kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-2(18)-9kaz44-1845Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)AUTOMATION AND INFORMATION TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ МОДЕЛЕЙ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ РЕАКТОРОВ БЛОКА ПРОИЗВОДСТВА СЕРЫ АТЫРАУСКОГО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДАDEVELOPMENT OF A SYSTEM OF MODELS OF INTERCONNECTED REACTORS OF THE SULFUR PRODUCTION UNIT OF THE ATYRAU REFINERYhttps://orcid.org/0000-0003-2109-6999ОразбаевБ. Б.OrazbayevB.

Батыр Бидайбекович Оразбаев – доктор технических наук, профессор кафедры «Системный анализ и управления»,

010008, г. Астана, ул. Пушкина, 11

Batyr Orazbayev – Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of System Analysis and Management,

010008, Pushkin Street 11

batyr_o@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1741-7553ОразбаеваК. Н.OrazbayevaK.

Кульман Нахановна Оразбаева – доктор технических наук, профессор кафедры «Информационные системы и технологии»,

040005, г. Астана, ул. Жубанова, 7

Kulman Orazbayeva – Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Information Systems and Technologies,

040005, Zhubanova street 7

kulman_o@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1042-0415ЖумадиллаеваА. К.ZhumadillayevaA.

Айнур Канадилловна Жумадиллаева – кандидат технических наук, ассоциированный профессор кафедры «Компьютерная и программная инженерия»,

010008, г. Астана, ул. Пушкина, 11

Ainur Zhumadillayeva – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Computer and Software Engineering,

010008, Pushkin Street 11

zhumadillayeva_ak@enu.kzШүйтеновГ. Ж.ShuitenovG.

Габит Жумабаевич Шүйтенов – кандидат педагогических наук, доцент, проректор по стратегии и цифровизации,

040005, г. Астана, ул. Жубанова, 7

Gabit Shuitenov – Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, Vice-Rector for Strategy and Digitalization,

040005, Zhubanova street 7

g.shuitenov@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-3408-5687ЗарыпханМ. Т.ZarypkhanM.

Зарыпхан Махамбет Талимулы – магистрант кафедры «Системный анализ и управление»,

010008, г. Астана, ул. Пушкина, 11

Makhambet Zarypkhan – Master's student of the Department of System Analysis and Control,

010008, Pushkin Street 11

speedyaspid@gmail.comЕвразийский национальный университет имени Л.Н. ГумилеваКазахстанL.N. Gumilyov Eurasian National UniversityKazakhstanEsil universityКазахстанEsil universityKazakhstan20250807202502(18)7586Copyright © Оразбаев Б.Б., Оразбаева К.Н., Жумадиллаева А.К., Шүйтенов Г.Ж., Зарыпхан М.Т., 20252025Оразбаев Б.Б., Оразбаева К.Н., Жумадиллаева А.К., Шүйтенов Г.Ж., Зарыпхан М.Т.Orazbayev B., Orazbayeva K., Zhumadillayeva A., Shuitenov G., Zarypkhan M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1845

Приведены результаты исследования по разработке системы моделей взаимосвязанных реакторов блока производства серы Атырауского нефтеперерабатывающего завода. Разработка моделей сложных технологических систем как блок производства серы усложнены из-за их сложности и неопределенности, связанные дефицитом и нечеткостью исходной информации. В связи с этим определена цель исследования - создание пакета моделей взаимосвязанных агрегатов сложных технологических систем при дефиците и нечеткости исходной информации на основе доступной информации различного характера. Основными результатами исследования являются: метод создания системы моделей взаимосвязанных агрегатов сложных химико-технологических систем, характеризующиеся дефицитом и нечеткостью исходной информации; системный анализ, экспертная оценка различных видов моделей и выбор эффективной модели основных агрегатов исследуемой установки производства серы; разработаны гибридные модели термореактора, реакторов Клауса и Cold Bed Absorption на основе доступных статистических данных, полученных пассивными, активными экспериментами и нечеткой информации, полученной от лица, принимающего решения и экспертов; создан пакет моделей, для системного моделирования и оптимизации режимов работы блока производства серы. Научная новизна полученных результатов заключается в развитии методов разработки математических моделей и системного моделирования сложных технологических систем в условиях неопределенности. Практическая значимость работы в том, что предложенный метод может быть использован для разработки пакета моделей различных технологических систем и системно моделировать их режимы работы для оптимизации их параметров.

The results of the study on the development of a system of models of interconnected reactors of the sulfur production unit of the Atyrau Refinery are presented. The development of models of complex technological systems such as the sulfur production unit is complicated by their complexity and uncertainty associated with the shortage and ambiguity of the initial information. In this regard, the goal of the study was defined as the creation of a package of models of interconnected units of complex technological systems with a deficit and ambiguity of initial information based on available information of various natures. The main results of the study are: a method for creating a system of models of interconnected units of complex chemical-technological systems characterized by a deficit and fuzzy initial information; system analysis, expert assessment of various types of models and selection of an effective model of the main units of the studied sulfur production unit; hybrid models of a thermal reactor, Claus reactors and Cold Bed Absorption were developed based on available statistical data obtained by passive, active experiments and fuzzy information received from the decision maker and experts; a scheme for combining models of reactors and condensers of the sulfur production unit into a single package of models was proposed, according to which a package for system modeling and optimization of the operating modes of this unit was created. The scientific importance of the obtained results lies in the development of methods for developing mathematical models and system modeling of complex technological systems under uncertainty. The practical significance of the work is that the proposed method can be used to develop a package of models of various technological systems and systematically model their operating modes to optimize their parameters.

системное моделированиепакет моделейоптимизацияустановка производства серыпроцесс Клаусаsystem modelingmodel packageoptimizationsulfur production unitClaus processИсследование финансируется Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан (грант AP23490206 — Разработка системы поддержки принятия решений по управлению процессом производства серы).ReferencesEdmonson N. Industrial sulfur demand: Analysis and prospect / N. Edmonson // Nat Resour Res. – 2020. – Vol. 3. – P. 205-215. https://doi.org/10.1007/BF02259046.Edmonson N. Industrial sulfur demand: Analysis and prospect / N. Edmonson // Nat Resour Res. – 2020. – Vol. 3. – P. 205-215. https://doi.org/10.1007/BF02259046. (In English).Ostrovsky G.M. Design of Chemical Engineering Systems with Chance Constraints / G.M. Ostrovsky, T.V. Lapteva, N.N. Ziyatdinov // Theor Found Chem Eng. – 2020. – Vol. 51, № 5. – P. 961-971. https://doi.org/10.1134/S0040579517060136.Ostrovsky G.M. Design of Chemical Engineering Systems with Chance Constraints / G.M. Ostrovsky, T.V. Lapteva, N.N. Ziyatdinov // Theor Found Chem Eng. – 2020. – Vol. 51, № 5. – P. 961-971. https://doi.org/10.1134/S0040579517060136. (In English).Study and Design of Mathematical Models for Chemical-Technological Systems under Conditions of Uncertainty Based on the Systems Analysis / B.B. Orazbayev et al // Proceeding of the International Symposium on Industrial Engineering and Operations Management (IEOM). Bristol, UK. – 2017. – № 140528. – P. 776-790.Study and Design of Mathematical Models for Chemical-Technological Systems under Conditions of Uncertainty Based on the Systems Analysis / B.B. Orazbayev et al // Proceeding of the International Symposium on Industrial Engineering and Operations Management (IEOM). Bristol, UK. – 2017. – № 140528. – P. 776-790. (In English).Analysis of sulfur production by the Claus method at oil and gas enterprises / I.A. Golubeva et al // Oil and Gas Chemistry. – 2020. – № 3. – Р. 10-18.Analysis of sulfur production by the Claus method at oil and gas enterprises / I.A. Golubeva et al // Oil and Gas Chemistry. – 2020. – № 3. – R. 10-18. (In English).Ahmed M. Systems Modeling / M. Ahmed // Springer. – Singapore: 2020. – 217 р.Ahmed M. Systems Modeling / M. Ahmed // Springer. – Singapore: 2020. – 217 r. (In English).Protalinskii O.M. Analysis and Modelling of Complex Engineering Systems Based on the Component Approach / O.M. Protalinskii // World Applied Sciences Journal. – 2019. – Vol. 24, № 2. – P. 276-283.Protalinskii O.M. Analysis and Modelling of Complex Engineering Systems Based on the Component Approach / O.M. Protalinskii // World Applied Sciences Journal. – 2019. – Vol. 24, № 2. – P. 276-283. (In English).Горшков П.С. Моделирование сложной технической системы как объекта испытаний / П.С. Горшков, А.В. Мухин, А.Г. Тригубович // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2020. – Т. 37. – С. 61-68.Gorshkov P.S. Modelirovanie slozhnoi tekhnicheskoi sistemy kak ob"ekta ispytanii / P.S. Gorshkov, A.V. Mukhin, A.G. Trigubovich // Vestnik MGTU im. N.EH. Baumana. – 2020. – T. 37. – S. 61-68. (In Russian).Zhao T. Artificial Intelligence in Mathematical Modelling of Complex Systems / T. Zhao // EAI Endorsed Transactions on e-Learning. – 2024. – Vol. 10, № 3. –P. 2-12.Zhao T. Artificial Intelligence in Mathematical Modelling of Complex Systems / T. Zhao // EAI Endorsed Transactions on e-Learning. – 2024. – Vol. 10, № 3. –P. 2-12. (In English).Тулеуов Ж.Н. Технологический регламент установки производства серы / Ж.Н. Тулеуов. – Атырау: Изд-во Атырауского университета нефти и газа, 2020. – 116 с.Tuleuov ZH.N. Tekhnologicheskii reglament ustanovki proizvodstva sery / ZH.N. Tuleuov. – Atyrau: Izd-vo Atyrauskogo universiteta nefti i gaza, 2020. – 116 s. (In Russian).Солодов В.С. Применение методов планирования активного эксперимента при разработке моделей / В.С. Солодов, Ю.И. Юдин // Известия МГТУ им. Н. Э. Баумана. – 2018. – Т. 9, № 2. – С. 187-190.Solodov V.S. Primenenie metodov planirovaniya aktivnogo ehksperimenta pri razrabotke modelei / V.S. Solodov, YU.I. Yudin // Izvestiya MGTU im. N. EH. Baumana. – 2018. – T. 9, № 2. – S. 187-190. (In Russian).Воронина О.А. Эксперимент, планирование, реализация, анализ / О.А. Воронина. – Учебно-научный институт информационных технологий. М.: Физматиздат, 2020. – 292 с.Voronina O.A. Ehksperiment, planirovanie, realizatsiya, analiz / O.A. Voronina. – Uchebnonauchnyi institut informatsionnykh tekhnologii. M.: Fizmatizdat, 2020. – 292 s. (In Russian).Pen R.Z. Statistical methods for modeling and optimization of technological processes / R.Z. Pen, V.R. Pen // International Journal of Experimental Education. – 2017. – Vol. 2. – P. 81-83. https://expeducation.ru/ru/article/view?id=11169 (date of access: 25/03/2025).Pen R.Z. Statistical methods for modeling and optimization of technological processes / R.Z. Pen, V.R. Pen // International Journal of Experimental Education. – 2017. – Vol. 2. – P. 81-83. https://expeducation.ru/ru/article/view?id=11169 (date of access: 25/03/2025). (In English).Карманов Ф.И. Статистические методы обработки эксперимента данных с использованием пакета MathCad / Ф.И. Карманов, В.А. Острейковский. – М.: Металлург, 2020. – 287 с.Karmanov F.I. Statisticheskie metody obrabotki ehksperi-mental'nykh dannykh s ispol'zovaniem paketa MathCad / F.I. Karmanov, V.A. Ostreikovskii. – M.: Metallurg, 2020. – 287 s. (In Russian).Гуцыкова С. Метод экспертных оценок: Теория, практика / С. Гуцыкова. – М.: Когито-Центр, 2021. – 47 с.Gutsykova S. Metod ehkspertnykh otsenok: Teoriya, praktika / S. Gutsykova. – M.: KogitoTsentr, 2021. – 47 s. (In Russian).Zimmermann H.-J. Fuzzy Set Theory – and Its Applications / H.-J. Zimmermann // Springer Science+Business Media, LLC. Fifth. Edition. – 2023. – 527 p. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0646-0.Zimmermann H.-J. Fuzzy Set Theory – and Its Applications / H.-J. Zimmermann // Springer Science+Business Media, LLC. Fifth. Edition. – 2023. – 527 p. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0646-0. (In English).Aliev R.A. Production management with fuzzy initial information / R.A. Aliev, A.E. Tserkovny, G.A. Mamedova. – 3-edit. Energoatomizdat; Moscow, 2022. – 255 p.Aliev R.A. Production management with fuzzy initial information / R.A. Aliev, A.E. Tserkovny, G.A. Mamedova. – 3-edit. Energoatomizdat; Moscow, 2022. – 255 p. (In English).A Hybrid Method for the development of Mathematical Models of a Chemical Engineering System in Ambiguous Condition / B.B. Orazbayev, E.A. Ospanov, K.N. Orazbayeva, L.T. Kurmangazieva // Mathematical Models and Computer Simulations. – 2018. – Vol. 10, № 6. – P. 748-758. https://doi.org/10.1134/S2070048219010125.A Hybrid Method for the development of Mathematical Models of a Chemical Engineering System in Ambiguous Condition / B.B. Orazbayev, E.A. Ospanov, K.N. Orazbayeva, L.T. Kurmangazieva // Mathematical Models and Computer Simulations. – 2018. – Vol. 10, № 6. – P. 748-758. https://doi.org/10.1134/S2070048219010125. (In English).Валеев С.Г. Регрессионное моделирование в обработке наблюдений / С.Г. Валеев. – М.: Наука, 3-е изд., 2021. – 272 с.Valeev S.G. Regressionnoe modelirovanie v obrabotke nablyudenii / S.G. Valeev. – M.: Nauka, 3-e izd., 2021. – 272 s. (In Russian).Uncini A. Least Squares Method. In: Fundamentals of Adaptive Signal Processing / A. Uncini // Signals and Communication Technology. Springer, Cham. – 2020. – P. 143-204. https://doi.org/10.1007/978-3-319-02807-1_4.Uncini A. Least Squares Method. In: Fundamentals of Adaptive Signal Processing / A. Uncini // Signals and Communication Technology. Springer, Cham. – 2020. – P. 143-204. https://doi.org/10.1007/978-3-319-02807-1_4. (In English).Aida-Zade K.R. Analysis of the Methods for Constructing Membership Functions Using Expert Data / K.R. Aida-Zade, P.S. Guliyeva, R.E. Ismibayli // Recent Developments and the New Directions of Research, Foundations, and Applications. Studies in Fuzziness and Soft Computing, Springer, Cham. – 2023. – Vol 422. – P. 361-365. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20153-0_29.Aida-Zade K.R. Analysis of the Methods for Constructing Membership Functions Using Expert Data / K.R. Aida-Zade, P.S. Guliyeva, R.E. Ismibayli // Recent Developments and the New Directions of Research, Foundations, and Applications. Studies in Fuzziness and Soft Computing, Springer, Cham. – 2023. – Vol 422. – P. 361-365. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20153-0_29. (In English).Шумский В.М. Инженерные задачи в нефтепереработке и нефтехимии / В.М. Шумский, Л.А. Зырянова. – М.: Химия, 3-е изд., 2023. – 478 с.Shumskii V.M. Inzhenernye zadachi v neftepererabotke i neftekhimii / V.M. Shumskii, L.A. Zyryanova. – M.: Khimiya, 3-e izd., 2023. – 478 s. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.