بهینه سازی پارامترهای موثر در کنترل واحد تقطیر آزئوتروپ اتانول - آب

در این مقاله به بررسی روشهای جداسازی مخلوط های چند جزئی که تشکیل ازئوتروپ می دهند، پرداخته شده است. این روشها شامل استفاده از دو برج تقطیر در فشارهای متفاوت و نیز استفاده از یک ماده خارج کننده جهت رسیدن به خلوص بالاتر از نقطه آزئوتروپ می باشد. روش اول برای مخلوط هایی که ترکیب نقطه آزئوتروپ آنها حساس به فشار است به کار می رود و در صورتیکه ترکیب نقطه آزئوتروپ با فشار تغییر محسوسی نداشته باشد از روش دوم استفادهمی شود. سیستم مورد مطالعه اتانول، آب و بنزن است . اتانول و آب در ترکیب 96% وزنی اتانول تشکیل آزئوتروپ می دهند و بنزن به عنوان خارج کننده جهت جداسازی اتانول تا 99/99% به کار می رود. جهت شیه سازی این واحد جداسازی ، از نرم افزار Aspen Plus در حالت پایدار و Aspen Dynamic برای بررسی دینامیکی واحد استفاده شده است. در شبیه سازی حالت پایدار جریان حلال (بنزن) به صورت بازگشتی در سیستم استفاده می شود. مقدار بهینه حلال یکی از پارامترهای مهم در سیستم است که باعص کاهش حجم و هزینه تجهیزات فرایندی می شود. این مقدار با حدس و خطا 88kmole/hr بنزن به ازای 100kmol/hr خوراک به دست آمده است. اجرای شبیه سازی در مقادیر مختلف حلال صورت گرفته و درصد اتانول در محصول بر حسب مقدار حلال رسم شده است. در شبیه سازی دینامیکی از چهارکنترل کننده PID جهت کنترل فشار و سطح برج ها استفاده شده است. بهینه سازی پارامترهای کنترل کننده ها از قبیل بهره و زمان انتگرالی صورت گرفته است. بدین منظور با اعمال یک تغییر در سیستم برای رساندن آن به حالت پایدار مقادیر مختلف بهره و زمان انتگرالی بررسی شده و نتایج کنترل کننده ها بصورت نمودار آمده است. با مقایسه این نمودارها می توان پارامترهای بهینه را که مربوط به کمترین زمان و حداقل نوسانات برای رسیدن به حالت پایدار است تعیین نمود. مثلا در کنترل فشار برج جداساز اتانول، بهره 20 و زمان انتگرالی 12 دقیقه منجر به کوتاهتری زمان پایداری بدون نوسان می شود. در تمامی کنترلرها زمان مشتقی صفر در نظر گرفته شده است، زیرا با افزایش زما مشتقی بهبودی در عملکرد کنترلر مشاهده نشد.

کلیدواژه ها:

آزئوتروپ ، شبیه سازی دینامیکی ، بهره ، زمان انتگرالی و مشتقی