[发明专利]一种模拟板式降膜蒸发器系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种模拟板式降膜蒸发器系统，属于工业过程仿真领域。

背景技术

蒸发是氧化铝生产工艺中一个十分重要的工序和瓶颈环节，其能耗占到氧化铝生产能耗的20％-25％，汽耗占总汽耗的48％-52％，成本占氧化铝生产成本的10％-12％，目前板式降膜蒸发工艺已在氧化铝生产过程中得到较好的推广，在现实使用中表现出了许多的优势，但现有的氧化铝板式降膜蒸发工艺过程通常是由DCS控制系统进行控制，DCS控制系统只是作为一种操作和管理平台，对整条生产线的控制还处于人工调整状态下，技术经济指标的获得完全取决于操作工人的实际经验，波动性很大，蒸发工序的操作和运行没有一个可以参考的优化值，导致蒸发工序的操作和运行水平很难稳定和进一步提高。另一方面工艺工程师在实际生产中有许多好的设想不便在实际系统上进行试验和研究，限制了进一步对先进的板式降膜蒸发器工艺潜能的开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题是建立一种氧化铝生产过程板式降膜蒸发器工艺的仿真模型，从而便于指导生产、评价系统的性能，并可方便模拟改进蒸发器的参数设计，寻找优化的生产进料方案的模拟板式降膜蒸发器系统，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：它包括DCS控制系统，其具有控制板式降膜蒸发器和数据采集的功能；还包括

实时数据库，与DCS控制系统连接，具有实时保存生产数据的功能；

化学分析数据模块，与实时数据库连接，化学分析数据模块是存储化验室化验数据的存储器；

板式降膜蒸发器动态模拟模块，与实时数据库连接，它是通过计算机系统模拟板式降膜蒸发器运行过程，实时数据库为模拟板式降膜蒸发器的计算机系统提供参数。

板式降膜蒸发器静态模拟模块，采用Aspen Plus系统建模，它的运行为板式降膜蒸发器动态模拟模块提供物性数据，辅助板式降膜蒸发器动态模拟模块提高计算精度。

在化学分析数据模块与实时数据库之间设置有单向隔离器，单向隔离器可确保化学分析数据模块的安全性。

板式降膜蒸发器稳态模拟模块中具有NRTL模型，NRTL模型计算时所用的参数为Aspen Plus系统中ELECNRTL物性库中保存的物性数据。

板式降膜蒸发器模拟模块中的仿真计算均采用递推和仿真逼进的方法进行仿真计算的。

板式降膜蒸发器动态模拟模块采用的建模平台为Java语言。

与现有技术比较，本发明通过Aspen Plus系统建立一个模拟板式降膜蒸发器稳态工作时的板式降膜蒸发器稳态模拟模块；板式降膜蒸发器稳态模拟模块的建立可模拟出输入的原液如何在各个蒸发器中发生物理和化学反应的过程，从而，第一可得到输出母液的物性数据，预测在一定生产条件下系统的变化趋势，对排定生产计划具有一定的指导意义；第二可方便模拟改进蒸发器的参数设计，寻找优化的生产进料方案，进一步提高产能。通过与实时数据库连接，采用Java语言建立一个板式降膜蒸发器动态模拟模块；板式降膜蒸发器动态模拟模块与实时数据库连接，实时数据库又分别与DCS控制系统和化学分析数据模块连接，这样实时数据库内的数据就可为板式降膜蒸发器动态模拟模块的运行提供时实运行参数，解决板式降膜蒸发器动态模拟模块动态模拟需要的大量的实时数据，尤其是温度、流量和密度数据；板式降膜蒸发器动态模拟模块的建立具有以下好处，第一可从计算机系统上看出当前板式蒸发器各个部件的工况变化规律，帮助工艺人员正确判断系统的状态，从而指导操作人员改变工艺参数，发挥板式蒸发器组的潜能，达到提高系统运转速率、稳定进料流量；第二可通过输入实时数据库中的原液、母液、冷凝水等的温度、流量、压力、化学成份等数据，并在此基础上使板式降膜蒸发器模拟模块仿真计算各个蒸发器的传热系数、热效率和蒸水量等，这些仿真计算的数据对于指导生产、评价真实板式降膜蒸发器的性能具有重要参考价值的参数；第三可通过板式降膜蒸发器动态模拟模块对现场操作人员进行培训，提高和稳定蒸发工序的操作和运行水平。当板式降膜蒸发器稳态模拟模块与板式降膜蒸发器动态模拟模块同时使用时，板式降膜蒸发器稳态模拟模块还可为板式降膜蒸发器动态模拟模块提供物性数据，提高板式降膜蒸发器动态模拟模块的计算精度；板式降膜蒸发器动态模拟模块为板式降膜蒸发器稳态模拟模块提供系统的设备参数修正，提高板式降膜蒸发器稳态模拟模块的物性分析的精度。在化学分析数据模块与实时数据库之间设置有单向隔离器，单向隔离器设置只可将化验数据从外网导入内网，确保化验数据模块的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式