Design of plantwide control structure

• Main Authors: Montree Wongsri (Author), Amornchai Arpornwichanop (Author)
• Other Authors: Chulalongkorn University. Faculty of Engineering (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2009-12-01T10:23:17Z.
• Subjects: Technical Report
• Online Access: Connect to this object online.
• Other title: การออกแบบโครงสร้างการควบคุมแบบแพลนท์ไวด์ : รายงานวิจัย
• Keywords: Heat exchangers; Chemical process control

โรงงานไฮโดรดิแอลคิลเลชันที่มีแผนเบ็ดเสร็จเชิงพลังงานแตกต่างกัน เป็นกระบวนการทางเคมีที่มีความซับซ้อนด้วยเหตุที่ข่ายงานเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสามรูปแบบสามารถปรับปรุงโดย นำสายป้อนกลับและเบ็ดเสร็จเชิงพลังงานสู่กระบวนการ แต่อย่างไรก็ตามการนำสายป้อนกลับและเบ็ดเสร็จเชิงพลังงานสู่กระบวนการเป็นสาเหตุให้สมรรถนะการควบคุมต่ำลง ดังนั้นในงานนี้จึงนำเสนอโครงสร้างการควบคุมแบบแบบแพลนไวด์สามโครงสร้าง สำหรับกระบวนการที่มีแผนเบ็ดเสร็จเชิงพลังงานแตกต่างกันสามรูปแบบ ในการแสดงพฤติกรรมเชิงพลวัตรของการออกแบบโครงสร้างควบคุมแบบแพลนท์ไวด์ในโรงงานไฮโดรดิแอลคิลเลชัน โดยสร้างการรบกวนภาระทางความร้อนของกระแสเย็นและเปลี่ยนอัตราการไหลของทอลูอีนแปรใช้ใหม่ โดยมีโครงสร้างการควบคุมสามโครงสร้างได้ถูกทดสอบและเปรียบเทียบ โครงสร้างการควบคุมที่ 1 ได้แก้ไขโครงสร้างการควบคุมของลูเบนโดยใช้การควบคุมโดยใช้ตำแหน่งของวาล์ว (Valve Position Control) ในการควบคุมอุณหภูมิในคอลัมน์โครงสร้างการควบคุมที่ 2 ได้แก้ไขโครงสร้างการควบคุมที่ 1 โดยใช้หน่วยหล่อเย็น (Cooling Unit) ในการควบคุมอุณหภูมิขาออกจากถังปฏิกรณ์แทนการใช้กระแสภายในกระบวนการ ส่วนโครงสร้างการควบคุมที่ 3 นำโครงสร้างการควบคุมที่ 2 มาเพิ่มวงควบคุมแบบสัดส่วน โดยควบคุมสัดส่วนสารไฮโดรเจนต่อทอลูอีนในกระบวนการให้มีค่าคงที่ ผลการศึกษาแสดงว่าโครงสร้างการควบคุมที่ 3 สามารถปฏิเสธตัวรบกวนได้มากกว่าและเร็วกว่าโครงสร้างการควบคุมอื่น แต่อย่างไรก็ตามโครงสร้างการควบคุมที่ 1 ใช้พลังงานน้อยกว่าโครงสร้างการควบคุมที่ 2 และโครงสร้างการควบคุมที่ 3 กระบวนการไฮโดรดิแอลคิลเลชันรูปแบบที่ 3 ให้การตอบสนองช้าที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับรูปแบบอื่นโดยบ่งชี้จากค่าความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ ดังนั้นในงานวิจัยนี้สามารถสรุปได้ว่ารูปแบบพลังงานเบ็ดเสร็จที่ซับซ้อนทำให้สมรรถนะทางพลวัตรด้อยลง

Hydrodealkylation (HDA) plant with different energy integration schemes is a realistically complex chemical process, since three heat exchanger network alternative can be improved by introducing recycle streams and energy integration into the process. However, the recycle streams and energy integration introduced are the causes of a low level of control performance. Therefore, this work presents three plantwide control structures for three different energy integration schemes. In order to illustrate the dynamic behaviors of the control structures in HDA plant change in the heat load disturbance of cold stream and change in the recycle toluene flowrates were made. Three control structures have been tested and compared, the first control structure is a modification of Luyben control structure using valve position control concept to control temperature of a column. The second control structure was the modification of the first control structure by adding a cooling unit to control the outlet temperature from the reactor, instead of using internal process flow. In the third control structure, a ratio control was added to the second control structure for controlling the ratio of hydrogen and toluene within the process. The result shows the third control structure gives a smaller settling time and can reject disturbances better than other control structures. However, the utility consumption of the first control structure is less than thoses of the second and the third control structures. HDA process alternative 3 gives the slowest response compared with other alternatives indicated by the IAE values. It can be concluded from this research that the implementation of complex energy integration to the process deteriorates the dynamic performance of the process.

Ratchadaphiseksomphot Endowment Fund