Управление массообменными процессами при сорбционной очистке газовых выбросов

Оснащение абсорбционных аппаратов очистки газовых выбросов системами автоматического управления является наиболее эффективным и перспективным способом улучшения качества их работы и повышения энергоэффективности. Однако известные на сегодняшний день системы автоматического управления массообменными аппаратами не обладают способностью удержания крайне неустойчивого гидродинамического режима эмульгирования, при этом обладающего наивысшей эффективностью. Объектом управления системы сорбционной очистки газовых выбросов промышленных предприятий является массообменный аппарат, в котором происходит контакт очищаемого потока газовой фазы с жидким абсорбентом. Цель управления – интенсификация процессов массообмена при абсорбционной очистке газовых выбросов в условиях возмущающих воздействий и программное распознавание искомых гидродинамических режимов работы массообменных аппаратов по фактическим значениям, измеряемым в ходе процесса технологических характеристик. Построенная математическая модель основана на аппроксимации точек смежных фильтрационных кривых, на которых выявлен диапазон гидродинамического режима эмульгирования. Признаком зарождения искомого режима эмульгирования является появление «всплесков» значения индекса турбулизации по мере увеличения расхода газовой фазы. При использовании предлагаемой математической модели в реальных САУ, определяемые в ходе опытных исследований коэффициенты могут быть идентифицированы в автоматическом режиме и в последующем использоваться при расчете управляющих воздействий. Идентификацию математической модели управления на реальном массообменном аппарате предлагается производить в автоматическом режиме в ходе автокалибровки технологических параметров.

1. Тимонин А.С., Божко Г.В., Борщев В.Я., Гусев Ю.И. Оборудование нефтегазопереработки, химических и нефтехимических производств. Книга 2. Под общей ред. А.С. Тимонина. М., Инфра-Инженерия; 2019.

2. Сокол Б.А. и др. Насадки массообменных колонн. Под ред. Д. А. Баранова. М.: Инфохим; 2009.

3. Каган А.М. и др. Контактные насадки промышленных тепломассообменных аппаратов. Под ред. Лаптева. Казань: Отечество; 2013.

4. Голованчиков А.Б., Черикова К.В., Прохоренко Н.А. Математическое моделирование колпачковой тарелки в процессах ректификации. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2021;9(1).

5. Носырев М.A, Комляшев Р.Б., Ильина С.И., Кабанов О.В. Очистка газовых выбросов от диоксида серы на промышленных предприятиях. Экология и промышленность России. 2018;22(8):24–27.

6. Дмитриев А.В, Мадышев И.Н, Дмитриева О.С, Николаев А.Н. Исследования диспергирования жидкости и газа в контактных устройствах с увеличенным диапазоном устойчивой работы. Экология и промышленность России. 2017;21(3):12–15.

7. Носырев М.А., Комляшев Р.Б., Ильина С.И. Расчет гидравлического сопротивления и удерживающей способности в абсорберах с псевдосжиженной насадкой. Экология и промышленность России. 2013;7:37–41.

8. Голованчиков А.Б., Прохоренко Н.А., Фоменков С.А. Разработка и численное моделирование конструкции колонны для контактирования газа с жидкостью. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020;8(4).

9. Мадышев И., Дмитриева О., Дмитриев А. Перспективы использования струйно-барботажных контактных устройств для повышения энергоэффективности массообменных аппаратов. Экология и промышленность России. 2015;19(7):36–39.

10. Дмитриев А.В., Макушева О.С., Калимуллин И.Р., Николаев А.Н. Вихревые аппараты для очистки крупнотоннажных газовых выбросов промышленных предприятий. Экология и промышленность России. 2012;(1):4–7.

11. Голованчиков А.Б., Меренцов Н.А., Качанов А.В. Моделирование процесса абсорбции в насадочной колонне, работающей в режиме эмульгирования. Экология и промышленность России. 2021;25(3):24–29.

12. Меренцов Н.А., Голованчиков А.Б., Персидский А.В., Топилин М.В. Моделирование процессов управления в нефтегазоперерабатывающем массообменном оборудовании: монография. ВолгГТУ. Волгоград; 2021. 212 с.

13. Силаев А.А., Силаева Е.Ю., Шевчук В.П. Патент №2693785 РФ C1, МПК B01D53/14 G05D27/00. Способ автоматического управления процессом абсорбции. 2019.

14. Болдырев И.А., Шевчук В.П. Патент №2393912 РФ C1, МПК B01D53/14. Способ управления процессом абсорбции. 2009.

15. Меренцов Н.А., Балашов В.А., Голованчиков А.Б., Топилин М.В., Персидский А.В. Структура фильтрационной кривой и способы ее аппроксимации. Часть 2. Верхний предел применения закона Дарси. Вестник Тамбовского государственного технического университета (Вестник ТГТУ). 2021;27(2):245–254.

16. Меренцов Н.А., Балашов В.А., Голованчиков А.Б., Топилин М.В., Персидский А.В. Структура фильтрационной кривой и способы ее аппроксимации. Часть 3. Уравнения для аппроксимации фильтрационной кривой. Вестник Тамбовского государственного технического университета (Вестник ТГТУ). 2021;27(3):401–414.

17. Голованчиков А.Б., Доан М.К., Петрухин А.В., Меренцов Н.А. Сравнение точности аппроксимации экспериментальных данных методом наименьших относительных квадратов с методом наименьших квадратов. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020;8(1).

18. Голованчиков А.Б., Балашов В.А. Меренцов Н.А. Экспериментальное исследование характеристик тепломассообменных насадочных устройств: учеб. пособие. ВолгГТУ. Волгоград; 2018. 94 с.