Control pid para reactor uasb

DINAMICA Y CONTROL DE PROCESO QUÍMICOS

INTRODUCCIÓN

El método convencional para enfriar un catalizador consiste en la recirculación de aire proveniente de un soplador; proceso que demora aproximadamente 3 días. CATCOOL realiza el mismo trabajo, pero en un período inferior a 24 horas, por medio de la inyección de nitrogeno.

CATCOOL es un método efectivo y seguro para el enfriamientorápido de catalizadores y reactores, con el consecuente ahorro de tiempo y costos. Además, CATCOOL puede ser empleado para realizar un cambio de catalizador, remover productos poliméricos o para la limpieza y reparación de reactores.

Los parámetros para la realización del trabajo, pueden ser controlados por la unidad móvil AGA High Flow, que regula el caudal, presión y temperatura, a fin deasegurar un enfriamiento rápido y seguro.

Para lograr este objetivo se debe diseñar e implementar un sistema de control. El primer paso es medir la temperatura de salida de la corriente del proceso, esto se hace mediante un sensor (termopar, dispositivo de resistencia térmica, termómetros de sistema lleno, termistores, etc.). El sensor se conecta físicamente al transmisor, el cual capta lasalida del sensor y la convierte en una señal lo suficientemente intensa como para transmitirla al controlador, El controlador recibe la señal, que está en relación con la temperatura, la compara con el valor que se desea y, según el resultado de la comparación, decide qué hacer para mantener la temperatura en el valor deseado. Con base en la decisión, el controlador envía otra señal al elemento decontrol, el cual, a su vez, maneja el flujo de vapor.

CLASIFICACIÓN DE VARIABLES:
Variables de entrada: CA0, FA0, TA0, CB0, FB0, TBO, F1, C1 (CA1, CB1), T1, h1, FW0, TW0, Fc.
Variable perturbable: FA0. (1/s) escalón
Variables de salida: F1, C1 (CA1, CB1), T1, h1, F2, C2 (CA2, CB2), T2, h2, FW, TW.
Variable medible: T2
Variable controlable: FW0. (1/s) escalón
Objetivo de control:Controlar la temperatura de salita del reactor (T2), mediante la manipulación del flujo de entrada del serpentín (FW0).

Diagrama del proceso
CALCULO EN EL 1er TANQUE:
Balance de masa:
dm1dt=ρA0FA0+ρB0FB0-ρ1F1=ρdV1dt
ρA0=ρB0=ρ1=ρ
V1=A1*h1
A1dh1dt=FA0+FB0-F1
F1=α1h1
A1dh1dt+α1h1=FA0+FB0
αh1s=FA0s+FB0 Estado estacionario
A1d∆h1dt+α1∆h1=∆FA0
τ1=A1α1 k1=1α1lτ1d∆h1dt+∆h1=lk1∆FA0
τ1s∆h1s+∆h1s=k1∆FA0s
∆h1s=k1τ1s+1∆FA0s
G1=k1τ1s+1
∆h1s=G1∆FA0s

∆h1=k1*(1-e-tτ1)
∆h1=6.5*(1-e-t9.49)

Balance por componentes:
dNA1dt=CA0FA0-CA1F1
dNB1dt=CB0FB0-CB1F1

CA1dV1dt+V1dCA1dt=CA0FA0-CA1F1
CA1FA0+FB0-F1+V1dCA1dt=CA0FA0-CA1F1
V1dCA1dt=FA0CA0-CA1-CA1FB0

F1FA0,CA1=FA00CA10+FA00CA1-CA10+CA10FA0-FA00V1dCA1dt=CA0FA0-FA00CA10+FA00CA1-CA10+CA10FA0-FA00-CA1FB0
V1dCA1dt+CA1FA00+FB0=CA0FA0-CA10FA0-FA00
p=FA00+FB0
pCA1s=CA0FA0s-CA10FA0s-FA00
Estado estacionario
V1d∆CA1dt+p∆CA1=(CA0-CA10)∆FA0
τ2=V1p k2=CA0-CA10p
lτ2d∆CA1dt+∆CA1=lk2∆FA0
τ2s∆CA1s+∆CA1s=k2∆FA0s
∆CA1s=k2τ2s+1∆FA0s
G2=k2τ2s+1
∆CA1s=G2∆FA0s

∆CA1=k2*(1-e-tτ2)
∆CA1=-0.0051*(1-e-t-0.0014)

Balance de energía:
d∆ETotdt=∆HA0+∆HB0-∆H1=d∆HTotdt∆HA0=ρA0FA0∆hA0TA0=FA0ρA0∆hA0Tref+ρA0CPA0(TA0-Tref)
∆HA0=FA0CA0∆HATref+ρA0CPA0TA0-Tref
∆HB0=ρB0FB0∆hB0TB0=FB0ρB0∆hB0Tref+ρB0CPB0(TB0-Tref)
∆HB0=FB0CB0∆HBTref+ρB0CPB0TB0-Tref
∆H1=ρ1F1∆h1T1=F1CA1∆HATref+CB1∆HBTref+CA1∆HS1Tref+ρ1CP1(T1-Tref)

∆HTot=ρ1V∆h1=dVCA1∆HATref+CB1∆HBTref+CA1∆HS1Tref+ρ1CP1T1-Trefdtd(ρ1V∆h1)dt=FA0CA0∆HA+ρA0CPA0TA0-Tref+FB0CB0∆HB+ρB0CPB0TB0-Tref-F1CA1∆HA+CB1∆HB+CA1∆HS1Tref+ρ1CP1(T1-Tref)
∆HAd(VCA1)dt-CA0FA0+CA1F1+∆HBd(VCB1)dt-CB0FB0+CB1F1+∆HS1d(VCA1)dt+d(Vρ1CP1(T1-Tref)dt=FA0ρA0CPA0TA0-Tref+FB0ρB0CPB0TB0-Tref-F1(CA1∆HS1+ρ1CP1(T1-Tref))

∆HS1CA0FA0-CA1F1+VρCPdT1dt+T1CPρdVdt=FA0ρA0CPA0TA0-Tref+FB0ρB0CPB0TB0-Tref-F1(CA1∆HS1+ρ1CP1(T1-Tref))

∆HS1CA0FA0+VρCPdT1dt+T1CPρFA0+FB0-F1=FA0ρCPTA0+FB0ρCPTB0-F1ρCPT1
VρCPdT1dt=FA0ρCPTA0-T1+FB0ρCPTB0-T1-∆HS1CA0FA0...