[发明专利]一种基于前馈-反应机理模型的反应器温度自动控制方法

说明书

本发明提供了一种基于前馈‑反应机理模型的反应器温度自动控制方法，通过热量累积速率方程，计算出反应器内热量累积速率或反应器内热量累积速率变化率；然后经过换算得到一个前馈值，将反应器温度信号输送至反应器温度控制器，反应器温度控制器将反应器温度信号的值与反应器温度控制器的温度设定值的偏差进行计算，得到反应器换热介质的流量或温度参数的预调节值；将反应器换热介质的流量或温度参数的预调节值与前馈值加和，对反应器换热介质的流量或温度进行调节。该方法控制响应快、可克服反应器温度控制过程存在的滞后问题和非线性问题、减少反应器温度控制的超调量，有利于提高反应器温度控制系统的稳定性和反应器温度的控制精度。

技术领域

本发明涉及一种化工领域的反应器温度自动控制方法，特别是一种基于前馈-反应机理模型的反应器温度自动控制方法。

背景技术

化工过程是流程工业的重要组成部分，是国家基础经济的重要支柱。化工产品的生产主要包括化工原料的精制、反应和分离三大部分。化工原料的反应是其中最为核心的部分，往往决定着生产的产品质量和成本。化学反应一般需要保持在特定的温度范围内以保持最佳的产品转化率、收率和质量，同时化学反应温度也决定着生产过程的安全性。所以保持化工反应器温度稳定、精确控制一直是众多研究、生产人员所关注的重点。

目前，许多国内的发明专利都对化工反应器的温度控制方法进行了探究，如中国专利CN106115893A设计了一种超临界水氧化反应器温度控制方法及控制系统，对进入反应器的原料和氧化剂的热值进行计算，并使用选择器调节原料的热值或者氧化剂的流量从而达到控制反应器温度的目的。中国专利CN100475331C提供一种能改善控制系统稳定性和扰动抑制、提高反应器的温度控制系统的敏感度特性的温度控制方法,该方法通过反应器的温度设定值和实际值计算出反应器夹套的温度，在经过夹套入口和出口的温度换算得出夹套冷却水的流量调节阀们的开度。中国专利CN104190331A提出通过所测量的反应温度来控制被容许绕过反应器的冷却系统的过热冷却盘管的过热蒸汽的流速，进而实现氨氧化反应器内部的反应温度的控制。

上述专利虽然可以实现反应器的温度自动控制，但都只关注了反应器和换热物流的一些表面参数，如进料热值、进料流量、冷却剂的流量、夹套温度、加热蒸汽流速等，对化学反应本身却没有关注，而化学反应本身才是热量变化的根源。这些调节都是基于检测到的反应器温度来进行调节，存在温度响应滞后和温度响应过程非线性，导致反应器温度控制无法达到真正意义上的精确、快速、平稳。

因此基于前馈-反应机理模型的釜式反应器温度精准自动控制方法的开发具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于前馈-反应机理模型的反应器温度自动控制方法，引入反应器热量累积速率作为前馈值，与反应器换热介质的流量或温度参数共同起到调节反应器温度的作用，使反应器换热介质调节装置提前动作，快速响应，提前克服反应器温度变化的干扰，克服温度控制存在的滞后问题。本发明提供一种基于前馈-反应机理模型的反应器温度自动控制方法，包括以下步骤：

(1)将反应物进料流量信号、反应物进料温度信号、反应器的温度信号、反应器中反应物的浓度信号输送至反应热热量计算模块；

(2)通过热量累积速率方程，计算出反应器内热量累积速率或反应器内热量累积速率变化率；

(3)根据控制要求，将步骤(2)中计算的反应器内热量累积速率或反应器内热量累积速率变化率经过换算得到一个前馈值，将该前馈值输送至反应器温度控制器；

(4)将反应器温度信号输送至反应器温度控制器，反应器温度控制器将反应器温度信号的值与反应器温度控制器的温度设定值的偏差按照一定的计算算法进行计算，计算得到反应器换热介质的流量或温度参数的预调节值；