[发明专利]一种低温甲醇洗过程CO2

说明书

本发明提供了一种低温甲醇洗过程CO₂浓度的控制方法和系统。其中控制方法包括：预设PID调节器对应的三个控制参数调整的N个作用控制区间，N为正整数；通过获取低温甲醇洗输出的净化气中第一CO₂浓度的变化情况，获取其变化处于的作用控制区间，获取该区间的实时第一CO₂浓度值、PID调节器对应的变系数函数，采用变系数增量式PID算法持续调整低温甲醇洗过程输入洗涤塔的贫甲醇溶液的输入流量，调节所述第一CO₂浓度趋近于预设合格输出CO₂浓度值。通过本申请提出的技术方案使得PID控制参数自适应调整，实现净化气中第一CO₂浓度值趋近于预设合格输出CO₂浓度值，保证下游合成反应器的安全平稳运行。

技术领域

本发明涉及低温甲醇洗过程控制技术领域，具体涉及一种低温甲醇洗过程CO₂浓度的控制方法和系统。

背景技术

低温甲醇洗是煤制甲醇工艺过程中很重要的一个环节，其原理是采用低温甲醇做溶剂，利用甲醇的高稳定性和对CO₂及H₂S、COS的良好溶解性来洗涤脱除工艺气中气体杂质，达到净化气体的目的。

在煤制甲醇工艺过程中，来自上游洗涤气负荷和组分的影响以及进低温甲醇洗的贫甲醇的流量和温度是影响净化气中CO₂浓度的主要因素，低温甲醇洗得到的净化气将直接进入后续产品合成工序，故保证净化气中CO₂浓度在合理范围内至关重要。影响CO₂浓度的因素主要来自两方面：一方面是上游洗涤气负荷和组分影响；另一方面是进低洗贫甲醇的流量和温度影响。洗涤气负荷主要受气化工序影响，洗涤期组分主要受气化工序和变换工序影响。气化工段的水煤气在变换工序分成两路：一路是变换气，一路是未变换气。变换气进入变换炉，在变换炉中CO与水蒸气在耐硫变换催化剂作用下发生变换反应生成CO₂和H₂。出变换炉后和未变换气进行混合，混合比例的变换直接影响混合气中CO₂浓度的变化。

低温甲醇洗流程：其原理是利用低温贫甲醇对变换工序的混合气中的CO₂进行物理吸收，物理吸收过程遵循亨利定律：P＝kX，式中P为气体分压，k为亨利常数；X为平衡时气体在溶液中的摩尔分数。而当溶质和溶剂一定时，在一定温度下k为定值。贫甲醇流量的多少直接影响CO₂浓度的变化。

在整个低温甲醇洗过程最重要也是最复杂的部分就是低温甲醇洗涤塔塔顶输出的净化气中CO2浓度的控制，对于CO₂浓度控制存在以下难点：

1、为保证进低洗的原料气CO浓度稳定，需要不断调整变换气与未变换气量，从而导致CO₂浓度发生较大变化，影响CO₂洗涤的效果。

2、前系统气量和组分也会发生变化，影响低洗的效果。

3、低温贫甲醇的温度也会发生变化，导致CO₂在贫甲醇中的溶解度发生变化，影响低洗的效果。

4、下游合成对CO₂浓度要求高，当负荷高时，CO₂浓度过高可能会引起合成反应器超温超压，当负荷低时，CO₂浓度过低又会造成贫甲醇用量过大造成浪费。

于现有技术中，通过常规PID(比例proportion积分integral-微分derivative)调节器贫甲醇的量进行CO₂输出浓度控制非常困难，而且具有控制滞后性无法有效消除系统及外界干扰带来的CO₂浓度波动影响。