[發明專利]超低壓單塔深冷空分過程控制系統

有效

• 申請號: 201410212518.1
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103970168A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 江青茵;劉燕;曹志凱;周華;師佳;尤彪
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;F25J3/04
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種空氣分離控制系統，尤其是涉及超低壓單塔深冷空分工藝控制系統。

背景技術

空氣分離所得的氧、氮、氬等工業氣體廣泛地應用于石油、化工、冶金、電子、食品、醫療保健等領域。若需獲得大量的高純度氧氣、氮氣產品，必須采用深冷精餾工藝。為此，深冷精餾空氣分離法在空分的工業應用中占據非常重要的地位，是當前國內外空氣分離廣泛采用的方法。目前，深冷空氣分離法工藝普遍的流程為全低壓雙塔精餾分離流程。在空分工業中，能源成本占了空氣產品成本的75％。在能源危機不斷加深的形勢下，提高空氣分離技術的能量利用效率具有重要的社會和經濟意義。

為了提高深冷空氣分離技術的能量利用效率，中國專利CN101464085A公開一種超低壓單塔深冷空分工藝。具體過程如下：空氣(流股1)經兩個壓縮機(B2和B3)壓縮后得到流股3(流股1→流股2→流股3)，流股3經純化器除水、凈化后得到流股4，再經主換熱器(B4)與低溫的出料流股換熱降溫。在進入主換熱器之前，回流氮氣經壓縮機(B10)壓縮。在主換熱器(B4)中，回流的氮氣被降溫。經主換熱器換熱之后，被壓縮的空氣(流股5)全數通過膨脹機B5(流股5→流股6)，然后接近常壓的低溫空氣(流股6)送入精餾塔(B1)分離。從精餾塔(B1)塔頂出來的氣氮(流股7)在過冷器(B7)中回收冷能。在過冷器(B7)中，熱量在高純氮氣(流股7→流股8)、污氮(流股17→流股18)和回流的液氮(流股14→流股15)之間實現交換。空分的產品包括：高純的氣氮(流股11)、污氮(流股19)、高純度的氣氧(流股22)以及高純的液氧(流股20)。

這種超低壓單塔深冷空分工藝采用了熱泵精餾技術，增加了系統的耦合程度，給生產過程中的控制帶來了很大的難題，為了能夠實現新流程的工業應用，對其進行控制系統的設計是非常必要的。隨著計算機技術的發展，運用計算機對工業流程進行仿真已成為科學研究的重要手段之一。通過空分流程的動態模擬分析空分流程的動態特性和響應，能夠給流程的設計和控制提供重要的指導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可實現穩定高效運行的超低壓單塔深冷空分過程控制系統。

本發明設有氧氣濃度控制器、塔板溫度控制器、精餾塔壓力控制器、塔釜液位控制器、污氮側線出料流量控制器、氣氧出料流量控制器、污氮流量比值器、氣氧流量比值器、氧氣濃度控制器的執行器、精餾塔壓力控制器的執行器、塔釜液位控制器的執行器、污氮出料流量控制器的執行器、氣氧出料流量控制器的執行器以及超低壓單塔深冷空分過程的測量裝置；

所述超低壓單塔深冷空分過程的測量裝置設有氧氣含量測量裝置、塔板溫度測量裝置、塔壓測量裝置、污氮側線出料流量測量裝置、氣氧出料流量測量裝置、進料空氣流量測量裝置；

所述塔板溫度控制器的給定值輸入端接氧氣濃度控制器的控制信號輸出端，所述污氮側線出料流量控制器的給定值輸入端接污氮流量比值器的輸出端，所述氣氧出料流量控制器的給定值輸入端接氣氧流量比值器的輸出端，所述氧氣濃度控制器的被控信號輸入端接氧氣含量測量裝置的輸出端，所述塔板溫度控制器的被控信號輸入端接塔板溫度測量裝置的輸出端，所述精餾塔壓力控制器的被控信號輸入端接塔壓測量裝置的輸出端，塔釜液位控制器的被控信號輸入端接塔釜液位測量裝置的輸出端，污氮側線出料流量控制器的被控制信號輸入端接污氮側線出料流量測量裝置的輸出端，氣氧出料流量控制器的被控制信號輸入端接氣氧出料流量測量裝置的輸出端，污氮流量比值器的控制信號輸入端接進料空氣流量測量裝置的輸出端，氣氧流量比值器的控制信號輸入端接進料空氣流量測量裝置的輸出端，塔板溫度控制器的控制信號輸出端接氧氣濃度控制器的執行器的輸入端，精餾塔壓力控制器的控制信號輸出端接精餾塔壓力控制器的執行器的輸入端，塔釜液位控制器的控制信號輸出端接塔釜液位控制器的執行器的輸入端，污氮側線出料流量控制器的控制信號輸出接污氮側線出料流量控制器的執行器的輸入端，氣氧出料流量控制器的控制信號輸出接氣氧出料流量控制器的執行器的輸入端；

氧氣濃度控制器的執行器接至精餾塔的氮氣回流管道；精餾塔壓力控制器的執行器接至精餾塔的氮氣出料管道；塔釜液位控制器的執行器接至精餾塔的液氧出料管道；污氮側線出料流量控制器的執行器接至精餾塔的污氮側線出料管道；氣氧出料流量控制器的執行器接至精餾塔的氣氧出料管道；