JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Ilmastonmuutos ja kansainväliset sopimukset koskien teollisuuden puhtautta ovat kasvattaneet kiinnostusta ylikriittistä hiilidioksidia kohtaan. Ylikriittinen hiilidioksidiuuttoprosessi on luokiteltu vihreäksi teknologiaksi hiilidioksidin myrkyttömyyden, syttymättömyyden ja puhtauden ansioista. Ylikriittisellä hiilidioksidilla on pyritty korvaamaan haitalliset orgaaniset liuottimet teollisuuden uuttoprosesseista.

Yksi este ylikriittisen hiilidioksidiuuttoprosessin yleistymiselle teollisuudessa on uuttoprosessille tehokkaiden säätöjärjestelmien näytön vähyys. Tutkimuksissa on todettu, että perustason PID-säätimiin perustuvien säätöstrategioiden tulokset ovat olleet heikkoja. Tämän työn tavoitteena oli suunnitella pilottitason ylikriittisestä hiilidioksidiuuttoprosessista muodostetun simulaattorin avulla sumea ja mallipohjainen säädin. Säätimillä pyrittiin parantamaan uuttoprosessissa olevan uuttoreaktorin lämpötilansäätöä. Säädön suorituskyvyn parantamisella haluttiin vähentää kokonaisenergiankulutusta.

Simulaattoria ajettiin kolmella eri asetusarvolla ja säädinten suorituskykyjä vertailtiin simuloinneista saatujen asetusarvon ylitysten, nousuaikojen, asettumisaikojen ja kokonaisenergiankulutuksen perusteella. Sumean ja mallipohjaisen säätimen käytettävyyttä tutkittiin lisäämällä kunkin säätimen vastesignaaliin valkoista kohinaa.

Uuttoreaktorin lämpötilasäätö parani huomattavasti sumeaa ja mallipohjaista säädintä käytettäessä verrattuna PID-säätöön. Kokonaisenergiankulutus väheni sumealla säätimellä parhaimmillaan 13,5 % ja mallipohjaisella säätimellä 10,3 %. Tulosten perusteella ylikriittistä hiilidioksidiuuttoprosessia säädettäessä olisi kannattavaa harkita kehittyneiden säätömenetelmien käyttöä PID-säädinten sijasta. Työssä saatuja tuloksia voidaan mahdollisesti käyttää tulevaisuudessa ylikriittisen hiilidioksidiuuttoprosessin säädön kehittämisessä.