекинге нефтепродуктов и попутных газов.

Полиэтилен сочетает в себе химическую стойкость, механическую прочность, морозостойкость, хорошие диэлектрические свойства, стойкость к радиоактивным излучениям, низкие газопроницаемость и влагопоглощение, а также доступность сырья. Перечисленные качества полиэтилена делают его незаменимым в целом ряде областей применения, например, в электротехнической, химической, пищевой промышленности, машиностроении, в производстве искусственного волокна, в строительной технике, медицине и других областях [31].

Основное применение полиэтилена высокого давления - в производстве пленки и пленочных изделий различного назначения. Среди них:

- пленки для изготовления различных пакетов;

- термоусадочные пленки;

- многослойные пленки для упаковки пищевых продуктов, фармацевтических препаратов и бытовой химии;

- сельскохозяйственные пленки для парников и мульчирования почвы, укрытия силоса и сенажа.

Также он применяется в производстве труб и шлангов, различных литьевых изделий и бытовых товаров [31].

В зависимости от механизма образования молекул полимеров различают процессы полимеризации и поликонденсации. Полимеризация представляет собой цепной процесс последовательного соединения молекул мономера с образованием макромолекул. Реакции полимеризации протекают по свободно-радикальному или ионно-координационному механизмам. Радикалы образуются под действием температуры (термическая полимеризация), химических веществ, называемых инициаторами реакции, света или источника радиационного излучения (рис. 1).

Рис.1. Классификация полимеризационных процессов [72]

Основными промышленными способами производства полиэтилена являются [20]:

• при высоком давлении - полимеризация этилена по свободно -радикальному механизму в интервале давлений 120 - 300 МПа и температуре 200 - 280°С (полиэтилен высокого давления);

• при низком давлении - по ионно-координационному механизму при давлении 0,2 - 0,5 МПа и температуре 47 - 87°С в суспензии в присутствии катализатора Циглера (полиэтилен низкого давления);

• при среднем давлении - при давлении 3-4 МПа и температуре 130 — 170°С в растворителе в присутствии окислов металлов переменной валентности (катализатор Филипса) (полиэтилен среднего давления).

В промышленности для производства полиэтилена высокого давления (ПЭВД) применяются, в основном, два типа установок, различающихся конструкцией реактора для полимеризации этилена и особенностями организации отдельных узлов технологических линий. Реакторы представляют собой трубчатые аппараты или вертикальные цилиндрические аппараты с перемешивающим устройством - автоклавы. Процессы полимеризации в трубчатом реакторе и автоклаве различаются температурным режимом, рабочим давлением и временем пребывания* реакционной1 массы в аппарате. ПЭВД, получаемый в аппаратах разного типа, различается по свойствам. Кроме того, некоторые марки полиэтилена можно получить только в реакторах автоклавного типа, и наоборот, поэтому ни одна из конструкций не получила существенного преимущества [20]:

Основной проблемой в производстве полиэтилена является отвод большого количества тепла, выделяемого в процессе полимеризации (теплота полимеризации 109 кДж/моль). Возможность отвода тепла определяет степень превращения этилена. Отвод тепла можно осуществить либо через стенку реактора с помощью теплоносителя, либо путем нагрева реакционной массы в начале реактора (для трубчатых реакторов). В реакторах автоклавного типа площадь теплопередающей поверхности невелика, поэтому тепло отводится с потоком этилена и полиэтилена. Необходимость эффективного отвода теплоты обусловлена склонностью реакции к самоускорению. Небольшое повышение температуры в условиях затрудненного отвода тепла приводит к ускорению экзотермической реакции, что в свою очередь еще больше разогревает реакционную массу. Температура возрастает очень быстро и может привести к термическому разложению этилена [61].

Неустойчивость режима работы химического реактора приводит в одних случаях к остановке или сокращению производительности, в других - к браку продукта, в третьих — к аварии. Поэтому выяснение условий устойчивости рассматривается как решение задачи работоспособности и эффективности технологического процесса [13].

Актуальность работы. Интенсификация действующих производств за счет перевода параметров технологического процесса на критические значения является одним из основных направлений развития химической промышленности.

Химические реакторы непрерывного действия, в которых протекают экзотермические реакции, входят в состав таких производств, как полимеризация этилена, стирола, винилхлорида, производство аммиака и др. Сложные условия протекания реакции предъявляют особые требования к аппаратурному оформлению и системе управления процессом. Пуск и останов химического реактора представляют собой пошаговую реализацию установленной последовательности операций, выполнение которых требует высокой квалификации оператора-технолога.

Особенностью пусковых режимов автоклавных реакторов полимеризации этилена под высоким давлением является возможная потеря устойчивости, приводящая к резкому разогреву смеси в аппарате и даже её взрыву с последующим выбросом продуктов реакции в атмосферу. Кроме этого реактор, являясь одним из основных аппаратов химико-технологической установки, оказывает влияние на связанное с ним технологическое оборудование, и наоборот.

Ранее были предложены [10], [11], [14], [16] различные подходы к построению систем управления пусковыми режимами полимеризационных реакторов. Однако задача разработки алгоритмов управления переходными режимами реакторов остается актуальной в виду сложности процесса полимеризации и предрасположенности к возникновению аварийных ситуаций, что отрицательно сказывается на качестве получаемого продукта, на сроках службы реакторного оборудования и на состоянии окружающей среды.

Поэтому в состав системы управления технологическим процессом необходимо включение алгоритмов контроля и управления пусковыми режимами химического реактора, что снижает риск возникновения аварийных ситуаций в процессе эксплуатации данного оборудования, а также позволяет контролировать действия оператора во время проведения пуска полимеризационного реактора.

Целью диссертационной работы является разработка алгоритмов управления пусковыми режимами автоклавных реакторов в производстве полиэтилена высокого давления, обеспечивающих уменьшение аварийных остановов процесса за счет автоматизации пусковых операций реактора с учетом устойчивости процесса.

В соответствии с данной целью были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка комплекса алгоритмов управления пуском автоклавного реактора полимеризации этилена на основе математической модели.

2. Разработка методики контроля устойчивости реактора в пусковых режимах.

3. Выбор геометрических размеров полимеризационного реактора.

4. Разработка рекомендаций по построению системы управления пуском автоклавного реактора полимеризации этилена.

Научная новизна заключается в следующем: 1. Предложена методика оценки устойчивости состояний реактора полимеризации этилена в пусковых режимах.

2. Разработан алгоритм пуска полимеризационного реактора в производстве полиэтилена высокого давления и приведены рекомендации для предотвращения потери устойчивости реактором.

3. Предложенный подход к построению систем управления пусковыми режимами реактора полимеризации этилена на основе анализа устойчивости применим к другим объектам из класса экзотермических химических реакторов непрерывного действия.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе анализа устойчивости разработан способ управления полимеризационным реактором и решена задача проектирования экзотермического химического реактора. Результаты работы применимы при освоении подобных производств, а также внедрены в учебный процесс и используются при проведении практических занятий и выполнении курсовых и дипломных проектов в МГУИЭ.

Диссертационная работа включает в себя введение, четыре главы, заключение, список литературы и приложения. В первой главе проанализированы основные работы по исследованию устойчивости химических реакторов (РХНойугег, К.К.Атипс^оп, Арис Р., Вольтер Б.В., Сальников И.Е., Кафаров В.В., Перлмуттер Д. и др.). Также приведен обзор работ, посвященных математическому моделированию автоклавных реакторов полимеризации этилена. Во второй главе приведены методы исследования устойчивости полимеризационного реактора. Третья глава посвящена разработке алгоритмов управления пусковыми режимами автоклавного реактора полимеризации этилена. В четвертой главе приведено описание технологического процесса получения полиэтилена высокого давления и указаны основные регулируемые параметры в-нём. Также приведены примеры разработки операторского интерфейса и даны рекомендации по построению системы управления пуском полимеризационного реактора на основе разработанных алгоритмов.

Выводы к главе

1. Разработан способ управления пусковыми режимами полимеризационного реактора с применением анализа устойчивости, учитывающий особенности реактора ПЭВД как объекта управления.

2. Предложены рекомендации по построению системы управления пуском автоклавного реактора полимеризации этилена в производстве ПЭВД.

3. Даны рекомендации по использованию технических и программных средств при построении системы управления переходными режимами полимеризационного реактора в производстве ПЭВД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны алгоритмы управления пусковыми режимами полимеризационных реакторов с учетом ограничений по устойчивости, позволяющие оценить близость процесса к границам устойчивости и снизить вероятность возникновения аварийных ситуаций во время пуска реактора в случае потери устойчивости.

2. На основе анализа устойчивости системы предложена методика контроля устойчивости в пусковых режимах реактора полимеризации этилена.

3. Исследовано влияние изменения геометрических размеров реактора на область устойчивости аппарата. Показано, что ширина зоны неустойчивости пропорциональна изменению диаметра и высоты реактора и обратно пропорциональна изменению коэффициента теплопередачи для случая теплоотвода через стенку реактора.

4. Даны рекомендации по построению систем управления пуском реактора полимеризации этилена на основе алгоритмов обхода неустойчивых режимов работы реакторов.

5. Предложенные алгоритмы управления пусковыми режимами экзотермических химических реакторов непрерывного действия переданы в ОАО «Арнест».

6. Результаты, полученные в работе, используются в учебном процессе для выполнения курсовых и дипломных проектов в МГУИЭ.

1. Автоматизированная система управления крупнотоннажным производством этилена / С. Т. Кузьмин, И. А. Козлов, В. П. Кудряшов и др.; Под ред. Ю. М. Жорова. М.: Химия, 1986. - 238, 1. с.

2. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для вузов. Под редакцией Е.Г.Дудникова М.,1987.

3. Алексеев A.A., Кораблев Ю.А., Шестопалов М.Ю. Идентификация и диагностика систем: учебник для студентов ВУЗов. М, 2009. 351 с.

4. Андронов A.A., Леонтович Е.А., Гордон И.И., Майер А.Г. Теория бифуркаций динамических систем на плоскости. М., Наука, 1967. — 487 с.

5. Арис Р., Анализ процессов в химических реакторах, М., «Химия», 1967. -328 с.

6. Арнольд В.И. Теория катастроф. Изд. 5-е. М.: Едиториал УРСС, 2009. -136 с.

7. Байзенбергер Дж.А., Себастиан Д.Х. Инженерные проблемы синтеза полимеров. М.: Химия, 1988. 685 с.

8. Баутин H.H., Леонтович Е.А. Методы и приемы качественного исследования динамических систем на1 плоскости. М., Наука, 1976. — 496 с.

9. Белая Т.И. Управление процессами пуска и останова установки каталитического риформинга на основе математической модели: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06. Санкт-Петербург, 2003'. - 136 с.

10. Ю.Вольтер Б.В., Гончаренко М.В., Дахно A.M., Свиридов В.Н., Софиев А.Э. Использование математической модели в алгоритмах управления трубчатыми реакторами // Системы управления промышленными агрегатами, с. 38 42.

11. П.Вольтер Б.В., Дахно A.M., Софиев А.Э. Алгоритмизация управления пусковыми режимами реакторов полимеризации // Приборы и системы управления, №3, 1977, с. 5 7.

12. Вольтер Б.В., Сальников И.Е. Вопросы промышленной! кибернетики (Труды ЦНИИКА), 1969, вып. 1 (22), с. 32 37.

13. Вольтер Б.В;, Сальников И.Е. Устойчивость режимов работы химических реакторов. 2-е изд., перераб и доп. М.: Химия, 1981. - 200 с.

14. Н.Вольтер Б.В;, Софиев А.Э. Автоматизация пуска, останова и аварийной защиты химических производств // Системы автоматического управления процессами химической промышленности. М., 1964. с. 67 - 781

15. Вольфсон С.А. Основы создания технологического процесса получения полимеров. М., Химия, 1987. - 264 с.

16. Вольфсон С. А., Ениколопян И.С. Расчеты высокоэффективных полимеризационных процессов. -М.: Химия, 1980. 312 с.

17. Гилмор Р. Прикладная теория катастроф: В 2-х кн. -М.: Мир, 1984. 350 с.

18. Голосов А.П., Динцес А.И. Технология производства полиэтилена и полипропилена. М.: Химия, 1978. - 216 с.

19. Гончаренко М.В., Савельев A.M., Софиев А.Э. О моделировании, проектировании- и управлении трубчатым реактором полимеризации-этилена// Приборы, 2006, №11, с. 30 39.

20. Гончаренко М.В., Случ И.И., Софиев А.Э. Исследование динамики аварийных режимов в трубчатом реакторе полимеризации // Восьмая Всесоюзная конференция по химическим реакторам «Химреактор-8»: Тез.докладов, 1983, т.З, с.178 183.

21. Гончаренко М;В., Софиев А.Э., Случ И.И. Параметрическая; чувствительность трубчатого реактора полимеризации // ТОХТ, т.20, №2, 1986.-с. 169- 176.

22. Горин В.II., Бершов В .А. О наблюдаемости динамических режимов1 химических реакторов смешения // Восьмая Всесоюзная конференция по« химическим реакторам «Химреактор-8»: Тез.докладов, 1983, т.З, с. 166 -171.

23. Данилов E.H., Локшин A.B., Новичков А.Ю. Модульный подход к конструированию имитационных моделей технологических процессов // Автоматизация в промышленности, №7, 2009. с. 62 - 66.

24. Деменков Н.П. Нечеткое управление в технических системах: учебное пособие. М, МГТУ им. Баумана, 2005. 198 с.

25. Денбиг К. Теория химических реакторов. Изд-во «Наука», 1968: 192 с.

26. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом; экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия-Телеком; 2009; 606 с.

27. Денисов Е.Т. Кинетика, гомогенных химических реакций. М.: Высшая школа, 1978. 367 с.

28. Дозорцев В;М. Компьютерные тренажеры для обучениям операторов технологических процессов. Москва: СИНТЕГ, 2009. 364 с.

29. Егоров Н.М; Полиэтилен низкого давления: I960.,—96Гс:.

30. Емельянов С.В. Методы идентификации промышленных объектов в системах управления. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2007.— 306 с.

31. Заев A.B. Исследование микросмешения в химических реакторах; как в объектах автоматического управления: дис. . канд. техн: наук. М., МИХМ, 1971.- 165 с.

32. Иванов В.А., Кафаров В .В., Перов B.JI. и др. Принципы построения алгоритмов пуска химичесюгх производств // Автоматика и телемеханика, 1980, №7, с. 168.

33. Иванчев C.G. Успехи в создании новых катализаторов полимеризации этилена и а-олефинов // Успехи химии, 2007, т.76, №7, с. 669— 690.

34. Иоффе И.И., Письмен Л.М. Инженерная химия гетерогенного катализа. Изд-во «Химия», Л., 1972. 464 с.

35. Ицкович Э.Л. Методы рациональной- автоматизации производства. М.: «Инфра-Инженерия», 2009. 256 с.

36. Ицкович Э.Л. Современные SCADA программы разных производителей: их свойства и отличия, важные для потенциальных заказчиков // Автоматизация в промышленности, №4, 2007, с.25 - 30.

37. Карелин А.Е. Синтез, исследование и применение рекуррентных алгоритмов оценивания параметров математических моделей объектов в автоматизированных системах управления: дис. . канд. техн. наук:0513.06. Томск, 2007. - 181 с.

38. Карножицкий В. Органические перекиси. М.: Издательство иностранной литературы, 1961. 155 с.

39. Кнеллер Д.В. «Компьютерный тренинг — это просто.» или мини-энциклопедия- расхожих заблуждений .// Автоматизация в промышленности, №7, 2003, с. 29 33.

40. Кобяков А.И. Автоматизированное оптимальное управление пусковыми процессами сложных химико-технологических систем: (На1 примере производств черной кислоты, фенола и ацетона): дис. докт. техн. наук:0513.07. — М:, МИХМ^ 1991.-32 с.

41. Когут А.Т. Применение алгоритмов линеаризации, для идентификации и адаптивного управления в нелинейных динамических системах. Омск, 2008. 125 с.

42. Комашинский В.И., Смирнов Д.А. Нейронные сети и их применение в системах управления и связи. М, Горячая линия Телеком, 2003. - 93 с.

43. Кондратьев Ю.Н., Иванчев С.С. Возможности оптимизации технологических режимов полимеризации в автоклавных и трубчатых реакторах // Журнал прикладной химии, 2005, т.78, №1, с. 114 121.

44. Коптев Н.П. Обеспечение безопасности технологических установок нефтепереработки с использованием систем противоаварийной защиты:

45. На примере установки ЭЛОУ-АВТ-6: авторефер. дис. . канд. техн. наук: 05.02.21. Уфа, 2000. - 24 с.

46. Костин А. Под потолком // Нефтехимия, 2011, №1, с. 12-13.

47. Кудрявцев B.C. Применение нечетких лингвистических регуляторов для управления сложными динамическими объектами: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06. Екатеринбург, 2003. - 147 с.

48. Кудрявцев М.А. Автоматизация технологического процесса производства полиэтилена на базе нейросетевой идентификации индекса расплава: авторефер. дис. . канд. техн. наук: 05.13.06. Уфа, 2005. 16 с.

49. Лапин A.A. Математическое моделирование и оптимизация полимеризационного процесса в цепочке реакторов разного типа на примере синтеза полиэтилена: дис. . канд. техн. наук. М., МИХМ, 1974. 165 с.

50. Лапин A.A., Заев A.B., Софиев А.Э. К расчету химических реакторов в' зависимости от режима смешения // ТОХТ, 1974, т. 8, № 3, с. 387 391'.

51. Лапин A.A., Софиев А.Э., Цирлин A.M. О возможности повышения эффективности процессов полимеризации этилена путем периодического изменения давления // ТОХТ, 1979, т. 13, № 3, с.448 450.

52. Левеншпиль О., Инженерное оформление химических процессов, М., «Химия», 1969. 624 с.

53. Льюнг Л. Идентификация систем: Теория для пользователя. М.: Наука, 1991.-431 с.

54. Надеждин О.В. Алгоритмы параметрической идентификации в системах автоматического управления сложными динамическими объектами: авторефер. дис. . канд. техн. наук: 05.13.01. Санкт-Петербург, 2010. -24 с.

55. Надежность и безопасность производств полиэтилена высокого давления: Сб. науч. трудов / А.Г. Платонов. Л.: ОНПО «Пластполимер», 1983. — 101 с.

56. Новикова З.Я:, Колина К.Ш., Кобяков В.М., Критская Н.Е. Инициаторы полимеризации- этилена по методу высокого давления. М.: НИИТЭхим, 1983.-28 с.

57. Перлмуттер Д. Устойчивость химических реакторов, США, 19721 Пер. с англ. под ред. Н.С. Гурфейно. JL, «Химия», 1976. 257 с.

58. Пиггот С.Г. Интегрированные АСУ химическими производствами. М.: Химия, 1985.-120 с.

59. Поздняков Д.Н. Моделирование динамики процессов синтеза полимеров на основе статистических инвариантов: дис. . канд. техн. наук: 05.13.08. Воронеж, 2005. - 160 с.

60. Полиэтилен высокого давления. Научно-технические основы синтеза. A.B. Поляков, Ф.И. Дунтов, А.Э. Софиев и др. Л., Химия; 1988.-200 с.

61. Попов C.B., Серебряков Б.Р., Бесков B.C. Возникновение аварийных ситуаций в переходных процессах химической технологии // Xимичecкäя промышленность, 1983, №8, с.455.

62. Проталинский О.М., Немчинов Д.В. Система поддержки принятия решений по снижению рисков аварийных ситуаций на промышленных объектах // Автоматизация в промышленности, 2010, № 3, с. 13-16.

63. Рогов С.Л. Противоаварийная защита: теория, стандарты и практика построения систем на основе ПЛК // Автоматизация в промышленности, 2010, №2, с. 44-49.

64. Розенвассер E.H., Юсупов P.M. Чувствительность систем управления. М.: Наука, 1981.-464 с.

65. Рудакова И.В. Оперативное управление процессом полимеризации этилена при высоком давлении: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06. — Санкт-Петербург, 2004. 182 с.

66. Рупышев В.Г. Производство ударопрочного полистирола непрерывным методом полимеризации в массе / В. Г. Рупышев, Л. И. Гинзбург. М.: НИИТЭхим, 1990. - 65 с.

67. Сальников И.Е. ДАН СССР, 1948, т. 60, № 3, с. 405 - 408.

68. Сальников И;Е. ДАН СССР, 1948, т. 60, №4, с. 611 - 613;

69. Сальников И.Е. Ж. физ. химии, 1949, т. 23, № 3, с. 258 -272.

70. Г. Синтез аммиака/ Л: Д. Кузнецов, Л.М: Демитренко, П. Д: Рабина, Ю. А. Соколинский; Под ред. Л. Д. Кузнецова. Москва: Химия, 1982:,- 296 с.

71. Системный анализ процессов химической технологии: Процессы полимеризации/ В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов, Л.В. Дранишников: М.: Наука, 1991,-350 с.

72. Софиев А.Э. Управление химическими реакторами // АСУТП для химических производств. Сборник научных трудов / ЦНИИКА. М.: Энергоатомиздат, 1988. с. 29 31.

73. Софиев А.Э., Заев A.B., Кирик А.Ф;, Цирлин А.М. Математическое моделирование и идентификация химических; реакторов с учетом режимов смешения // Труды ЦНИИКА, 1979; №60, с.16 20.

74. Софиев А.Э., Трахтенберг А.М; Вибрационная стабилизация неустойчивого режима химического реактора с перемешиванием // ТОХТ, 1989, т. 23, № 5, с.644 650.

75. Сусарев С.В: Разработка быстродействующих алгоритмов и систем автоматизированного управления компаундированием бензинов: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06. Самара, 2007. - 176 с.

76. Технологический регламент производства углеводородных соединений (полиэтилен высокого; давления). Отделение компрессии и полимеризации. ОАО АНХК, 2000 г.

77. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М., «Наука», 1967.

78. Франк-Каменецкий Д.А. Ж. физ. химии, 1939; т. 13, № 6, с. 738 758.

79. Франк-Каменецкий Д.А., Сальников И.Е. Ж. физ. химии; 1943, т. 17, № 2, с. 79 - 86.

80. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами: учебн. пособие. СПб.: Профессия, 2009. 589 с.

81. Холоднов В.А., Рудакова И.В., Русинов JI.A.'Моделирование динамики технологической установки с двойным рециклом получения полиэтилена высокого давления // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, 2006, т.49, №12, с. 86 89.

82. Цирлин A.M. Математические модели и оптимальные процессы в макросистемах. М.: Наука, 2006. - 500 с.

83. Цирлин A.M., Миронова В.А., Крылов Ю.М., Сегрегированные процессы в химической промышленности. М.: Химия, 1986. - 232 с.

84. Цирлин A.M., Шнайдер JI.E., Гончаренко М.В., Свиридов В.Н., Софиев А.Э. Учет сегрегации при исследовании устойчивости химических реакторов // ТОХТ, 1977, т.11, № 6, с. 861 865.

85. Шалыгин A.C., Санников В.А. Методы исследования устойчивости динамических систем: учебное пособие, БГТУ СПб, 1996. 164 с.

86. Шауро B.C. Автоматизация сложных химико-технологических производств: на примере производств фенола-ацетона и полиэтилена в реакторах смешения: дис. . канд. техн: наук: 05.13.06. Москва; 2006. -139 с.

87. Штейнберг Ш.Е. Идентификация в системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 80 с.

88. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М.: Высшая школа, 1984.-463 с.

89. Яковлев С.А. Экспертные системы: учебное пособие для студентов вузов. СПб.: ГУАП, 2010: - 123 с.

90. A.c. 1159927 СССР, МКИ С 08 F 110/02; G 05 D 27/00. Способ управления реактором полимеризации этилена // Софиев А.Э., Трахтенберг A.M. № 3643037/23-05; заяв. 19.09.83; опубл. 07.06.85. Бюл. № 21. -4 с.

91. ГГат. РФ 2 056 436 С1, МГЖ С 08 F 110/02. Способ автоматического управления непрерывным процессом полимеризации этилена // Габутдинов М.С., Черевин В.Ф., Яблоков В.М., Французов А.В. и др; № 93010052/26; Заяв. 26.02.1993; Опубл. 20.03.1996. 8 с.

92. Carlos М. Villa, Jiten О. Dihora, W. Harmon Ray. Effects of imperfect mixing on low-density polyethylene reactors dynamics // AIGhE Journal, v. 44, 7, 1998, p. 1646-1656.

93. Gary J. Wells, W. Harmon Ray. Mixing effects on performance and stability low-density polyethylene reactors // AIChE Journal, v. 51', 12, 2005, p. 32053218.

94. Guray Tosun. A mathematical model- of mixing and: polymerization; in ai semibatch stirred-tank reactor // AIChE Journal; v. 38, 3,. 1992, p. 425-437.

95. Nolan K. Read, Simon X. Zhang, W. Harmon Ray. Simulations of a EDPE reactor using computational fluid dynamics // AIChE Journal, v. 43, 1, 1997, p; 104-117.;

96. Pladis P., Kiparissides C. Dynamic modeling of multizone, multifeed high-pressure LDPE autoclaves // Journal of Applied Polymer Science, 1999, v.73, p. 2327-2348.

97. Simon X. Zhang, Nolan K. Read, W. Harmon Ray. Runaway phenomena in low-density polyethylene reactors // AIChE Journal, v, 42, 10, 1996, p. 2911 -2925.

98. Simon X. Zhang, W. Harmon Ray. Modeling of imperfect mixing and its effects on polymer properties // AIChE Journal, v. 43, 5, 1997, p. 1265-1277.

99. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

100. Янкина И.А., Беренгартен М.Г., Софиев А.Э. Конструирование нефтехимического реактора на основе математического моделирования (на примере реактора полимеризации этилена) // Химическое и нефтегазовое машиностроение, № 7, 2010. с. 18-20.

101. Рылов С.А., Софиев А.Э., Янкина И.А. Разработка алгоритмов пуска и противоаварийной защиты экзотермическими химическими реакторами // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 6, 2010. с.12-18.

102. Софиев А.Э., Янкина И.А. Применение математического моделирования для построения алгоритмов пуска и противоаварийной защиты химических реакторов // Вестник ТГТУ, № 1, 2011. с. 17 - 23.

103. Янкина И.А., Заев A.A., Еськов М.В. Тренажер для обучения операторов химико-технологических производств // X Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи. Официальный каталог. Москва, ВВЦ, 2010. —с.116- 117.

104. Янкина И.А. Полу сегрегационная модель химического реактора для« исследования устойчивости // Студ. н конф. факультета Автоматизации и информационных технологий. Тезисы докладов аспирантов, магистрантов и студентов. М.: МГУИЭ, 2006. - с. 19.

105. Янкина И.А. Основные задачи исследования устойчивости химических реакторов // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2008. с. 122 - 123.

106. Сравнительный анализ алгоритмов управления- полимеризационными реакторами // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2010. с. 153 - 154.

107. Янкина И.А. Алгоритм управления пуском реактора полимеризации этилена // Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. М.: МГУИЭ, 2011.-е. 10-11.