การออกแบบโครงสร้างการควบคุมของกระบวนการสังเคราะห์เอมิลอะซิเตทด้วยการวิเคราะห์ค่าเกนของกระบวนการ

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการออกแบบโครงสร้างควบคุมของกระบวนการสังเคราะห์เอมิลอะซิเตท โดยใช้การวิเคราะห์เกน ซึ่งกระบวนการสังเคราะห์เอมิลอะซิเตทเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเนื่องจากพฤติกรรมที่ซับซ้อนของหอกลั่นแบบมีปฏิกิริยาและกระแสรีไซเคิลในกระบวนการดังกล่าวดังนั้นกระบวนการอาจควบคุมได้ยาก ขั้นตอนเริ่มต้นจากจำลองกระบวนการสังเคราะห์เอมิลอะซิเตทที่นำเสนอโดย Qingrui Zhang และคณะ ในปี 2017 ในสภาวะคงตัวและสภาวะพลวัต โดยใช้โปรแกรม Aspen Plus และ Aspen Dynamics ตามลำดับ และในขั้นตอนที่สองวิเคราะห์เกนของกระบวนการเพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ในการจับคู่ตัวแปรควบคุม (CVs) กับตัวแปรที่ปรับ (MVs) จากนั้นออกแบบโครงสร้างการควบคุมใหม่ (CS1) จะดำเนินการโดยการจับคู่ CVs กับ MVs ด้วยการวิเคราะห์เกนอาร์เรย์ของกระบวนการ และขั้นตอนที่สามจากการวิเคราะห์เกนของกระบวนการถูกนำไปใช้กับโครงสร้างการควบคุมที่นำเสนอโดย Qingrui Zhang และคณะ (CS0) และทำการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่าง CS0 และ CS1 ซึ่งประสิทธิภาพการควบคุมของ CS1 ทดสอบโดยใช้การรบกวนอัตราการไหลของฟีดและเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพการควบคุมของ CS0 ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการควบคุมของ CS1 ให้การตอบสนองที่เร็วกว่า CS0 ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าสามารถใช้การวิเคราะห์เกนของกระบวนการเพื่อออกแบบโครงสร้างการควบคุมของกระบวนการดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

This thesis aims to study the control structure design of an Amyl Acetate synthesis process with the application of process gain analysis. The Amyl Acetate synthesis is a complicated chemical process due to complex interaction between the reactive distillation column and the material recycle stream. For this reason, the process might be difficult to control. The study started with the simulation of Amyl Acetate synthesis proposed by Qingrui Zhang et al. (2017) in steady-state mode and dynamic mode by using Aspen Plus and Aspen Dynamics simulation software, respectively. In the second step, the process was analyzed by applying the process gain to determine the possibility of matching control variables (CVs) to manipulated variables (MVs). The control structure design (CS1), was then proceeded by matching CVs to MVs through the use of gain array analysis. In the third step, the process gain was applied to the control structure design proposed by Qingrui Zhang et al. (2017) (CS0) before finding the difference between CS0 and CS1. Finally, the control performance of CS1 was tested by feed-flow disturbance and compared with the control performance of CS0. The simulation results showed that the control performance of CS1 had a quicker response than that of CS0; therefore, it was concluded that the process gain could be used for designing the control structure in such process effectively.