[发明专利]反应精馏‑膜设备耦合过程的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于化工过程和自动化控制领域，涉及了一种反应精馏-膜设备耦合过程的控制方法。

背景技术

随着能源日趋紧张和市场竞争的日益激烈，节能降耗在化工行业的运行管理中越来越受到重视。化工分离过程是化工过程中的重要环节同时也是能耗较大的地方约占整个化工流程能耗的70％，若体系中存在共沸物其分离难度及分离能耗又会大幅度增长。反应精馏过程及膜分离过程都是典型的过程强化节能技术受到了业界人士和研究人员的普遍关注。

反应精馏过程是将反应和精馏耦合在同一设备中，运用反应及精馏的优势进行互补达到增大反应转化率、选择性，有效利用反应热节约过程能耗，减少后续分离环节节省投资等优势。膜分离是一种新型分离技术，兼有分离、浓缩、纯化和精制过程，具有高效、节能、环保、易于控制等优点。因此，将反应精馏与膜设备耦合形成新的流程具有广阔的研究前景。

然而，与传统的反应器加精馏塔过程不同，反应精馏内的反应与精馏耦合过程使得反应精馏内部控制过程更加复杂，改变任何一个操作变量都会对塔内气液平衡、传热和传质过程、反应过程及目标产品的收率和纯度带来连锁反应，同时这一反应还会严重影响后续膜设备的操作。因此，反应精馏-膜设备耦合过程的平稳控制就成为一个难题。

发明内容

为解决上述技术难题，本发明提供一种反应精馏-膜设备耦合过程的控制方法，可以在进料流量发生变化时，通过单回路控制、比例回路控制、温度回路控制及压力回路控制实现全塔的平稳控制、保证产品质量，并确保全塔能耗处于最优范围，从总体上实现了自动控制的目标，具有重要实用价值，应用前景广阔。

本发明采取的技术方案是：

一种反应精馏-膜设备耦合过程的控制方法，步骤如下

⑴单回路控制：第一反应物进料质量流量控制回路、再沸器液位控制回路；

⑵比例回路控制：第二反应物进料质量比例控制回路、反应精馏塔顶回流质量流量比例控制回路；

⑶温度回路控制：反应精馏塔塔釜液相温度控制回路；反应精馏塔塔顶采出气相温度控制回路；

⑷压力回路控制：反应精馏塔塔压控制回路以及膜设备压力差控制回路。

所述第⑴种控制回路中，第一反应物进料质量流量控制回路通过感知第一反应物进料质量流量调节进料调节阀；再沸器液位控制回路通过液位传感器所述的液位调节再沸器出料调节阀；

所述第⑵种控制回路中，将第⑴中控制回路中的第一反应物的进料流量模型与第二反应物的进料流量或反应精馏塔塔顶回流质量流量相结合，利用比例控制器将进料的波动叠加到第二反应物的进料流量或反应精馏塔塔顶回流质量流量的控制器上，形成第二反应物进料质量比例控制回路及反应精馏塔顶回流质量流量比例控制回路；

所述第⑶种控制回路中，利用温度传感器感知反应精馏塔塔釜液相温度，调节再沸器的热源进料流量从而调节再沸器提供热量控制反应精馏塔塔釜温度；利用温度传感器感知反应精馏塔塔顶采出气相温度，调节塔顶部分冷凝器的冷源进料流量，从而调节部分冷凝器提供冷量控制反应精馏塔塔顶采出气相温度；

所述第⑷种控制回路中，利用压力传感器检测反应精馏塔塔顶塔压，调节塔顶采出气相流量调节阀；利用压力差传感器，检测膜设备截留侧和负压测的两侧压力差，调节截留侧物料采出流量调节阀；

而且，所述第⑷种控制回路中，反应精馏塔塔压控制回路及膜设备压力差控制回路中的反应精馏塔塔顶、膜设备截留侧均需加设泄压回路，当反应精馏塔或膜设备截留侧压力值超过安全操作压力值，警报响起同时泄压阀开启，保证反应精馏-膜设备耦合过程的操作安全。

而且，所述方法在实现第一反应物与第二反应物反应生成第一产物与第二产物，第一产物与第二产物形成共沸且可由膜分离的反应精馏-膜分离耦合过程进行反应和分离，在反应物进料流量发生变化时的稳定控制中的应用。

本发明的优点和积极效果：

本发明一种反应精馏-膜设备耦合过程的控制方法，在反应精馏-膜设备耦合过程中，在物料平衡的基础上，采用单回路控制、比例回路控制、温度回路控制、压力回路控制，克服了进料流量对反应精馏塔及膜设备的影响，在提高产品质量的同时，降低了能耗，保证了反应达到较高转化率，从总体上实现了反应精馏-膜设备耦合过程的自动控制目标。

附图说明

图1是本发明一种反应精馏-膜设备耦合过程的控制方法的流程工艺图。

具体实施方式