[發明專利]用于控制氨生產系統的裝置和方法

無效

• 申請號: 200880015804.1
• 申請日: 2008-03-10
• 公開（公告）號: CN101679024A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: M·范維克
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01B3/52;C01C1/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 朱海煜;徐予紅

技術領域

本公開大體上涉及控制系統并且更加具體地涉及用于控制氨生產系統的裝置和方法。

背景技術

氨生產工廠典型地包括設計成轉變天然氣為氨的復雜設置的設備。時常，天然氣用作生產氨的原材料并且用作在生產工廠中的設備的燃料。理想地，氨生產工廠運轉使得氨的產量被最大化同時天然氣和能量的消耗被最小化。然而，考慮到與這些控制和優化目標關聯的很多限制，常規的控制系統典型地不能滿足這些控制和優化目標。

發明內容

本公開提供用于控制氨生產系統的裝置和方法。

在第一實施例中，裝置包括至少一個可操作以存儲至少一個模型的存儲器。該至少一個模型與可操作以生產氨的生產設備關聯。生產設備包括轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段。該裝置還包括至少一個可操作以使用該至少一個模型控制生產設備的處理器。該至少一個模型與多個可控變量和多個可操縱變量關聯?？煽刈兞恐械闹辽僖恍┡c轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。可操縱變量中的至少一些與轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。

在特定實施例中，轉化爐段包括一段轉化爐(primary?reformer)和二段轉化爐。同樣，可控變量中的至少一個與下列中的至少一個關聯：在二段轉化爐中的甲烷遺漏(methane?slip)、可操作以影響轉化爐段運轉的空氣壓縮機和一段轉化爐的一個或多個加熱極限。另外，可操縱變量中的至少一個與下列中的至少一個關聯：在一段轉化爐中的天然氣給料流量、蒸汽流量或蒸汽比氣體比率或蒸汽比碳氫化合物比率、在二段轉化爐中的空氣流量或空氣比氣體比率、和在一段轉化爐中的甲烷遺漏。

在其他特定的實施例中，可控變量中的至少一個與在二氧化碳洗滌段中的二氧化碳遺漏關聯。同樣，可操縱變量中的至少一個與在二氧化碳洗滌段中的廢溶液的流速和廢溶液的溫度中的至少一個關聯。

在再其他特定的實施例中，可控變量中的至少一個與下列中的至少一個關聯：在氨合成反應器段中的合成反應器的壓力、和在氨合成反應器段中的合成氣體壓縮機。同樣，可操縱變量中的至少一個與合成氣體壓縮機的吸入壓力關聯。

在第二實施例中，方法包括存儲至少一個模型，其中該至少一個模型與可操作以生產氨的生產設備關聯。生產設備包括轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段。該方法還包括使用至少一個模型控制生產設備。該至少一個模型與多個可控變量和多個可操縱變量關聯?？煽刈兞恐械闹辽僖恍┡c轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。可操縱變量中的至少一些與轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。

在第三實施例中，計算機程序包含在計算機可讀介質上并且可操作以由處理器執行。計算機程序包括用于存儲至少一個模型的計算機可讀程序代碼，該模型與可操作以生產氨的生產設備關聯。生產設備包括轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段。該計算機程序還包括用于使用至少一個模型控制生產設備的計算機可讀程序代碼。該至少一個模型與多個可控變量和多個可操縱變量關聯?？煽刈兞恐械闹辽僖恍┡c轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。可操縱變量中的至少一些與轉化爐段、二氧化碳洗滌段和氨合成反應器段中的至少一個關聯。

其他技術特征從下列圖表、說明和權利要求對于本領域內技術人員可是顯而易見的。

附圖說明

為了更加徹底地理解本公開，現在結合附圖來參照下文說明，其中：

圖1圖示示例氨生產系統；

圖2A至2I圖示用于控制氨生產系統的示例模型；

圖3A至3I圖示用于控制氨生產系統的示例用戶界面；

圖4圖示用于控制氨生產系統的示例方法。

具體實施方式

圖1圖示示例氨生產系統100。在圖1中示出的氨生產系統100的實施例僅用于圖示?？墒褂冒鄙a系統100的其他實施例而不偏離本公開的范圍。

在這個示例實施例中，氨生產系統100包括用于處理通過管線104接收的天然氣以生產氨的生產設備102。先進過程控制(APC)系統106控制生產設備102以增加或最大化氨的產量同時減少或最小化由生產設備102的燃料或能量(例如由生產設備102用作燃料的天然氣)的使用。

如在圖1中示出的，生產設備102包括用于處理天然氣以生產氨的各種部件。在這個示例實施例中的生產設備102(以簡化的形式示出)代表Braun凈化器類型的氨生產系統。下列詳情代表生產設備102在氨生產系統100中的特別實現?？梢允褂冒鄙a系統100的其他實施例。