[發明專利]反應精餾?膜設備耦合過程的控制方法

在審

• 申請號: 201710891173.0
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107943161A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 高鑫;李洪;孟瑩;李鑫鋼
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 趙瑤瑤

技術領域

本發明屬于化工過程和自動化控制領域，涉及了一種反應精餾-膜設備耦合過程的控制方法。

背景技術

隨著能源日趨緊張和市場競爭的日益激烈，節能降耗在化工行業的運行管理中越來越受到重視?；し蛛x過程是化工過程中的重要環節同時也是能耗較大的地方約占整個化工流程能耗的70％，若體系中存在共沸物其分離難度及分離能耗又會大幅度增長。反應精餾過程及膜分離過程都是典型的過程強化節能技術受到了業界人士和研究人員的普遍關注。

反應精餾過程是將反應和精餾耦合在同一設備中，運用反應及精餾的優勢進行互補達到增大反應轉化率、選擇性，有效利用反應熱節約過程能耗，減少后續分離環節節省投資等優勢。膜分離是一種新型分離技術，兼有分離、濃縮、純化和精制過程，具有高效、節能、環保、易于控制等優點。因此，將反應精餾與膜設備耦合形成新的流程具有廣闊的研究前景。

然而，與傳統的反應器加精餾塔過程不同，反應精餾內的反應與精餾耦合過程使得反應精餾內部控制過程更加復雜，改變任何一個操作變量都會對塔內氣液平衡、傳熱和傳質過程、反應過程及目標產品的收率和純度帶來連鎖反應，同時這一反應還會嚴重影響后續膜設備的操作。因此，反應精餾-膜設備耦合過程的平穩控制就成為一個難題。

發明內容

為解決上述技術難題，本發明提供一種反應精餾-膜設備耦合過程的控制方法，可以在進料流量發生變化時，通過單回路控制、比例回路控制、溫度回路控制及壓力回路控制實現全塔的平穩控制、保證產品質量，并確保全塔能耗處于最優范圍，從總體上實現了自動控制的目標，具有重要實用價值，應用前景廣闊。

本發明采取的技術方案是：

一種反應精餾-膜設備耦合過程的控制方法，步驟如下

⑴單回路控制：第一反應物進料質量流量控制回路、再沸器液位控制回路；

⑵比例回路控制：第二反應物進料質量比例控制回路、反應精餾塔頂回流質量流量比例控制回路；

⑶溫度回路控制：反應精餾塔塔釜液相溫度控制回路；反應精餾塔塔頂采出氣相溫度控制回路；

⑷壓力回路控制：反應精餾塔塔壓控制回路以及膜設備壓力差控制回路。

所述第⑴種控制回路中，第一反應物進料質量流量控制回路通過感知第一反應物進料質量流量調節進料調節閥；再沸器液位控制回路通過液位傳感器所述的液位調節再沸器出料調節閥；

所述第⑵種控制回路中，將第⑴中控制回路中的第一反應物的進料流量模型與第二反應物的進料流量或反應精餾塔塔頂回流質量流量相結合，利用比例控制器將進料的波動疊加到第二反應物的進料流量或反應精餾塔塔頂回流質量流量的控制器上，形成第二反應物進料質量比例控制回路及反應精餾塔頂回流質量流量比例控制回路；

所述第⑶種控制回路中，利用溫度傳感器感知反應精餾塔塔釜液相溫度，調節再沸器的熱源進料流量從而調節再沸器提供熱量控制反應精餾塔塔釜溫度；利用溫度傳感器感知反應精餾塔塔頂采出氣相溫度，調節塔頂部分冷凝器的冷源進料流量，從而調節部分冷凝器提供冷量控制反應精餾塔塔頂采出氣相溫度；

所述第⑷種控制回路中，利用壓力傳感器檢測反應精餾塔塔頂塔壓，調節塔頂采出氣相流量調節閥；利用壓力差傳感器，檢測膜設備截留側和負壓測的兩側壓力差，調節截留側物料采出流量調節閥；

而且，所述第⑷種控制回路中，反應精餾塔塔壓控制回路及膜設備壓力差控制回路中的反應精餾塔塔頂、膜設備截留側均需加設泄壓回路，當反應精餾塔或膜設備截留側壓力值超過安全操作壓力值，警報響起同時泄壓閥開啟，保證反應精餾-膜設備耦合過程的操作安全。

而且，所述方法在實現第一反應物與第二反應物反應生成第一產物與第二產物，第一產物與第二產物形成共沸且可由膜分離的反應精餾-膜分離耦合過程進行反應和分離，在反應物進料流量發生變化時的穩定控制中的應用。

本發明的優點和積極效果：

本發明一種反應精餾-膜設備耦合過程的控制方法，在反應精餾-膜設備耦合過程中，在物料平衡的基礎上，采用單回路控制、比例回路控制、溫度回路控制、壓力回路控制，克服了進料流量對反應精餾塔及膜設備的影響，在提高產品質量的同時，降低了能耗，保證了反應達到較高轉化率，從總體上實現了反應精餾-膜設備耦合過程的自動控制目標。

附圖說明

圖1是本發明一種反應精餾-膜設備耦合過程的控制方法的流程工藝圖。

具體實施方式