مدلسازی، بهره برداری و کنترل ستون های تقطیر با دیواره های جداکننده

جداسازی مواد در ستون‌های تقطیر بیشترین سهم از حجم عظیم انرژی مصرف‌شده در صنایع فرآیندی را به خود اختصاص می‌دهد.بعلاوه، ستون‌های تقطیر یکی از پرهزینه‌ترین اجزای فرآیندی هستند که نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه‌ی هنگفتی دارند. در سال‌های اخیر فناوری جدیدی در حوزه‌ی تجهیزات تقطیر با عنوان «ستون‌های تقطیر با دیواره جداکننده» توسعه یافته است که دو دغدغه‌ی اساسی فوق را به میزان چشمگیری بهبود می‌دهد. بطور خاص، طبق نتایج حاصله از نمونه‌های صنعتی عملیاتی شده، این‌گونه از ستون‌های تقطیر بطور متوسط 30 الی 50 درصد انرژی مصرفی برای تقطیر را در کاربردهای مختلف نسبت به سیستم‌های متداول کاهش داده و همچنین با یکپارچه‌سازی چندین ستون تقطیر متداول در یک ستون، میزان سرمایه‌گذاری اولیه مورد نیاز را نیز به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهند. البته این بهبودها با برخی پیچیدگی ها در بهره‌برداری و کنترل این ستون‌ها همراه است. در این مقاله کنترل یک ستون تقطیر چهارمحصولی با دیواره‌ی جداساز مورد مطالعه قرار می‌گیرد. این ستون تقطیر یک مخلوط از بوتانول، پروپانول، اتانول و متانول را به چهار جریان فرآورده که هر یک از آن‌ها دربردارنده‌ی یکی از این اجزا هستند، جداسازی می‌کند. ورودی‌های کنترلی ستون تقطیر مورد مطالعه شامل پس ریز، جریان­های جانبی 1 و 2، نسبت انشعاب مایع و نرخ جریان محصولات بالایی و پایینی بوده و عوامل بویل­آپ بخار، نسبت انشعاب بخار، ترکیب جریان خوراک و نسبت مایع جریان خوراک به عنوان اغتشاشات ورودی در نظر گرفته می‌شوند. انتخاب این متغیر ها مبتنی بر پژوهش‌های پیشین در زمینه‌ی انتخاب متغیرهای کنترل شده در این ستون تقطیر است. به منظور کنترل ستون تقطیر مورد مطالعه کنترلرهای PID، LQR، مدل پیش­بین و مدل پیش­بین نظارتی بکارگرفته شده و عملکرد آن‌ها در شرایط مختلفی از اغتشاشات و عدم قطعیت در ورودی‌های کنترلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل‌شده حاکی از عملکرد برتر کنترل مدل پیش­بین نظارتی نسبت به سایر گزینه‌ها است

Keywords:

اسپلیت بخار , اسپلیت مایع , بویل آپ , کنترل پیش بین نظارتی , پس ریز