[發明專利]一種精餾塔自適應蒸汽壓力波動的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910463340.0
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110075559B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 鄭梁;田宇;王遠輝;盧大鵬;王浩;董玉璽;劉剛;朱敏燕;張宏科
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司;萬華化學（寧波）有限公司
• 主分類號: B01D3/14
• 分類號: B01D3/14;B01D3/42
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉

本發明公開了一種精餾塔自適應加熱蒸汽壓力波動的控制方法及系統，該方法包括利用工具采集精餾塔塔釜加熱蒸汽流量F’、加熱蒸汽管網壓力P’，并根據設計文件和模擬模型計算確定滿足分離要求的工況作為參考工況，確定參考工況下的塔釜加熱蒸汽量F₀和塔釜加熱蒸汽壓力P₀。然后，根據模型文件計算得到不同蒸汽壓力P下蒸汽熱的焓值H，對蒸汽壓力P與相應條件下的焓值H進行擬合，獲得二者的函數關系。結合理論推導建立相應的數學模型，通過數學模型計算控制加熱蒸汽流量F’。本發明根據加熱蒸汽管網壓力P’的變化自動調整塔釜加熱蒸汽流量F’，克服管網蒸汽壓力波動對精餾塔運行的影響，達到穩定精餾塔產品質量、降低波動的效果。

技術領域

本發明涉及一種精餾塔自適應蒸汽壓力波動的控制方法及系統。

背景技術

化學工業是我們國民經濟的重要組成部分，對我國經濟發展和人民生活有著重要的影響。在化學流程工業中，反應和分離是化學工業中最為核心的兩大部分。反應用于得到化學產品，分離主要用于產品的精制、雜質的脫除和原料的回收等。精餾塔作為化工過程中非常成熟的一種分離單元，在工藝流程中的應用十分廣泛。精餾塔的產品大多為工藝流程的最終產品或者是下一工序的原料，因此精餾塔控制情況的好壞直接影響整體工藝的運行情況，精餾塔的穩定運行對維持產品的質量穩定也至關重要。

在大多數工廠蒸汽管網的控制結構中，都是控制蒸汽壓力值不超過限定值，只有當蒸汽壓力高于一定值的時候，才會進行放空，降低蒸汽的壓力，而不會像大多數控制回路將壓力控制在設定值。同時蒸汽管網的用戶較多，各個用戶負荷的變化也對蒸汽管網的壓力有一定的影響，蒸汽管網的壓力值無法進行比較準確的控制，而是在一定范圍內波動。目前大多數對溫度有控制要求的精餾塔多采用溫度串級加熱蒸汽的控制方式，當蒸汽管網壓力的變化較大時，僅靠PID的反饋調節無法維持精餾塔溫度的穩定，很多溫度的串級回路無法投用，需要操作人員進行手動干預，工作強度較大，也會造成產品質量的波動。

因此考慮采用蒸汽壓力自適應調節方案對加熱蒸汽的熱焓進行有效控制，當蒸汽管網的壓力發生波動時，該控制方案能夠使塔釜蒸汽的加熱量保持一定，可以根據蒸汽管網壓力的變化提前調整加熱蒸汽的流量，進而穩定精餾塔的溫度，不會因蒸汽管網壓力的變化而波動，該方案較傳統的溫度控制方案具有可以克服蒸汽壓力波動、降低操作人員工作強度和穩定產品質量的優勢。

發明內容

本發明的目的在于能夠使精餾塔自動適應加熱蒸汽管網壓力的波動，通過數學計算實現精餾塔塔釜蒸汽加熱流量自適應調節，主要應用于減小加熱蒸汽壓力波動時對塔釜溫度造成的影響，進而達到減小塔釜溫度波動和穩定產品質量的目的，同時，實現了塔釜蒸汽熱量的自動控制，提高了裝置的自控水平，降低了操作強度。

根據本發明的第一方面，提供一種精餾塔自適應蒸汽壓力波動的控制方法，該方法包括以下步驟：

(1)首先根據設計文件確定參考工況對應的塔釜加熱蒸汽流量F₀和加熱蒸汽壓力P₀，并利用工具采集精餾塔塔釜實際加熱蒸汽的管網壓力P’和需要控制的實際精餾塔塔釜加熱蒸汽流量F’參數；

(2)利用化工流程軟件Aspen計算不同蒸汽壓力P下蒸汽熱的焓值H(蒸汽焓值)，然后建立蒸汽波動范圍內蒸汽壓力P與相應壓力下蒸汽熱的焓值H的函數關系；

(3)建立維持塔釜熱量一定時，實際加熱蒸汽的管網壓力P’和需要控制的實際精餾塔塔釜加熱蒸汽流量F’的數學模型；

(4)在DCS(分布式控制系統)上通過該數學模型計算需要控制的實際精餾塔塔釜加熱蒸汽流量F’；根據計算的需要控制的實際精餾塔塔釜加熱蒸汽流量F’，實現加熱蒸汽流量自適應調整。

進一步地，步驟(2)中，所建立蒸汽波動范圍內蒸汽壓力P與蒸汽熱的焓值H的函數關系為：

H＝KP+a 公式(1)