Автоматизированная система управления лабораторной установки синтеза Фишера-Тропша Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Факторный анализ. Факторный анализ позволяет выявить устойчивые закономерности изменения, каждого фактора из множества учитываемых параметров изучаемой системы. Данный анализ будет основываться на методе корреляционной вариации, а точнее на коэффициентах корреляции [4]. Затем составим корреляционную матрицу полного факторного анализа и рейтинг зависимых и влияющих факторов. Далее выявим средние бинарные связи, сильные и сильнейшие связи, основываясь на коэффициентах корреляции. Подробно изучим влияющий фактор (категорию) земельного фонда и зависимые от нее факторы (категории).

Кластерный анализ. Кластерный анализ представляет собой один из методов классификационного анализа, основной его задачей является разбивание множества исследуемых объектов и признаков на однородные группы (кластеры). Основной принципом применения кластерного анализа является составление дендрограммы взаимосвязей категорий в программном обеспечении IBM SPSS Statistic.

Можно сделать вывод, что в идее выявления закономерностей распределения категорий в земельном фонде лежит анализ статистических данных о распределении земель по категориям.

Литература

1. Трифонова Т. А., Мищенко Н. В., Краснощекое А. Н. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: Учебное пособие для вузов. М.: Академический проект, 2005. 352 с.

2. Мазуркин П. М., Фадеев А. Н. Закономерности распределения земельного фонда (на примере Республики Марий Эл). Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. 127 с.

3. Мазуркин П. М. Коррелятивная вариация: уч. пос. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2013. 56 с.

4. Мазуркин П. М. Математическое моделирование. Идентификация однофакторных статистических закономерностей: учебное пособие П. М. Мазуркин, А. С. Филонов. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. 292 с.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ СИНТЕЗА ФИШЕРА-ТРОПША

Анненков Е. А.

Анненков Евгений Александрович /Annenkov Evgeniy Aleksandrovich - студент магистратуры, кафедра электроснабжения и электропривода, Южно-Российский государственный политехнический университет Новочеркасский политехнический институт им. М. И. Платова, г. Новочеркасск

Аннотация: высокие цены на нефть и энергию, сохраняющиеся в течение длительного времени, а также увеличивающийся спрос на автомобильное топливо, заставляют искать альтернативные источники производства топлив и химических продуктов. Нефть является единственным глобальным сырьем для производства моторных топлив и важнейшим — для химического синтеза. Однако постепенно ситуация изменяется. Исчерпание мировых запасов нефти вынуждает обратиться к другим источникам углеводородного сырья, наиболее значительными из которых являются уголь и природный газ. Существуют различные способы синтеза углеводородов. Среди них выделяются наиболее перспективные - это синтез углеводородов из СО и Н2 по методу Фишера-Тропша. В данной статье рассмотрено создание автоматизированной системы управления лабораторной установкой синтеза Фишера-Тропша.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, синтез Фишера-Тропша, алгоритм.

УДК 681.542.2

Синтез Фишера-Тропша (ФТ) представляет собой сложную совокупность последовательных и параллельных превращений, протекающих на поверхности гетерогенного катализатора. Основными являются реакции гидрополимеризации СО с образованием парафинов и олефинов.

К входным переменным реактора относятся компоненты синтез-газа, к выходным - образующиеся в результате синтеза углеводороды.

К переменным, определяющим состояние процесса синтеза углеводородов, относятся: степень превращения СО; температура в реакторе; концентрации основных реагентов СО и Н2 в реакторе; активность катализатора [1].

В качестве переменных управления можно использовать температуру хладагента; расход синтез-газа, давление в реакторе, состав синтез-газа. По степени влияния на состояние процесса их можно расположить в следующем порядке: температура хладагента, расход синтез-газа, состав синтез-газа, давление.

Определим структуру существующей системы управления. На рисунке 1 приведена структурная схема СУ. На вход реактора подается синтез-газ, а с выхода снимаются продукты синтеза (показаны жирными стрелками). На схеме показаны способы управления состоянием процесса синтеза (тонкие стрелки) [2].

Рис. 1. Структурная схема системы управления процессом синтеза углеводородов

Из принципа работы лабораторной установки видно, что процесс работы можно разделить на четыре этапа:

1. Прогрев реактора. На этом этапе необходимо проверить уровень воды в паросборнике, если уровень воды меньше минимального необходимо добавить воды до заданного уровня. Далее нужно подать питание на нагревательный элемент, и прогреть реактор водяным паром до температуры 180°С. Нагрев необходимо производить со скоростью не более 10°С/ч.

2. Работа реактора. После того как реактор прогрет в него подается синтез-газ. Далее необходимо поддерживать заданное значение конверсии СО. Поддержание СО на заданном уровне осуществляется благодаря плавному регулированию

28

температуры. Если значение конверсии СО стало ниже минимального и не поддаётся регулированию (температура достигла предельных значений) это означает, что произошло старение катализатора, и необходима остановка реактора для восстановления катализатора.

3. Охлаждение реактора. Для охлаждения реактора необходимо прекратить подачу синтез-газа. Охлаждение производить со скоростью не более 10 °С/ч.

4. Продувка реактора. Продувка необходима для того чтобы удалить остаток синтез-газа из реактора.

Алгоритм работы установки приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Алгоритм работы установки синтеза Фишера-Тропша Литература

1. Сторч Г., Голамбик Н., Андерсон Р. Синтез углеводородов из окиси углерода и водорода. М., 1954. 516 с.

2. Иоффе И. И., Решетов В. А., Добротворский А. М. Гетерогенный катализ. Л.: Химия, 1985.