-------------------------------------------------------------
Rapport fra:
1998 AIChE Annual Meeting, Miami Beach. FL, 15-20 Nov. 1998
-------------------------------------------------------------
se også: http://www.aiche.org/docs/meeting/annual98/1998.htm
Hallo alle PROST'ere og kjemiteknikere,
Jeg er akkurat hjemkommet fra Miami Beach der det årlige møte til
American Institute of Chemical Engineers gikk av stabelen.
Møtet virket større enn noen sinne med flere tusen deltagere.
Årets møte utmerket dessverre med noe dårlig organisering med
mangler og feil i programmet.
Som vanlig var de aller fleste amerikanerne innen kjemiteknikken
tilstede, samt en god del fra Europa og andre verdensdeler.
Men fra Norge var det ikke så mange. Jeg så:
Truls Larsson, Sigurd Skogestad (det er meg), "Abdy" Hashemi-Ahmady
(fra Truls Gundersens gruppe) og Olav Bolland (maskin).
Dessuten følgende nordmenn bosatt i utlandet:
Thor Mejdell (PROSTer som er et år hos Harmon Ray i Wisconsin;, holdt
foredrag sent fredag ettermiddag om SINTEF polymerprosjekt) og
Evert Grodal (dr.student v/ Georgia Tech, betalt av Kværner),
På reguleringssesjonene var det stort sett rundt 100 personer tilstede og
noe færre på design-sesjonene. Dette er en økning på en faktor nesten 10 i
forhold til det man hadde f.eks. på 70-tallet, så det er åpenbart et
aktivt område.
Jeg samlet sammen en del publikasjoner som folk delte ut. Disse er
listet til slutt. Jeg vil her kun gi noen spredte kommentarer.
Forøvrig er det beste å ta direkte kontakt med forfatterne.
----------------------
Fra "plenar"-sesjoner:
----------------------
- Sesjon 162 hadde tittelen "Presenting the legends of separation".
Jeg fikk kun med meg Judson King (Berkeley) som startet med unit
oparations (Arhur D. Little 1915) og han var også innom at mye hadde
vært gjort innen "cascade theory" i forbindelse med isotop-separasjon
innen Manhatten-prosjektet under 2. verdenskrig.
- Sesjon 214 var en felles-sesjon for Area 10 (Systems Technology) der
man skulle presentere "Recent developments". Men jeg kan være enig med
Morari i at det var heller tynne og ikke så nye saker. Foredragsholdere
var Rex Reklaitis (2 stk.!?), John Perkins og David Smith (DuPont).
Særlig var sistnevnte foredrag ifølge Morari meget tynt (jeg fikk kun
med meg slutten - men jeg har transparentene).
John Perkins snakket (som vanlig) om "interactions between design og
control". Det nyeste for meg var følgende sitat fra forordet til
CEP Symp. Ser., No. 46 (1963):
"Knowledge of the process dynamics of processing equipment is increasing
at a rapid pace. Accordingly, the dynamic characteristics of control
systems may be harmonized appropriately with the dynamics of the plant."
Rex Reklaitis snakket om AIChE prosjekt "Vision 2020". Det var ikke
så mye konkret i det, men han ga følgende to web-adresser:
www.aiche.org/docs/vision2020
www.chem.purdue.edu/v2020
- Det var en jubileumssesjon hele dagen på tirsdag (se side viii i
programmet).
Schriven (fra Minnesota) holdt visstnok et meget
interessant foredrag om den historiske utviklingen av kjemiteknikken.
(Kanskje en som bør inviteres til 50-årsjubiletet til Chemical
Engineering i Trondheim i år 2000?). * Bob Bird (Wisconsin) snakket om
historien til fagområdet transportprosesser - han startet med Euler og
gikk innom Onsager etc.
Levenspiel hadde et underholdende foredrag der
han slaktet det meste av modeller som finnes for fluidized bed der alle
visstnok har sine egne empiriske parametre (Hans tittel var
"Strolling through the bazaar of bizarre reactor models").
- Sesjon 298 om "Post-genomic bioinformatics" gikk onsdag kveld og handlet om
utfordringer nå som vi snart kjenner gensekvensen for mange enkle
organismer. Sesjonen var organisert av Ed Lightfoot (Wisconsin).
Bernhard Palsson (UC San Diego) snakket om modellering av celler og
John Yin (Wisconsin) om modellering av virus. Han fikk meget god
overenstemmelse med eksperimentelle data basert på en kinetisk modell.
I hele tatt synes dette området å være meget godt egnet for "frafalne"
prosess-systemteknikere. Her er det mange muligheter for å bruke det vi
kan om modellering, simulering, optimalisering og reguelring!
Noe av det mest artige var forøvrig det navnet biokjemikerne bruker på
simulering - de kaller det IN SILICO fordi det foregår på en
datamaskin (mens eksperimentelt kalles IN VIVO).
-----------------------------------------------------
Om "plantwide" og spesielt "self-optimizing control":
-----------------------------------------------------
- Tom Marlin [235d] hadde et interessant foredrag som gikk på effekten
av usikkerhet og støy ved on-line optimalisering.
- Tracy Clarke-Pringle (student hos John MacGregor) [223c] hadde et interessant
paper der hun brukte "indirect control" (dvs. lignende self-optimizing
control) i forbindelse med regulering av molekylvektsfordeling for
polymere. Se paper i Ind.End.Chem.Res., vol. 37, 3992-4002 (1998).
- Cui Hong (student hos Elling Jacobsen ved KTH) presenterte et interessant
paper [233e] om RGA og RHP-zero på fredag ettermiddag (i en sesjon der navnene
på bidragene ikke sto i programmet...). Vi fikk med oss en bra prøveforelsning.
- Sesjon 300 var til ære for Ruel Shinnar på hans 75-års bursdag.
Jeg kan være enig med Shinnar selv i at han ikke kjente seg helt igjen,
for spesielt Morari så ut til å gi ham mye mer ære en han strengt talt
fortjener (Shinnar er kjent for å ha meget gode ideer, men selv hans
medarbeidere skjønner sjelden hva han mener...). Blant har han han
endel heller uklare ideer innen plantwide control ("dominant variables"
og noe han kaller "partial control" - som er omtrent det samme som
self-optimizing control) som han har (re)publisert nylig og som etter
mening får alt for mye oppmerksomhet. Jeg synes ideene gitt av Morari,
Arkun og Stephanopoulos i 1980 - som er det vi kaller "self-optimizing
control" - er mye bedre - se mer om dette under.
- Sesjon 229 gikk på plantwide control og hadde en god del interessante
ting. Vi hadde selv to bidrag. Jeg presenterte vår ide som
"self-optimizing control" [229c] og Truls Larsson presenterte vårt
arbeide om "Limitations imposed by lower layer control configurations"
[229j]. Presentasjonene gikk bra selv om rommet var stort og akustikken
ikke var så bra. Ellers var det mye interesse rundt "self-optimizing
control" og lignende ideer, og vårt review-paper om plantwide control
som vi sendte rundt i august ble referert i hvert fall 3 ganger i andre
presentasjoner i sesjonen.
Mange av bidragene i denne sesjonen (som forøvrig var på kun 15 min
hver) tok opp spørsmålet: Hva skal vi egentlig regulere?
Det er en god del personer som arbeider med dette nå og det finnes to "skoler":
Skole 1. (Vår metode som har basis i Morari, Arkun og Stephanopoulos fra
1980). Ta utgangspunkt i prosessens økonomi og bruk som regulerte variable
de variable which "when held constant lead automatically to the optimal
adjustment of the manipulated variables" (sitat fra paper av Morari,
Arkun og Stephanopoulos fra 1980). Det er vel litt drøyt å forlange
"optimal adjustment", men hvis vi modererer det til "acceptable
adjustment (in terms of the loss)" så har vi det som vi kaller
"self-optimizing control". Ideen er å velge det sett av regulerte
variabele som gir minst "loss" for de ulike forstyrrelser som kan inntreffe.
Skole 2. (Ruel Shinnars metode som baserer seg på et arbeide fra 1981).
Ta utgangspunkt i prosessinnsikt og se etter "dominant variables"
(det er de beste regulerte utgangene). Begrepet "partial control"
brukes her for å understreke at vi ikke nødvendigvis regulerer de
primære "performance variables". Egentlig er det mye likt med skole 1,
men man baserer seg mer på prosessinnsikt.
I sesjonen var det 3 foredrag med utgangspunkt i "skole 2"
(foredragsholder merket med *).
[229g] Christine Ng* and George Stephanopoulos: "Plantwide control
strategies: A hierarchical design framework"
[229h] M. Morari*, R. Shinnar og V. Kothare: "Controlling complex
chemical processes using partial control techniques"
[229j] Mike Luyben* and Bjorn Tyreues (DuPont): "Dominant variables in
plantwide control" (hans uttalte under foredraget at "we do not
understand what the dominant variables are")
samt 2 foredrag med utgangspunkt i skole 1:
[229c] S. Skogestad*, I. Halvorsen og J. Morud: "Self-optimizing control"
[229i] J.Douglas, Rama Mahajanam* og Alex Zheng (UMass): "A hierarchical
procedure and its application to an HDA process"
På slutten av sesjonen reiste Shinnar seg og sa noe slik som at i
praksis så designes prosessene på bakgrunn av data og ikke modeller, og
at man visste i praksis hva de "dominante variable" er. (Jeg er ikke
så sikker på det...)
Det er altså interessant å merke seg at både Stephanopoulos og Morari
ser ut til å ha glemt sine egne ideer fra 1980, og istedet har konvertert til
Shinnar-skolen. Jeg har imidlertid en mistanke om at de kan komme til
å angre seg, og ønsker mer kreditt til sitt tidligere arbeide, og dette
var også grunnlaget for en relativt krass kommentar fra Stephanopoulos
etter min innlegg (han mente at den metoden vi presenterte var langt
utviklet i deres arbeide fra 1980; mens jeg mener at ideen var der (de
fikk den fra Findeisen som besøkte Minnesota rundt 1977), men at
de tok den ikke skikkelig videre - og som forklarer hvorfor de ikke
lenger bruker metoden selv). Det blir nok en del interessante
diskusjoner rundt dette fremover....
-----------------
Om design etc.
-----------------
Jianguo Xu fra Air Products hadde en poster [218j]
om hva som er optimal Delta T (DT) i varmevekslere.
Han hevdet at både fra exergibetraktning (med gitt areal)
og fra økonomisk betraktning bør man ha DT proporsjonal med T
(og ikke DT konstant slik HEN-folkene vanligvis bruker eller
DT proporsjonalt med T*T slik man får fra ekvipartisjonsprinsippet). Xu
er forøvrig kjent for sitt motinnlegg mot paperet til Sauar et al.
i Ind.Chem.Res. i 1997.
Abdy presenterte sitt og Truls' paper [218f] om sekvensiell design av
varmevesklernettverk.
Barton et al. [216d] snakket om bruk av middle vessel destillasjon for
azeotropiske blandinger.
Hasebe [216e] viste at batch-destillasjon kan være bedre enn
kontinuerlig for tilfeller med få trinn (dette er et resultat av
fundamental interesse, men de viste bare simuleringsresultater).
------------------------
Om Petlyuk-destillasjon:
------------------------
- Rakesh Agrawal (Air Products) prsenterte et paper [219b] der han tok
utgangspunkt i at man ikke hadde funnet at det var lønnsomt å bruke
Petlyuk for luftseparasjon.
Han sammenlignet Petlyuk med "Modified direct split" (der bunproduktet fra 1.
kolonne er en blanding av væske og damp). Selv om Petlyuk som oftest var
best energimessig, fant han at "modified direct split" var best
exergimessig (og også økonomisk for luftseparasjon). Grunnen er at man
med Petlyuk må tilføre all varme ved samme høye temperatur og all kulde
ved samme lave temperatur ("ugunstig 2.lovs effekt"). MEN de har ikke
sett på prefraksjonator-løsningen (som Atle så på) som er bedre når
det gjelder "2.lovs effekt".
De har et paper om dette som er publisert nylig i Ind.Eng.Chem.Res.,
vol. 37, p. 3444 (1998).
- Jeg hadde forøvrig en meget interessant diskusjon med Rakesh Agrawal (Air
Products) som viste meg at man meget enkelt kan implementere
Petlyuk-kolonner slik at man unngår problemer med trykkfall dersom
man implementerer i to skall på en slik måte at dampen går fra det
ene skallet til det andre (bruker ulikt trykk i de to delene og pumping
av væsken).
- Maria Serra et al. fra UPC skulle ha presentert en poster om
regulering av Petlyuk-destillasjon, men de var ikke tilstede.
------------------------
Ulineær dynamikk
-----------------------
Sesjon 247 gikk på ulineær dynamikk.
A. Armaou snakket om ulineær
regulering av strømning, men det var ikke så interessant.
Cornelius Dorn (Morari-student) hadde et foredrag om sine nyoppdagete
grensesykler i azeotropisk destillasjon (samme som Morari presenterte på
Dycops i juni). Her kom A. Lucia med et meget aggresivt spørsmål der han påsto
et eller annet om at termodynamikken var feil (han sa vel at det måtte
være feil fordi "tie lines cross each other", men det kan de jo gjøre så
lenge ikke "residue curve" krysser hverandre). Uansett så er påstandene
åpenbart grunnløse siden Morari har fått samme resultat med Aspen og med
konstante molare strømmer.
Bodil Recke holdt et fint foredrag om "Bifurcation control in simple
reactor systems" og hun svarte også meget godt for seg etterpå.
Jeg snakket også med Milos Malek og Milan Kubicek etter sesjon 247
(de er kjent for sin bok om ulineær dynamikk fra 1983).
De har startet opp sitt eget senter for ulineær dynamikk i Praha.
De sa at de ikke var så imponert over nivået på sesjonen - uten at de sa
noe hvilke paperet de tenkte på.
----------------------------
Fra diskusjoner etc. etc.
----------------------------
Som vanlig henter man det meste av den interssante informasjonen
i gangene mellom og etter foredragene. Jeg skal ikke her forsøke
å nevne alle de jeg har snakket med (jeg har nevnt litt over), men la
meg ta et par.
- George Stephanopoulos beklaget at han dessverre ikke hadde enaledning
til å være opponent for Steinar Hauan (men han hadde arbeidet en god del
på relaterte problemstillinger det siste året)
- Mike Luyben (seniot process control consultant, DuPont) on industrial
practice of plantwide control: [by the pool on Wednesday 21 Nov. 98]
"It is not even ad-hoc it is random"
- Vi var på en god del "receptions". En av de mer tekniske var den som
ble holdt i forbindelse med lansering gPROMS 1.7. Her har gutta (Sandro
Machietto, Costas Pantelides, John Perkins) blitt ganske proffe (les:
glatte), men prosentasjonen var litt i lengste laget. Konklusjonen er
at de satser aktivt kommersielt nå, men de understreket at de ville
ha en sterk basis i den akademiske forskningen. De nye med versjon 1.7
er at den blir enda mer åpen (f.eks. kan ligningsløseren byttes ut).
-Hilsen Sigurd Skogestad
------------------------------------------------------------
Her er til slutt listen over publikasjoner jeg tok med meg:
(noe av det er papers; andre kopi av transparenter)
------------------------------------------------------------
223b: A comparison of robust control design methods
applied to an ill-conditioned distillation column.
Rasmus Nystrøm, Jari Bøling, Hannu Toivonen, Kurt-Erik Haggblom
Åbo Akademi university, Finland
Total site optimization of a petrochemical complex.
Metin Turkay, Tatsuyuki Asakura, Yukikazu Natori
Mitsubishi Chemical Corporation
Process Control in the Chemical Industry - Past, Present, and Future.
W. David Smith, Jr.
DuPont Central Research & Development, Wilmington, Delaware
Model Predictive Control of a Flow Swing Reactor.
John Bagterp Jørgensen, Jens Erik Hansen, Sten Bay Jørgensen
Technical University of Denmark
233e: Zero Crossings due to Loop Closure in Decentralized Control Systems.
Elling W. Jacobsen, Cui Hong
Royal Institute of Technology - KTH
133i: Computation of Reactive Azetropes Using Interval Analysis.
Robert W. Maier, Joan F. Brennecke, Mark A. Stadtherr
University of Notre Dame
Locating All Heterogeneous and Reactive Azetropes.
S.T. Harding, C.A. Floudas
Princeton University
Deisgn of Reactive Distillation Processes using a
new Shortcut Method for Minimum - Reflux Calculation.
C. Reder, U. Remme, J. Bausa, W. Marquardt,
RWTH Aachen, Germany
Multiple steady states in a reactive distillation
column for the production of TAME: Theoretical and experimental results.
K.D. Mohl, A. Kienle, E.D. Gilles, P. Rapmund, K. Sundmacher, U. Hoffmann
Univarsitet Stuttgart and Technische Universitet Clausthal
Global Optimization Approach for the Phase and
Chemical Equilibrium Problem Using Equations of State.
S.T. Harding, C.A. Floudas
Princeton University
A Mixed - Integer Dynamic Optimization
Approach to Simultaneous Design and Control.
R. Ross, V. Bansal, J. Perkins, S. Pistikopoulos
Imperial College, London
235d: Results Diagnosis for Real - Time Process Operations Optimization.
Ivan Miletic, Thomas Marlin
McMaster University, Hamilton, Ontario,
Canada
227g: Performance Analysis and Optimization-based
Control of Nonlinear Systems with General Dynamics.
Ernesto Rios-Patron, Richard D. Braatz
University of Illinois at Urbana - Champaign
216e: Comparison between Multi - effect Batch
Distillation System and Continuous Distillation System.
Taketoshi Kurooka, Hirokazu Nishitani, Shinji Hasebe, Iori Hashimoto
Nara Inst. of Sci. & Tech. and Kyoto University, Japan
Extended disturbance propagation model for
designing an optimal heat exchanger network with bypass under uncertainty.
Q.Z.Yan, Y.H. Yang, Y.L. Huang
Wayne State University, Detroit
MODEL.LA, A Phenomena - Based Modeling
Language for Process Systems Engineering.
J. Bieszczad, A. Koulouris, KJ. Geurts, G. Stephanopoulos
Cambridge, Massachusetts, USA
Product Quality Control in Reduced Dimensional Spaces.
T. Clarke - Pringle, J. F. MacGregor
McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada
[216d] Distillation of azeotropic mixture in a middle vessel batch column
Weiyang Cheong and Paul I. Barton
MIT, Boston, USA
************************************************************************
Sigurd Skogestad, Professor Fax: +47-7359-4080
Dept. of Chemical Engineering Phone: +47-7359-4154
Norwegian Univ. of Science and Techn.(NTNU) Home: +47-7393-6855
N-7034 Trondheim email: sigurd.skogestad@chembio.ntnu.no
Norway www.chembio.ntnu.no/users/skoge
************************************************************************