СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ ФЕНОЛА-АЦЕТОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕЛИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПАРА И ОГРАНИЧЕНИЕМ ПО КАЧЕСТВУ

Обозначения и сокращения 3 Введение 4 1 Литературный обзор 6 1.1 Назначение и общая характеристика установки 6 1.2 Описание процесса получения фенола и ацетона 10 1.3 Анализ существующих методов моделирования 13 1.4 Процедура идентификации модели виртуального анализатора 20 1.5 Назначение виртуальных анализаторов 21 1.6 Роль ВА в системе управления 22 2 Моделирование технологического процесса 24 2.1 Постановка задачи 24 2.2 Анализ модели качества фенола 24 2.3 Анализ модели потребления пара 30 2.4 Выбор факторов для модели минимизации расхода пара 34 2.5 Оценка полученных моделей по критерию Фишера 36 2.6 Проверка полученных моделей на тестовой выборке 37 3 Разработка системы управления 40 3.1 Структура системы управления 40 3.2 Моделирование всей системы 40 3.3 Имитация снижения энергоресурсов 47 3.4 Выбор инструментальных средств для реализации системы 49 Заключение 52 Список использованных источников 53 Приложение А (обязательное). Перечень демонстрационных материалов ВКР 57 Приложение Б (рекомендуемое). Фрагмент технологических параметров работы установки и показателей качества 58 Приложение В (рекомендуемое). Технологические параметры пара и температуры 60 Приложение Г (рекомендуемое). Фрагмент корреляционного анализа 61

1 Weber, M. Phenol / Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry / Marcus Weber, Manfred Weber, Michael Kleine-Boymann, 2012. – pp. 503-518 2 Кружалов, Б.Д. Совместное получение фенола и ацетона / Б.Д. Кружалов, Б.И. Голованенко – М.: Госхимиздат, 1963. – 200 с. 3 Закошанский В.М. Фенол и ацетон: Анализ технологий, кинетики и меха-низма основных реакций / В.М. Закошанский – СПБ.: Химиздат, 2009. – 608 с. 4 Hock, H. Autoxydation of hydrocarbons. IX. Peroxides of Benzene derivatives / H. Hock, S. Lang, 1944. – pp. 257-262. 5 Rob Peacock. Market Outlook: Phenol/acetone markets are under ressure: ICIS Consulting [Электронный ресурс] / 2016. URL: https://www.icis.com/resources/news/2016/06/09/10006764/market-outlook-phenol-acetone-markets-are-under-ressure-icis-consulting/ (дата обращения: 05.09.2019). 6 Десятая международная конференция «Ароматика 2016», компания CREON Energy, 19.10.2016. 7 Pat. 5017729 A US, МПК C07C37/08, C07C39/04, C07C11/06, C07C1/24, C07C45/53, C07C37/58, C07C409/10. Phenol preparation process and propylene recovery there from / Hiroshi Fukuhara, Fujihisa Matsunaga; filed 05.09.1989; publ. 21.05.1991. 8 Pat. 5998677 A US, МПК C07C 37/08, C07C 45/53. Process for the production of phenol / Naoto Yasaka, Tatsuo Shirahata; filed 05.07.1996; publ. 07.12.1999. 9 Пат. 1799376 А3 RU, МПК С07 С39/16; C07 C 37/20. Способ получения бисфенола А / Эдвард Гжива, Мацей Кедик, Юзеф Кол; filed 26.09.1988; publ. 28.02.1993. 10 Pat. 2060984 RU, МПК С07 С39/16, C07 C 37/02. Способ получения бисфенола-А / Жан-Рже Десмюр, Франсис Пьерр; filed 27.02.1991; publ. 27.05.1996. 11 Верховская, 3.Н. Дифенилолпропан / З.Н. Верховская– М.: Изд. «Химия» ,1971. – 196 с. 12 Handbook of Engineering and Specialty Thermoplastics. Volume 3. Polyethers and polyesters / edited by Sabu Thomas, Visakh P. M. 2011, 540 c.78 13 Pat. 6252124 B1 US, МПК C07C037/08. Wasteless economic method of pro-duction of phenol and acetone / V.M. Zacoshansky, I.I. Vassilieva; filed 29.04.99; publ. 26.06.01. 14 Zoua, C. Recycling of valuable chemicals through the catalytic decomposition of phenol tar in cumene process / Process Safety and Environmental Protection / Changjun Zoua, Pinwen Zhaoa, Ju Ge / - 2013, V.91, P. 391–396. 15 Рамазанов, К.Р. Функциональные добавки в композитные полимеры. Тех-нология регенерации фенольной смолы / К.Р. Рамазанов, В.П. Севастьянов/. – Саратов. Вестник СГТУ, 2013, № 4, 73 c. 16 Горчаров, А.А. Разработка методов идентификации виртуальных анализаторов для АСУ ТП ректификации нефти / А.А. Гончаров. 17 Процедура идентификации модели виртуального анализатора [Электрон-ный ресурс] / 2016. URL: https://studexpo.ru/332938/informatika_telekommunikatsii/protsedura_identifikatsii_modeli_virtualnogo_analizatora/ (дата обращения: 15.09.2019). 18 Диго, Г.Б. Идентификация моделей виртуальных анализаторов слабо фор-мализованного технологического объекта / Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, И.С. Можаровский, А. Ю. Торгашов. 19 Диго, Г.Б. Исследование моделей виртуальных анализаторов массообмен-ного технологического процесса ректификации / Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, И.С. Можа-ровский, А.Ю. Торгашов – 2011. 20 Гончаров, А.А. Использование системы ограничений на параметры прогнозирующих моделей при идентификации массообменных технологических объектов / А.А. Гончаров, Г.Б. Диго, Н.Б. Диго, А.Ю. Торгашов. 21 Бахтадзе, Н.Н. Современные методы управления производственными процессами, Проблемы управления / H.H. Бахтадзе, В.А. Лотоцкий/. – 2009, спец. выпуск 3.1, 56. 22 Ибатуллин, А.А. Применение непрерывного анализа качества при создании СУУТП установки сернокислотного алкилирования / А.А. Ибатуллин, А.А. Огудов, Р.А. Хакимов. 23 Корреляционный анализ. Методические указания к выполнению лабора-торных работ по дисциплинам "Технология бетонных и железобетонных изделий", "Статистическая обработка результатов эксперимента" для студентов с профилем обучения 290600 - “Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций”. -Н. Новгород: ННГАСУ, 2012. ?23 с. 24 Айвазян, С.А. Статистические исследования зависимостей / С.А. Айвазян/. – М.: Металлургия, 1968. -227 с. 25 Красовский, П.С. Исследование и оптимизация свойств строительных мате- риалов с применением элементов математической статистики: Учеб. пособие / П.С. Красовский. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. – 128 с. 26 Корреляционный анализ [Электронный ресурс] / URL: https://studopedia.info/2-119014.html (дата обращения 10.09.2019). 27 Иванова, А.С. Закон больших чисел, методы статистического анализа, способы измерения информации / Иванова А.С. Сочи 2014 с.22. 28 Обзор методов статистического анализа данных [Электронный ресурс] / URL: http://www.statlab.kubsu.ru/node/4/ (дата обращения 20.10.2019). 29 Оценка статистической значимости параметров эконометрической модели на основе критерия Стьюдента [Электронный ресурс] / URL: https://studopedia.ru/9_151546_sut-regressionnogo-analiza-postroenie-matematicheskoy-modeli-i-opredelenie-ee-statisticheskoy-nadezhnosti.html (дата обращения 21.10.2019). 30 Дворецкий, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования / С.И. Дворецкий, А.Ф. Егоров, Д.С. Дворецкий / – Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. 224 с. 31 Временные ряды [Электронный ресурс] / URL: https://studopedia.ru/8_59220_prakticheskie-zanyatiya-.html (дата обращения 15.01.2020). 32 Метод наименьших квадратов [Электронный ресурс] / URL: http://statistica.ru/glossary/general/metod-naimenshikh-kvadratov/ (дата обращения 16.01.2020). 33 Использование критерия Фишера для проверки значимости регрессионной модели [Электронный ресурс] / URL: https://www.chem-astu.ru/science/reference/fischer.html (дата обращения 16.01.2020). 34 Оценка статистической значимости параметров эконометрической модели на основе критерия Стьюдента [Электронный ресурс] / URL: https://studopedia.ru/9_151538_tochechniy-i-intervalniy-prognozi-dlya-modeli-parnoy-regressii.html (дата обращения 16.01.2020). 35 Kadlec, P. On robust and adaptive soft sensors / P. Kadlec. –Bournemouth University.–2009. –217 p. 36 Doyle, F. J. Nonlinear inferential control for process applications/ F. J. Doyle / Journal of Process Control. –1998. –Vol. 8 (5-6). –P. 339–353. 37 Fortuna, L. Soft sensors for monitoring and control of industrial processes / L. Fortuna, S. Graziani, A. Rizzo, M. G. Xibilia. –2007.–284 p. 38 Zahedi, G. Hybrid artificial neural network – First principle model formulation for the unsteady state simulation and analysis of a packed bed reactor for CO2 hydrogenation to methanol / G. Zahedi, A. Elkamel, A. Lohi, A. Jahanmiri, M. R. Rahimpor // Chemical Engineering Journal. –2005. –Vol. 115. –P. 113-120. 39 Deventer, V. J.S.J Dynamic modelling of a carbon-in-leach process with the re-gression network / J. S. J. Van Deventer, K. M. Kam, T. J. Van Der Walt / Chem. Eng. Sci. –2004. –Vol. 59. –P. 4575-4589. 40 Мусаев, А.А. Виртуальные анализаторы: концепция построения в задачах управления непрерывными технологическими процессами / А.А. Мусаев / –2003. №8. С. 28-33. 41 Бахтадзе, Н.Н. Виртуальные анализаторы (идентификационный подход) / Н.Н. Бахтадзе // АиТ. – 2004. - №11. – С. 1691-1709. 42 ГОСТ 23519-93. Фенол синтетический технический. 43 Шихалёв, А.М. Корреляционный анализ. Непараметрические методы / А.М. Шихалёв / Казань: Казан. ун-т, 2015. – 58 с. 44 Модульные программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-400 [Электронный ресурс] / URL: https://www.siemens-pro.ru/components/s7-400.htm (дата обращения 20.03.2020). 45 ГОСТ Р 50030.6.1-99. Аппаратура распределения и управления низковольтная.

1 Литературный обзор 1.1 Назначение и общая характеристика установки Принцип работы установки производства фенола-ацетона представлен на ри-сунке 1.1. Рисунок 1.1 – Схема установки получения фенола-ацетона Для получения технического ацетона, а также синтетического технического фенола в производстве используется кумольный метод. Технический ацетон используется для синтеза цианогидрина ацетона, дифенилола пропана, уксусного ангидрида и других органических продуктов, а также в качестве растворителя в различных отраслях промышленности (краска, лак и другие). Технический фенол применяется в производстве лекарственных средств, масляных добавок, капролактама, дифенилола пропана, фенолформальдегидных смол, ортокрезола, для селективного очищения масел и других целей. Альфаметилстирольная фракция является побочным продуктом при гидрогенизации фенола, ацетона через гидроперекись изопропилбензола (ГП ИПБ) кумольным методом. Фракция альфаметилстирола используется для производства товарного альфаметилстирола и для других целей. Отделения получения гидроперекиси изопропилбензола (ИПБ) и получения товарного фенола и ацетона производства фенола, ацетона и альфаметилстирола (АМС) производства фенола и ацетона ОАО «Уфаоргсинтез» предназначены для получения товарного фенола и ацетона через ГП ИПБ. Максимальная производительность производства составляет 212 тонн в сутки. Минимальная производительность производства – 120 тонн в сутки. В настоящее время производительность составляет 73 000 тонн фенола в год. Утвержденная мощность - 71300 тонн фенола в год. Год ввода производственного участка в эксплуатацию - 1964 год.