[發(fā)明專利]一種用于預(yù)測合成爐出口氯化氫純度的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210496525.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN114935627A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海峰;吳海寶;李剛;劉軍;席偉剛;沙劍;連玉馨;盛建瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金川集團(tuán)信息與自動(dòng)化工程有限公司;金川集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;C01B7/01
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201
• 代理人: 趙立權(quán)

本發(fā)明提供了一種用于預(yù)測合成爐出口氯化氫純度的方法，根據(jù)氯氫燃燒過程熱化學(xué)反應(yīng)方程和生產(chǎn)流程關(guān)聯(lián)信息設(shè)計(jì)出基于生產(chǎn)機(jī)理和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的混合遞推計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)氯化氫純度實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)并主動(dòng)推送至合成工序DCS系統(tǒng)，其中，通過氯氣、氫氣燃燒過程熱反應(yīng)機(jī)理構(gòu)建氯氫燃燒基準(zhǔn)計(jì)算模型，并考慮到氯氫流量檢測結(jié)果的“慢蠕變”特性，在遞推模型中引入具有時(shí)變動(dòng)態(tài)特性的純度計(jì)算關(guān)聯(lián)因子和純度修正系數(shù)，綜合協(xié)調(diào)純度遞推過程的梯度計(jì)算方向和步長，實(shí)現(xiàn)純度預(yù)測結(jié)果能夠反映和跟蹤合成爐出口氯化氫純度的真實(shí)狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于預(yù)測合成爐出口氯化氫純度的方法。

背景技術(shù)

氯化氫是化工行業(yè)最基礎(chǔ)的原料之一，也是合成氯乙烯的重要原料，是電石法生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)的上游工序。PVC主要包括氯乙烯制備(VCM)、溶解、聚合、氣提、合成與冷卻、凈化、精餾混合脫水等作業(yè)流程。其中氯化氫合成工序主要是將來自氯氣緩沖罐的氯氣和來自氫氣緩沖罐的氫氣分別經(jīng)調(diào)節(jié)閥、截止閥、阻火器后在合成爐底部混合器進(jìn)行混合，并在爐膛內(nèi)燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氯化氫氣體。合成爐氯氫燃燒產(chǎn)生的氯化氫氣體經(jīng)氯化氫總管進(jìn)入成品氯化氫冷卻器冷凍后，輸送至VCM工序混合脫水；合成爐底部冷凝酸進(jìn)入冷凝酸排放槽，由冷凝酸泵輸送至鹽酸中間槽。合成爐是氯氣和氫氣(以下簡稱氯氫)安全燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)合成氯化氫的重要設(shè)備，合成爐出口的氯化氫氣體純度是影響合成爐氯化氫合成效率并決定能否安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。氯化氫在合成爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，過氯會(huì)引起爐內(nèi)或輸氣管道爆炸，過氫則會(huì)導(dǎo)致能耗過高、原料利用率低等生產(chǎn)成本增加問題，實(shí)現(xiàn)合成爐氯氫純度在線測量對(duì)于提高合成工序的原料利用率，降低安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

PVC生產(chǎn)過程中，氯化氫純度的檢測測量主要有兩種方法：一是采用現(xiàn)場化驗(yàn)室離線化驗(yàn)，即通過合成爐氯化氫氣體出口安裝的取樣管線，將出口產(chǎn)出氯化氫混合氣體引入至現(xiàn)場化驗(yàn)室。合成爐進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)后，爐內(nèi)混合氣體中僅可能存在氯化氫、氫氣和氯氣。打開取樣管線的開關(guān)閥，待混合氣體與計(jì)量桶內(nèi)的分析試劑充分反應(yīng)吸收后，根據(jù)分析桶內(nèi)氣柱的百分比確定氫氣的含量，即氯化氫純度。操作人員根據(jù)離線測量結(jié)果并結(jié)合合成爐燃燒狀態(tài)對(duì)氯氣、氫氣流量進(jìn)行調(diào)整。正常生產(chǎn)狀態(tài)下，離線測量方式可以得到合成爐出口的氯化氫純度。但在合成爐點(diǎn)火、停爐等異常階段，由于爐內(nèi)壓力較小情況下，很難進(jìn)行準(zhǔn)確的化驗(yàn)。同時(shí)，頻繁進(jìn)行離線化驗(yàn)操作存在耗時(shí)費(fèi)力，對(duì)崗位正常生產(chǎn)造成一定的壓力。

二是在假定合成爐內(nèi)氯氣和氫氣充分反應(yīng)的情況下，根據(jù)入爐氯氣和氫氣檢測流量進(jìn)行換算得到理想狀態(tài)下的產(chǎn)出氯化氫純度。該檢測計(jì)算方法主要存在下述三個(gè)問題：(1)受合成爐內(nèi)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)氣體混合情況等多重因素的影響，入爐氯氣和氫氣很難達(dá)到完全燃燒。(2)氣體輸送管道腐蝕、流量計(jì)慢時(shí)變漂移也會(huì)對(duì)氣體流量計(jì)量產(chǎn)生明顯偏差，造成依據(jù)氯氫檢測流量理論計(jì)算得出的氯化氫純度與實(shí)際化驗(yàn)結(jié)果存在顯著誤差。(3)合成爐出口氯化氫純度是對(duì)氯氣和氫氣在某一周期內(nèi)發(fā)生反應(yīng)過程中動(dòng)態(tài)變化趨勢的綜合度量和最終評(píng)價(jià)尺度，僅僅根據(jù)合成爐入口氯氣和氫氣的配比信息不足以真實(shí)反映合成爐出口的氯化氫純度。由入爐氯氣和氫氣檢測流量所得出的氯化氫純度對(duì)合成爐生產(chǎn)操作提供的指導(dǎo)非常有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種根據(jù)合成爐入口氯氣、氫氣檢測流量和具有典型特征的出口氯化氫純度離線化驗(yàn)信息，但不過度依賴于氯氣和氫氣流量的合成爐氯化氫純度在線檢測計(jì)算方法。

為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種用于預(yù)測合成爐出口氯化氫純度的方法，具體包括如下步驟：

a.采用ModbusRTU通訊方式采集來自于合成工序DCS系統(tǒng)的氯氣和氫氣流量實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)，并形成過程檢測數(shù)據(jù)時(shí)序隊(duì)列；

T＝nτ

其中，τ是系統(tǒng)的采樣周期，其對(duì)應(yīng)單位為s，T是氯化氫純度離線化驗(yàn)周期，其對(duì)應(yīng)單位為s，N是檢測數(shù)據(jù)時(shí)序隊(duì)列中記錄的離線化驗(yàn)次數(shù)。