[发明专利]用于控制脱轻组分精馏塔回流的自动控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体属于化工生产的自动化控制领域。

背景技术

在化工领域，将不同比重和沸点的多种物质分离开几乎是必不可少的操作，这通常是在蒸馏塔或者分离塔中（通常是精馏塔）进行，通过加热装置向蒸馏塔供热，从塔顶输出轻馏分或者低沸点馏分，重馏分或者高沸点馏分留在塔底，从塔底分出。加热装置通常是环绕蒸馏塔部分区段（通常是下部）的盘管，盘管中流动着热媒（典型地有油、水、气体等）。为了调节供热量从而控制塔温，需要在蒸馏塔外设置一个换热器，让进入塔的热媒和出自塔的热媒在其中进行热交换。通过一个执行机构控制流进或者流出换热器的热媒的流动速度即可以调节向塔的供热强度。

控制塔顶馏分的回流比通常是借助一个回流罐和一个执行机构来实现，出自塔顶的馏分进入回流罐，然后一部分被排放至下一装置，另一部分回流至蒸馏塔。用一个执行机构来控制馏分被排放至下一装置的流出速度，进而控制回流比。

图1是本申请人在提出本申请之前已经使用的一种蒸馏塔系统的流程图。参见图1，该系统包括蒸馏塔1，加热装置通过热媒供热向蒸馏塔1供热。进入塔的热媒和出自塔的热媒在换热器3中进行热交换。第一执行机构4用于控制流进或者流出换热器3的热媒的流动速度，进而调节加热装置的供热量。回流罐2与蒸馏塔1连通，用于塔顶馏分的部分回流。执行机构5设置在回流罐2的排放管路上，用于调节回流罐内馏分的排放比。

现有技术中没有披露对回流罐的排放比的自动控制系统或方法。

发明内容

本发明的目的是实现对脱轻组分精馏系统回流装置的自动控制，使得回流装置的运行与精馏系统的内部状态相协调。

本发明提供一种用于控制脱轻组分精馏塔回流的自动控制系统，包括：回流罐，与该精馏塔连通，用于塔顶馏分的回流；执行机构，设置在该回流罐的排放管路上，用于调节回流罐内馏分的回流比；压力控制器，其采集该脱轻组分精馏塔(优选顶部)的压力值，根据该压力值向下述信号选择器提供压力控制变量；温度控制器，其采集该回流罐的温度值，根据该温度值向下述信号选择器提供温度控制变量；信号选择器，其接收来自该压力控制器的压力控制变量和来自温度控制器的温度控制变量，通过比较二者的大小，选择其中的一个控制变量来控制该执行机构的开度。本发明通过将系统内的温度和压力参数与回流罐排放阀的动作相关联，根据系统内的状态实时操控排放阀的动作，避免过度排放引起的产品质量不稳定或者物料浪费。

优选地，该第一压力控制器采集该精馏塔中部的压力值

优选地，该温度控制器采集该回流罐入口处的温度值。

在一种优选实施方式中，该系统还包括一个间歇性信号输入接口，其将间歇性输入信号提供给该信号选择器，该信号由人工输入、实验室系统或模型计算结果得到，该信号选择器从该压力控制变量、温度控制变量和间歇性输入信号中选择一个来控制该执行机构的开度。

进一步地，该系统还包括一个计算模块，其按照下述公式计算得到该人工输入、实验室系统或模型计算结果：

结果=K*(SP-PV)+Bias

其中，K为修正系数，SP为设定值，PV为检测获得的自该回流罐排放的馏分的百分含量，Bias为智能决策因子，该因子基于热力学模型计算所得。

在一种优选实施方式中，该系统还包括阀位调节模块，其依据该信号选择器所选择的控制变量调节该执行机构的开度，该阀位调节模块还具有一个人工输入接口，接收一个人工输入界面的指令，并且在异常情况下优先执行来自该指令以人工控制执行机构的开度。

典型地，该信号选择器是高选器。

在一个典型应用例中，该轻组分是炔烃。

本发明的第三方面提供一种用于控制脱轻组分精馏塔回流比的自动控制方法，其包括下述步骤：

Step1：压力控制器根据压力设定值SP1和精馏脱炔烃塔顶压力测量值获得压力控制变量，温度控制器根据温度设定值SP2和回流罐温度值测量值获得温度控制变量；

Step2：信号选择器接收上述压力控制变量和温度控制变量，选择其中一个控制变量作为阀位控制变量传输给一个执行机构；

Step3：该执行机构接收该控制变量，调节回流罐的排放速率。进一步地，Step2还包含：

信号选择器还接收一个间歇性输入信号，该信号由人工输入、实验室系统或模型计算结果得到，从该压力控制变量、温度控制变量和间歇性输入信号中选择一个控制变量作为阀位控制变量，传输给该执行机构。

更进一步地，该自动控制方法包括下面的步骤：