Каталитическое дегидрирование этилбензольной шихты в двухступенчатом адиабатическом реакторе непрерывного действия является основной стадией процесса производства стирола. Анализ существующих автоматизированных систем управления данным технологическим процессом выявил следующий основной недостаток, заключающийся в том, что данные системы требуют больших усилий от производственного персонала для обеспечения изменения температурного режима в ступенях реакторного блока в соответствии с падением концентрации стирола, обусловленным дезактивацией каталитического слоя. Следовательно, в области технической кибернетики актуальным является синтез системы предиктивного управления концентрацией целевого продукта на выходе из ступеней реакционного аппарата. В представленной статье отображены результаты системного анализа реактора дегидрирования как объекта управления. Главным итогом проведенных исследований является выбор способа управления температурным режимом протекания химических превращений в реакторных ступенях, при использовании которого представляется возможным обеспечить повышение энергоэффективности и производительности данного аппарата. На основе системного подхода сформулированы общая и частная задачи синтеза управляющей системы, произведен информационный и функциональный синтез АСУ температурным режимом, разработаны информационная и функциональная схемы подсистем управления технологическим оборудованием реакторного блока. В качестве управляющей системы выбрана АСУ, реализующая изменение температуры пароэтилбензольной смеси на входах в реакционные зоны 1-й и 2-й секций реактора в соответствии с алгоритмом программного управления на базе прогнозирующих моделей, описывающих теплообменные процессы внутри реакторных ступеней, а также динамику изменения таких параметров, как концентрация коксовых отложений, активность катализатора, концентрации основных и побочных продуктов химических реакций.

дегидрирование этилбензола, структурная схема, система управления, структурный синтез, температурный режим реакторного блока, коммуникационная схема АСУ

1. Технологический регламент производства стирола на ОАО “Нижнекамскнефтехим”, 1980.

2. Битюков В.К., Попов А.П., Тихомиров С.Г., Неизвестный О.Г. Моделирование кинетики процесса дегидрирования этилбензола с учетом дезактивации каталитического слоя реактора // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2017. Т. 79. № 1 (71). С. 73–80.

3. Попов А.П., Неизвестный О.Г., Подвальный С.Л., Тихомиров С.Г. Моделирование изотермической кинетики дегидрирования этилбензола // Моделирование энергоинформационных процессов. Сборник статей VI международной научно-практической интернет-конференции. Воронеж: ВГУИТ, 2017. С. 194–198

4. Jackson G. Simulation of an Isothermal Catalytic Membrane Reactor for the dehydrogenation of ethylbenzene // Chemical and Process Engineering Research. 2012. V. 3. P. 14-28.

5. Jian Z., Dang S.S., Raoul B., Robert S. et al. Surface Chemistry and Catalytic Reactivity of a Nanodiamond in the Steam-Free Dehydrogenation of Ethylbenzene // Angewandtechemie - Iinternational edition. 2010. V. 49. №46. P. 8640-8644.

6. Charles M. Sheppard, Edward E. Maler, Hugo S. Caram Ethylbenzene Dehydrogenation Reaсtor Model // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1986. V. 25. №1. P.207-210.

7. Shelepova E.V., Vedyagin A.A., Mishakov I.V., Noskov A.S. Modeling of Ethylbenzene Dehydrogenation in Catalytic Membrane Reactor with Porous Membrane // Catalysis for Sustainable Energy - 2014. - Vol. 2. - P. 1-9.

8. Abdelhamid A., Emaddine A. Dynamic Modeling and Control of a Fluidized Bed Reactor for the Oxidative Dehydrogenation of Ethylbenzene to Styrene // J. King Saud Univ. 1998. № 10(2). pp. 141-162.