[發明專利]一種汽液連串反應精餾過程自動控制系統設計方法

有效

• 申請號: 201310106680.0
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103157427A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 薄翠梅;喬旭;崔咪芬;馮康康;李芳芳;張程浩
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01D3/14
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;李曉峰

1.汽液連串反應精餾過程自動控制系統設計方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）確定最佳的汽液連串反應精餾塔穩態工藝參數：根據具體汽液連串反應精餾過程體系的物系特征初步選擇包括精餾段、反應段和提餾段三個區的反應精餾塔基本結構方式，然后通過穩態優化設計確定最佳的穩態工藝結構參數和操作參數；

（2）確定控制系統設計的控制目標：根據工藝要求，在穩態設計的結構參數和操作參數基礎上合理確定產品質量指標、目標產物選擇性指標和生產負荷指標，作為控制系統設計的控制目標；

（3）合理選擇被控變量和操作變量：選擇反應精餾塔的塔頂的壓力(P)、冷凝器的液位(L_R)、精餾塔液位(L_B)以及靈敏板溫度(T_S1和T_S2)作為連串反應精餾塔系統的被控變量；選擇塔頂汽相采出流量（F_D）、回流量（F_R）、塔釜采出流量（F_B）、雙進料流量比（r）、再沸器加熱量（Q）作為過程操作變量；

（4）確定靈敏板溫度的位置：采用穩態相對增益矩陣和奇異值分解方法合理確定對雙進料流量比值和再沸器加熱量最敏感的靈敏板溫度位置，即在穩態模擬設計基礎上，雙進料流量比（r）與再沸器加熱量（Q）在0.1%~5%?幅度設定值變化情況下，計算所有塔板溫度的穩態相對增益矩陣K，利用奇異值分解方法將K矩陣分解為：K=UσV^T，其中U值變化最大的兩塊塔板溫度被選為靈敏板溫度(T_S1和T_S2)；

（5）設計反應精餾過程多回路自動控制系統：在上述被控變量和操作變量合理配對模式和靈敏板溫度位置確定下，設計多回路自動控制系統；塔頂的壓力與塔頂汽相采出流量構成塔頂壓力控制回路（P/F_D）、冷凝器的液位與回流量構成液位控制回路（L_R/F_R）、精餾塔液位與塔釜采出流量構成液位控制回路（L_B/F_B）；采用步驟（4）確定的靈敏板溫度(T_S1)與反應精餾塔雙進料流量比構成溫度推斷控制回路（T_S1/r），用來推斷控制反應段內目標產物的選擇性；采用步驟（4）確定的靈敏板溫度(T_S2)與再沸器加熱量構成溫度推斷控制回路（T_S2/?Q），用來推斷控制塔釜產品成分滿足質量控制指標；

（6）整定多回路自動控制系統的控制器結構參數：采用Tyreus-Luyben控制器參數整定法整定反應精餾塔所有控制回路的控制器結構參數，其中對兩個耦合性較強的溫度推斷控制回路整定時，兩個控制器之間采用控制器參數連續整定方法，即先整定好第一個溫度控制器參數并將其投入自動運行狀態后，再整定第二個溫度控制器參數。

2.根據權利要求1所述的汽液連串反應精餾過程的自動控制系統設計方法，其特征在于在動態模擬系統中分別引入不同幅度不同方向的生產負荷進料流量擾動和進料成分擾動，分析系統的動態響應性能指標，評價設計方案的有效性。

3.根據權利要求1所述的汽液連串反應精餾過程的自動控制系統設計方法，其特征在于所述的汽液連串反應精餾過程為芳烴氯化連串反應精餾過程。

4.根據權利要求3所述的汽液連串反應精餾過程的自動控制系統設計方法，其特征在于所述的芳烴氯化連串反應為苯氯化反應、甲苯氯化反應或氯化芐氯化反應。