联醇生产工艺自动控制解决方案
一,联醇系统简介
甲醇合成前工段的原料通过比例调节送来的净化气和循环机来的循环气在油分离气混合,经分离油水后进合成塔,借助于铜基催化剂的作用,CO,CO2和H2进行化合反应生成甲醇,经冷凝到甲醇分离器分离得粗甲醇,减压后送中间槽.不凝气体一部分加压循环使用,一部分经高压水洗塔洗掉夹带的甲醇经铜洗送入氨合成系统,粗甲醇送精馏.
主要设备有:合成塔,油分,醇分,水洗塔,循环机,水冷器,等.
合成流程图:
二,甲醇控制技术方案
比值的控制,实现负荷的比值控制.其目的是为了保证反应物的比例和合成塔温度的稳定.它包括两个部分内容:一是前岗位送来的净化气和循环机来的循环气反应过程中的比例关系,二是原料气中的CO,H2含量与流量与催化剂的热点温度的关系.H/CO的控制是一个干扰因素多,时变和大纯滞后的复杂系统.由于工艺的复杂性,H/CO比调节一直是一个较为棘手的问题.给开发这项技术带来了相当大的难度.按神经网络和摸糊控制理论相结合的方法,针对动态变化的情况来修正控制规律,不同情况与不同部位干扰引起的偏差运用不同的手段达到稳定的目的.从而能针对生产过程的动态变化情况及时修正控制规律.不同情况不同干扰引起的偏差,用不同的控制手段达到稳定H/CO.
合成塔温度控制,醇分液控制,水洗塔液位控制,粗醇中间槽液位和驰放气压力控制;其中塔温控制采用12点的塔温中的最高温点做为控制采样点,驰放气压力控制在0.6MPa±0.1.合成塔的温控制采用单回路控制.其他也采用自动控制投入自动调节.
如图:
整个控制系统是以甲醇合成塔催化剂温度为被调对象.以PID调节规律结合专家经验组合而成的优化控制.
控制甲醇生产过程的关键是控制催化剂层的温度.整个催化剂层温度点有多个,与一般温度控制系统不同之处为该控制系统的输入信号有不确定性,必须经过实时计算,处理,判断并随时调整.如输入温度信号由于催化剂活性的变化,其灵敏温度点和最高温度点的数值及位置也在改变,而输出所控制的执行机构也随之改变.本控制系统中灵敏点变化速率最大,因此灵敏点可以由变化速率确定.如果在控制比较平稳的情况下.各点变化速率几的确定:由于合成塔中热点温度不一定是灵敏点.灵敏点表现应为受外界扰动时响应最敏感强烈,即乎为零,我们将采用各点变化速率的绝对值带遗忘累加.累加之和最大的点作为灵敏点,这样催化剂准确地预报灵敏点,避免了由于过程平稳而判断不准确的问题.
若温度有变化趋势和CO浓度有变化, 立即进行较大幅度的超前调节;温度变化以最灵敏点为基准.这3条专家经验,制定了甲醇合成他催化剂层温度控制方案:①以PID为主,温度变化率和CO浓度前馈为辅助环节;②灵敏点的温度作为基本PID和温度变化率前馈信号;③操作参数自动调节,以适应系统的变化.
冷凝气流量
CO浓度
指标+ +
- +
甲醇合成过程控制结构图
粗醇经预塔给料泵加压经粗醇预热器加热到65℃左右进初塔.同时初塔再沸器用蒸汽加热时蒸汽加热使塔内液体蒸发,甲醇及其塔轻组分的蒸汽由塔顶蒸出,冷凝后打回流.控制出气温度40～45℃,塔釜温度75～85℃,塔顶温度60～65℃.经预塔底出来的预后甲醇给主塔,主塔再沸器使塔底温度控制在104～120℃,塔顶出气温度控制在65～70℃,在塔顶采用出流液即精醇;合格后送精醇储槽,流程图如下:
调节控制有:排气冷凝器出口压力;进精馏蒸汽压力;预塔回流槽液位;预塔液位;主塔回流槽和主塔液位;预塔给料流量;主塔回流流量;预塔回流液进口温度;预塔循环再沸器出口温度;主塔回流液进口温度;主塔循环再沸器出口温度;预塔给料温度.以上控制均采用PID控制.
PID
冷凝气阀
甲醇合成塔 塔
K1
控制分配
主线阀
CO浓度前馈
PID
副线阀
K2
温度变化率前馈
温度选择