การเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมของกระบวนการผลิตเอทิลเบนซีน

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมของกระบวนการผลิตเอทิลเบนซิน โดยกระบวนการผลิตเอทิลเบนซีนมีสามปฏิกิริยาในกระบวนการผลิตเอทิลเบนซีน และมีกระแสป้อนกลับสองกระแสของสารตั้งต้นเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุด ด้วยปัจจัยเหล่านี้ทาให้กระบวนการนี้มีความซับซ้อนและยากต่อการควบคุมกระบวนการเพื่อให้ได้ค่าเป้าหมายที่เหมาะสม ขั้นตอนการดำเนินงานวิจัยเริ่มต้นจากการศึกษาประสิทธิภาพการควบคุมของโครงสร้างการควบคุมแบบดั้งเดิม (CS0) ซึ่งนำเสนอโดยไลเบนในปี 1999 ขั้นตอนที่สองปรับค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมสำหรับวงควบคุมต่างๆในโครงสร้างการควบคุมแบบดั้งเดิมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการควบคุมที่ดีขึ้น (CS0M) ขั้นตอนที่สามออกแบบโครงสร้างการควบคุมใหม่ (CS1) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งปรับปรุงโดยการติดตั้งการควบคุมแบบคาดแคด (Cascade Control) ที่กระแสขาออกจากเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่สอง และออกแบบโครงสร้างการควบคุมใหม่ (CS2) โดยติดตั้งวงควบคุมอุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์ตัวที่สอง ขั้นตอนสุดท้ายประเมินประสิทธิภาพการควบคุมของโครงสร้างการควบคุมต่างๆ วิทยานิพนธ์นี้ใช้โปรแกรม Aspen Plus 2006 และ Aspen Dynamics 2006 สาหรับจำลองกระบวนการในสภาวะคงที่และสภาวะพลวัตตามลำดับ ผลการจำลองกระบวนการพบว่าโครงสร้างการควบคุมที่ปรับปรุงแล้ว CS1 และ CS2 ให้ผลการตอบสนองเชิงพลวัตและค่าไอเออี (IAE) ดีกว่าโครงสร้างการควบคุมที่มีเพียงการปรับพารามิเตอร์จากการควบคุม CS0M โดยโครงสร้างการควบคุมที่ปรับปรุงแล้ว CS2 มีประสิทธิภาพการควบคุมดีที่สุด

This thesis proposed a methodology to increase the control performance of the ethyl benzene production process. In the ethyl benzene process, there are three reactions and two recycle streams of reactant to achieve the maximum profit. Due to these features, the process is complex and difficult to control at the optimal setpoints. This research methodology started by studying the control performance of the traditional control structure (CS0) proposed by Luyben in 1999. Secondly, the controller tuning parameters for the traditional control structure was re-tuned to obtain better control performances (CS0M).Thirdly, a modified control structure was designed to enhance more control performances (CS1) by installing cascade control at the output stream of the second reactor. The new control structure (CS2) was designed by installing temperature controller for the second reactor as well. Finally, control performances of all control structures are evaluated. This research used the commercial software, Aspen Plus 2006 and Aspen Dynamics 2006, to make simulation in steady state and dynamics mode, respectively. The simulation results showed that the responses of the modified control structure (CS1) and (CS2) give dynamics response and IAE values than the modified tuning parameter control structure (CS0M). The modified control structure (CS2) gives the best control performance.