Control of formaldehyde silver catalyst reactor system
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3092545Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Beskrivelse
Full text not available
Sammendrag
I denne oppgaven ble det undersøkt om den nåværende temperaturreguleringen avDyneas formaldehyd sølvkatalysatorprosess kan forbedres. Den nåværende temperaturreguleringen har rom for forbedring, ettersom den strever i visse perioder. Oppgaven tar utgangspunkt i en eksisterendematematisk dynamisk modell av prosessen, skrevet i MATLAB. Tre kontrollstrukturer ble implementert og studert: den nåværende tilbakekoblingen med valve position controller, tilleggforoverkobling med input transformasjon og Nonlinear Model Predictive Control (NMPC).
Tilbakekoblings- og tillegg foroverkoblingsstrukturene ble implementert ved å kode dem inni modellen og det ble brukt modellens eksisterende løser, ode15s. NMPC ble implementert medCasADI i MATLAB, hvor optimaliseringsproblemet ble løst ved hjelp av orthogonal collocationmetoden. Til slutt ble alle reguleringsstrukturene simulert, plottet og sammenlignet.
Resultatene viste at den foreslåtte tillegg foroverkoblingsstrukturen regulerte reaktortemperaturenbedre enn den nåværende tilbakekoblingsstrukturen. Forbedringen skyldes strammereregulering, som også forebygger metning og tap av regulering. NMPC viste seg å regulerereaktortemperaturen enda bedre enn både tilbake- og tillegg foroverkobling, på grunn av densprediktive handling. Reguleringen var mer effektiv og reagerte tidligere, noe som førte til redusertavvik i reaktortemperaturen fra settpunktet.
Den enkleste måten å forbedre temperaturreguleringen var å bruke de nye tuningparameternefra SIMC-regelen. Disse nye reguleringsinnstillingene førte til strammere regulering medfærre inngrep av sikkerhetstiltak. Denne endringen gir kanskje ikke den beste forbedringen, menden kan på egen hånd betydelig styrke temperaturreguleringen. This thesis aimed to research if the current temperature control of Dynea’s formaldehyde silvercatalyst process could be improved. The current control has room for improvement as itstruggles at certain periods, especially during transient operation. The study started off with anexisting mathematical dynamic model of the process, written in MATLAB. Three control structureswere implemented and studied: the current feedback control with valve position controller,added feedforward control with input transformation and Nonlinear Model Predictive Control(NMPC).
The feedback and added feedforward control structures were implemented by coding themon top of the model and used with the existing solver, ode15s. NMPC was implemented withCasADI in MATLAB, where the optimization problem was solved using the orthogonal collocationmethod. Finally, all control structures were simulated, plotted and compared.
The results showed that the proposed added feedforward structure was able to control thereactor temperature better than the existing feedback control. This improvement was due totighter control, which also prevents saturation and loss of control. Furthermore, NMPC appearedto control the reactor temperature even better than both the feedback and added feedforwardstructures, due to its predictive action. The control was more effective and reacted earlier, resultingin reduced deviation in the reactor temperature from the setpoint.
The simplest way to improve the temperature control was to use the new tuning parametersfrom the SIMC-rule. These new control settings resulted in tighter control with fewer interventionsof safety measures. While this change may not yield the best improvement, it couldsignificantly boost the temperature control on its own.