[發(fā)明專利]一種氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911030200.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN110658797B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭輝;李雯;張海峰;付雷;方知涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);王娟

本發(fā)明公開了一種氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，針對(duì)氯化氫合成爐入口氣體流量可測(cè)、且基于人工在線測(cè)量氯化氫純度值的具有多臺(tái)氯化氫合成爐的氯氣氫氣流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該方法考慮了多臺(tái)合成爐流量聯(lián)合調(diào)節(jié)中存在的流量與壓力的耦合情況，外環(huán)采用帶氯氫比值控制與總流量約束的流量分配最優(yōu)化策略，在按氯氫比值分配流量的同時(shí)保證氯氣和氫氣總緩沖罐流量的穩(wěn)定，為多臺(tái)合成爐在線優(yōu)化氫氣和氯氣流量的設(shè)定值；在內(nèi)環(huán)采用PID流量控制策略，并引入壓力前饋補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)的魯棒性。本發(fā)明將流量分配最優(yōu)化策略與氯氫比值控制策略相結(jié)合、PID流量控制策略與壓力前饋補(bǔ)償策略相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及最優(yōu)化策略與自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

氯化氫是化學(xué)工業(yè)最基礎(chǔ)的原料之一，也是合成氯乙烯的重要原料，是生產(chǎn)聚氯乙烯的上游工序。來自氫氣緩沖罐的氫氣和氯氣緩沖罐的氯氣在合成爐內(nèi)燃燒生成氯化氫氣體。合成爐是生成氯化氫氣體的重要設(shè)備，合成爐入口的氫氣和氯氣配比是影響合成爐出口氯化氫純度并決定能否安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。氫氣與氯氣在合成爐發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，氯氣過量會(huì)引起合成爐或輸氣管道爆炸，氫氣過量則會(huì)導(dǎo)致能耗過高、原料利用率低等問題，實(shí)現(xiàn)合成爐氫氯配比精確控制、提高原料利用率和降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，是國(guó)內(nèi)外氯堿工業(yè)生產(chǎn)氯氫合成工序中亟需解決的問題。

由于實(shí)際生產(chǎn)的需求，當(dāng)氯化氫合成過程中需要調(diào)整任一臺(tái)合成爐的氯氣或氫氣流量時(shí)，現(xiàn)在主要依靠現(xiàn)場(chǎng)操作工人的判斷，工人采用手動(dòng)控制模式，以感性試探調(diào)節(jié)的策略修改氣體流量的調(diào)節(jié)閥開度，即在控制系統(tǒng)操作界面上設(shè)定閥位開度值來調(diào)整管道中的氣體流量，并通過氫氣和氯氣控制對(duì)象的流量變化來決定下一步操作。當(dāng)任一臺(tái)合成爐的氯氣或氫氣流量發(fā)生變化時(shí)，由于各合成爐供氣回路之間存在強(qiáng)耦合，將會(huì)導(dǎo)致不同合成爐的氯氣或氫氣管道中出現(xiàn)無序競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，最終導(dǎo)致控制系統(tǒng)長(zhǎng)周期振蕩波動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和氯化氫氣體的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

當(dāng)前氯堿車間合成工序中的每臺(tái)合成爐氫氣和氯氣流量主要是手動(dòng)調(diào)節(jié)，即通過設(shè)置閥門開度的方式實(shí)現(xiàn)，為了保證安全生產(chǎn)中的氯化氫純度，氫氣流量和氯氣流量之間采用比值控制策略，但由于氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐及其總管壓力的波動(dòng)，每臺(tái)合成爐受并聯(lián)管線流量和壓力波動(dòng)的影響，導(dǎo)致比值控制無法有效投運(yùn)，進(jìn)而導(dǎo)致氯化氫合成工序中的氯氣流量和氫氣流量實(shí)際比值的波動(dòng)問題。研究多臺(tái)合成爐的氯氣流量和氫氣流量的優(yōu)化控制技術(shù)具有重要的理論意義和迫切的現(xiàn)實(shí)需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，更加快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)氯化氫合成爐系統(tǒng)的控制。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種氯化氫合成爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制方法，包括以下步驟：

1、氫氣緩沖罐和氯氣緩沖罐同時(shí)為多個(gè)合成爐提供氫氣和氯氣，每臺(tái)合成爐有兩個(gè)入口，入口前有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，閥門后帶氣體流量檢測(cè)計(jì)；

2、在上位機(jī)中設(shè)置合成爐工作總臺(tái)數(shù)、合成爐出口的氯化氫純度期望值和氯化氫總產(chǎn)量等參數(shù)；

3、上位機(jī)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，基于氯化氫合成爐入口可測(cè)的流量信息與每臺(tái)合成爐的人工在線測(cè)量氯化氫純度值，在保證氫氣和氯氣總緩沖罐流量小范圍變化的情況下，為每臺(tái)合成爐在線優(yōu)化氫氣流量和氯氣流量的設(shè)定值，以實(shí)現(xiàn)每臺(tái)合成爐出口的實(shí)際氯化氫純度達(dá)到期望值；

4、每臺(tái)合成爐獲得氫氣和氯氣流量的設(shè)定值后進(jìn)入PID流量閉環(huán)控制，控制器輸入為流量設(shè)定值與實(shí)際流量值之間的誤差，控制變量為閥門開度，將氯化氫合成爐入口可測(cè)的氣體流量作為反饋信號(hào)；

5、每臺(tái)合成爐氫氣和氯氣的PID流量閉環(huán)控制系統(tǒng)會(huì)受到氣體壓力變化帶來的擾動(dòng)，這里采用前饋調(diào)節(jié)來補(bǔ)償管道壓力擾動(dòng)對(duì)流量的影響；