پایان نامه کاربرد منطق فازی برای کنترل راکتور هیدروژناسیون استیلن واحد الفین

فهرست:

فهرست جداول........................................................................................................................................................................ ی

فهرست اشکال....................................................................................................................................................................... ک

چکیده......................................................................................................................................................................................... 1

فصل اول مقدّمه........................................................................................................................................................................ 2

1-1- پیشگفتار........................................................................................................................................................... 3

1-2- بیان مسئله........................................................................................................................................................ 3

1-3- ضرورت و اهمیّت پژوهش.................................................................................................................................. 4

1-4- اهداف پژوهش................................................................................................................................................... 4

1-5- محدودیت‌های موجود در انجام پژوهش............................................................................................................ 5

1-6- روش انجام پژوهش............................................................................................................................................ 6

فصل دوم واکنش شیمیایی و راکتور شیمیایی.................................................................................................................... 8

2-1- مقدمه................................................................................................................................................................ 9

2-2- تعریف واکنش شیمیایی.................................................................................................................................... 9

2-3- انواع واکنش‌های شیمیایی.............................................................................................................................. 10

2-3-1- واکنش‌های همگن و غیرهمگن.................................................................................................. 10

2-3-2- واکنش‌های‌ کاتالیزوری و غیرکاتالیزوری.................................................................................... 11

2-3-3- واکنش‌های برگشت‌پذیر و برگشت ناپذیر................................................................................. 11

2-3-4- واکنش پشت ‌سر هم (سری) و موازی........................................................................................ 11

2-3-5- واکنش‌های گرماگیر و گرمازا..................................................................................................... 12

2-4- سینتیک و سرعت واکنش شیمیایی.............................................................................................................. 13

2-5- تعریف راکتور شیمیایی.................................................................................................................................. 13

2-5-1- معادله راکتور............................................................................................................................. 14

2-6- انواع راکتورهای شیمیایی................................................................................................................................ 14

2-6-1- راکتورهای پیوسته و ناپیوسته و نیمه‌پیوسته............................................................................ 15

2-6-2- راکتورهای بسترسیال و بسترثابت.............................................................................................. 17

2-6-3- راکتورهای لوله‌ای (پلاگ) و مخزنی با همزن (CSTR)............................................................. 18

2-6-4- راکتورهای همگن و ناهمگن....................................................................................................... 20

2-6-5- راکتورهایی با عملکرد آدیاباتیک و غیرآدیاباتیک...................................................................... 21

فصل سوم فرایند هیدروژناسیون استیلن......................................................................................................................... 23

3-1- مقدمه............................................................................................................................................................. 24

3-2- راکتور هیدروژناسیون استیلن......................................................................................................................... 25

3-3- شرح فرایند..................................................................................................................................................... 28

3-4- تاریخچه‌ی مدل‌سازی راکتور هیدروژناسیون استیلن..................................................................................... 32

3-5- مدل‌سازی دینامیکی راکتور هیدروژناسیون استیلن...................................................................................... 34

3-6- حالت پایدار فرایند هیدروژناسیون استیلن.................................................................................................... 48

فصل چهارم طراحی کنترل کننده...................................................................................................................................... 52

4-1- مقدمه............................................................................................................................................................. 53

4-2- تعریف کنترل کننده...................................................................................................................................... 53

4-3- کنترل مدرن................................................................................................................................................... 54

4-3-1- مقدمه‌ای بر سیستم‌های فازی.................................................................................................... 55

4-3-2-  توابع تعلق، متغیرها و قیود زبانی............................................................................................. 58

4-3-3- پایگاه قواعد فازی...................................................................................................................... 59

4-3-4- موتور استنتاج فازی.................................................................................................................... 59

4-3-5- فازی‌ساز..................................................................................................................................... 59

4-3-6- غیرفازی‌ساز................................................................................................................................ 60

4-4- کنترل کلاسیک.............................................................................................................................................. 60

4-5- کنترل مد داخلی (IMC)................................................................................................................................ 63

4-6- کنترل پیش‌بین اسمیت.................................................................................................................................. 65

4-7- تاریخچه کنترل هیدروژناسیون استیلن واحد الفین....................................................................................... 66

4-8- طراحی کنترل کننده PI................................................................................................................................ 68

4-8-1- تایروس- لوئیبن _ PI................................................................................................................ 69

4-8-2- زیگلر- نیکولز _ PI.................................................................................................................. 71

4-8-3-  ITAE_ PI................................................................................................................................. 73

4-8-4-  ITSE_ PI.................................................................................................................................. 75

4-8-5-  ISTE_ PI.................................................................................................................................. 76

4-8-6- خود تنظیم (Auto Tuning)_ PI............................................................................................... 77

4-9- طراحی کنترل کننده IMC............................................................................................................................ 79

4-10- طراحی کنترل کننده پیش‌بین اسمیت_ PI............................................................................................... 84

4-11- طراحی کنترل کننده فازی ........................................................................................................................ 87

4-12- طراحی کنترل کننده‌ی فازی PI _Smith................................................................................................... 90

فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادات................................................................................................................................ 99

5-1- مقدمه........................................................................................................................................................... 100

5-2- نتیجه‌گیری.................................................................................................................................................. 100

5-3- پیشنهاداتی برای انجام پژوهش‌های آتی...................................................................................................... 102

فهرست مراجع...................................................................................................................................................................... 104

 Abstract................................................................................................................................................................................ 107

منبع:

[1]     مسعود بوجاری، "کنترل پیش بین تطبیقی راکتورهای شیمیایی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، اسفند 1382.

[2]     حسین حسن‌پور، "مدل سازی راکتور کاتالیستی هیدروژناسیون استیلن و مقایسه آن با داده‌های تجربی"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف، 1379.

[3]       Jenny Karpelenia, “Chemical Reactions”, Perfection Learning, 2005.

[4]     اوکتاو لونسپیل، "طراحی راکتورهای شیمیایی"، ترجمه‌ی مرتضی سهرابی، جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر، ۱۳۸۴.

[5]       Peter Atkins and Julio De Paula, “Physical Chemistry”, W.H.Freeman, 8th Edition, U.S.A, 2006.

[6]       Joe Faulk, “Concise Encyclopedia Of Chemistry”, New York: McGraw- Hill, 2004.

[7]       Robert H.Perry and Don W.Green, “Perry`s Chemical Engineers`Handbook”, Vol 1&2, New York: McGraw- Hill, 1984.

[8]       Michael K.Stenstrom and Diego Rosso, “Fundamental Of Chemical Reactor Theory”, University Of California, Los Angeles, 2003.

[9]       WWW.Controlloopfoundation.com, archive, 2013/11/25.

[10]     John Metcalfe Coulson and J.F.Richardson, “Coulson & Richardson`s Chemical Engineering”, Vol.3, Chemical and Biochemical Reactors & Process Control, Elsevier, 1994.

[11]     WWW.Scielo.br, archive, 2013/11/25.

[12]     Fritz Ullmann, “Ullmann`s Encyclopedia Of  Industrial Chemistry”, Vol.B4, New York: John Wiley & Sons, 2011.

[13]     WWW.Essentialchemicalindustry.org, archive, 2013/11/25.

[14]     WWW. Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu, archive, 2013/11/30. 

 [15]   فرشید نوربخش، "طراحی و شبیه‌سازی واحد بنزین پیرولیز در واحدهای الفین"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، بهار 1378.

[16]     Michael W.Brown, Alexander Penlidis and Gerald R.Sullivan, “Control Policies for An Industrial Acetylene Hydrogenation Reactor”, The Canadian Journal of Chemical Engineering, Volume 69, February 1991.

[17]     Navid Mostoufi, Ali Ghoorchiany and  Rahmat Sotudeh-Gharebagh, “Hydrogenation of Acetylene: Kinetic Studies and Reactor Modeling”, Vol3, International Journal of Chemical Reactor Engineering, Article A14, 2005.

[18]     R. Gobbo, R. P. Soares, M. A. Lansarin, A. R. Secchi and J. M. P. Ferreira, “Modeling, Simulation, And Optimization Of A Front-End Syetem For Acetylene Hydrogenation Reactor”, Brazilian Journal of Chemical Engineering, Vol. 21, No. 04, pp. 545 - 556, October - December 2004.

[19]     Gordon Weiss, “ Modeling and Control of an Acetylene Converter”, Process Control of Elsevier, Vol.6, No.1, PP 7-15, 1996.

[20]     Stanley M.Walas, “Chemical Process Equipment”, Page 565, Butterwoth-Heinemann, 1990.

[21]     Luo Xionglin, Zuo Xin, Du Dianlin, “Modeling, Process Observer and Advanced Process Control of Acetylene Hydrogenetion Reactor in Ethylene Complex”, Proceedings of the 5th World Congress on Intelligent Control and Automation, PP 3583-3587, IEEE, June 2004.

[22]     Noemı´ S. Schbib, Miguel A. Garcı´a, Carlos E. Gı´gola and Alberto F. Errazu, “Kinetics of Front-End Acetylene Hydrogenation in Ethylene Production”, Ind. Eng. Chem. Res, 35, Page 1496-1505, 1996.

[23]     M.Szukiewics, K.Kaczmarski and R.Petrus, “Modelling of Fixed-Bed Reactor: Two Models of Industrial Reactor for Selective Hydrogenation of Acetylene”, Chemical Engineering Science, Vol.53, No.1, PP 149-155, 1998.

[24]     A.G. Abilov and M.CË KocËak, “An Optimal Control Application to An Industrial Hydrogenation Reactor”, IchemE, Vol.78, Part A, May 2000.

[25]    مهدی رفیع زاده، "کاربرد ریاضیات در: مهندسی شیمی، مهندسی پلیمر، مهندسی نساجی و مهندسی متالورژی"، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، چاپ سوم، 1384.

[26]    مهدی رفیع‌زاده، "دینامیک و کنترل فرایندها با نگرش کاربردی در مهندسی شیمی، مهندسی پلیمر و مهندسی متالوژی"، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ دوم، زمستان 1390.

[27]    محمدرضا جاهد مطلق و محمدحسن موحدی، "تاریخچه‌ی کنترل صنعتی نگرشی بر پیدایش سیستم‌های کنترل مبتنی بر فیلدباس"، شرکت ملی صنایع پتروشیمی- دانشگاه علم و صنعت ایران، پائیز 1382.

 [28]    K.Zhou, J.C.Doyle and K.Glover, “Robust and Optimal Control”, Chapter   14, 1996.

 [29]   لی وانگ، "سیستم‌های فازی و کنترل فازی"، ترجمه دکتر محمد تشنه‌لب، نیما صفارپور و داریوش افیونی، چاپ هفتم، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، مهرماه 1391.

[30]     W.C Dong, “Soft-sensor and Inferential Control for Acetylene Concentration of Acetylene Hydrogenation Reactor”, Thesis of M.Sc, Dalian University of Technology, Republic of China, 2005.

[31]     S.R.Vaishnav, Z.J.Khan, “Design and Performance of PID and Fuzzy Logic Controller with Smaller Rule Set for Higher Order System” Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science 2007, WCECS 2007, San Francisco, USA, October 24-26, 2007.

[32]     Anna Vasickaninova, Monika Bakosova and Dalibor Puna, “Fuzzy Logic Control of A Chemical Reactor with Disturbances”, 33rd International Conference of SSCHE, May 2006.

[33]     WEI Qiu-yue, WANG Wen-qing, “Research on fuzzy self-adaptive PI-Smith control in long time-delay system”, The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications, Elsevier, vol 18(5), 114–117, October 2011.

[34]     Ka Ho Chan, Xiaowen Chu, “Design of a Fuzzy PI controller to Guarantee Proportional Delay Differentiation on Web Servers”, Report, Department of Computer Science, Hong Kong Baptist University, October 16, 2006