[发明专利]空气分离设备控制

权利要求书

1.控制空气分离设备以优化氩气产品生产的方法，所述方法包括：

连续地执行计算机程序，所述计算机程序编程有各高压塔、低压塔、氩气塔、可操作地与所述高压塔和所述低压塔关联的冷凝器再沸器、和连接至所述氩气塔的氩气回流冷凝器的模型；

所述模型包含在各所述高压塔、所述低压塔和所述氩气塔内的各分离段的段模型，所述冷凝器再沸器和所述氩气回流冷凝器各由单段模型组成；

所述段模型通过所述段模型之间的内部蒸气流和液体流彼此连接，包含所述段模型的所述模型通过外部蒸气流和液体流彼此连接，所述外部蒸气流和液体流流至和流出位于各所述高压塔、所述低压塔和所述氩气塔的进料和抽出位置的所述段模型；

在所述计算机程序的各次执行期间：

对于所述段模型，通过使用所述内部和外部蒸气流和液体流进行动态物料平衡、蒸气-液体平衡计算、和能量平衡计算而响应于操纵变量计算受控变量的当前值，所述受控变量包括为所述低压塔内的所述段模型计算的与所述粗氩气进料流中的氮气浓度直接相关的量或者所述粗氩气进料流中的所述氮气浓度，所述操纵变量包括所述空气分离设备的空气进料流、从所述低压塔中取出的产品氧气流、和所述粗氩气进料流的一组流量；和

将所述模型计算的所述受控变量的当前值输入控制器中并在所述控制器中从所述受控变量的所述当前值计算所述操纵变量，这将导致具有在所述控制器中预设的、使所述氩气产品的氩气产品产率最大化的目标范围内的浓度值的受控变量；和

控制在所述空气分离设备内的所述操纵变量以获得由所述控制器计算的所述组流量。

2.权利要求1所述的方法，其中所述受控变量包括所述粗氩气进料流中的所述氮气浓度和在所述废氮气流中的氩气浓度。

3.权利要求1所述的方法，其中：

配置所述模型以计算工艺流的氧气浓度并且能够进行调整以使由所述模型计算的氧气浓度与在所述空气分离设备内的所述氧气浓度测量值之间的差最小化，从而确保所述受控变量的所述当前值的计算精度；

所述工艺流包含从所述低压塔中排出的产品氧气流和废氮气流、进料至所述低压塔的氮气回流流、从所述低压塔进料至所述氩气塔的粗氩气进料流、和由所述氩气塔生产的氩气产品流中包含的所述氩气产品；和

在所述计算机程序的各次执行期间对所述模型进行调整，以使所述工艺流的测量的与计算的氧气浓度之间的差最小化。

4.权利要求3所述的方法，其中：

所述蒸气液体平衡计算计算出在各段模型内的平衡蒸气相组成；

在计算出所述平衡蒸气相组成之后，通过将从所述平衡蒸气相组成确定的蒸气相氧气浓度乘以分离调整因子而对所述模型进行调整以生成经调整的蒸气相氧气浓度，然后将也从所述平衡蒸气相组成确定的氮气浓度与经调整的蒸气相氧气浓度一起用于计算氩气浓度，使得在各段模型内的所述氧气、氮气和氩气的摩尔分数的总和等于1.0；

将常用分离调整因子用于位于各塔段内的所述段模型，所述塔段限定于各所述高压塔、所述低压塔和氩气塔的进料和抽出位置之间；和

计算所述常用分离调整因子，使得在各塔段端部的所述测量的氧气浓度与所述计算的氧气浓度之间的差最小化。