[发明专利]一种用于酚氨回收装置废水排放指标的控制方法

说明书

本发明公开了一种用于酚氨回收装置废水排放指标的控制方法。它采用多变量预测控制的思想，结合了原料、产品及中间产物的分析指标开发了一种废水排放指标的控制方法。通过采用多变量预测控制分别对把外送生化处理的稀酚水中氨氮含量、稀酚水中总酚含量、稀酚水中萃取剂含量、脱酸脱氨塔塔釜温度和粗酚中萃取剂含量建模，设置相应的被控变量、操作变量及前馈变量，并获得最佳的模型增益，形成一个针对酚氨回收装置废水排放指标的控制模型矩阵。利用该方法，能够大幅度降低系统波动，能够确保各个产品质量和外送生化处理的稀酚水的环保控制指标合格，同时可降低次药剂量消耗和蒸汽消耗3%以上，获得了理想的经济效益。

技术领域

本发明属于工业控制领域，具体涉及化工装置、尤其是酚氨回收装置中废水排放指标的控制方法。

背景技术

针对我国“富煤、少气、缺油”的资源特点，近些年，随着资源的进一步利用，煤化工项目得到了快速发展。煤气化是现代煤化工的核心技术之一，是煤制甲醇、煤制油、煤制天然气等煤炭深加工工艺的基础。在煤制天然气和煤制合成氨过程中，往往采用Lurgi或BGL气化工艺，由于该类气化工艺总体反应温度较低，在洗气过程中会产生大量高浓度酚氨煤气化污水，气化每吨煤会产生0.8～1.0m³废水，废水中含有焦油、CO₂、H₂S、酚、氨、粉尘、脂肪酸等多种杂质，并且杂质的组成随煤质的变化有较大波动。气化废水属于高浓度难降解工业废水，无法直接通过生化处理完成。采用酚氨回收的方式回收氨和粗酚，将煤气化废水中酚、氨及酸性气体降至生化可处理指标，再进入生化处理，从而实现达标排放或循环使用。煤气化污水酚氨回收化工处理是其中关键环节，可回收污水中的有用物质，产生经济效益，同时可使污水达到后续生化处理的要求。

酚氨回收装置主要由脱酸脱氨塔、萃取塔、水塔、酚塔、氨冷却系统和氨净化塔组成。来自煤气化分离的气化废水首先进入脱酸脱氨塔中，加入碱液并通过次中压蒸汽对塔釜进行加热，利用酸性气体及氨在弱碱性、高温条件下的溶解度降低和不同气体的挥发度不同的特点，将气化废水中酸性气体和氨分别脱除，酸性气从塔顶排放至锅炉进行燃烧，氨液从塔中段采出；脱除酸性气体和氨的气化废水在萃取塔中，通过与萃取剂逆流接触，利用酚在萃取剂中溶解度大于在水中溶解度的特性，使酚类物质转移至萃取剂中；萃取后的煤气化废水（又称：稀酚水）会夹带部分萃取剂，为了回收萃取剂，在水塔中通过塔釜加热的方式，将萃取剂回收脱除；含酚的萃取剂在酚塔中，利用组分沸点不同的原理，采用蒸馏的方式将酚和萃取剂分开，得到产品粗酚和回收萃取剂；氨冷却系统和氨净化塔是通过冷却、分离及加热的方式，进一步提高将采出的粗氨液提纯，从而制备合格的氨水产品。

然而在实际生产中，由于受到气化炉煤质和负荷变化的影响，进入酚氨回收的气化废水总氨、总酚等含量不稳定，容易造成工况不稳、系统波动等问题。在这种情况下，为了保证产品质量和排放达标，酚氨回收装置的工艺操作参数比较保守，往往会选择投入最大药剂量及蒸汽的操作，而且不能根据气化废水的成分和流量的变化及时做出调整。同时酚氨装置目前大部分PID控制回路难以投用，完全依靠操作人员手动调节难以实现装置废水的达标排放和节能降耗的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种化工装置、尤其是酚氨回收装置废水排放指标的控制方法。本发明采用多变量预测控制的思想，结合了原料、产品及中间产物的分析指标开发了一种废水排放指标的控制方法，为实现装置废水的达标排放和节能降耗方面提供了有效手段。

具体而言，本发明的技术方案涉及。

一种用于在化工装置中，尤其是酚氨回收装置废水排放指标的控制方法，包括如下步骤。

步骤一、采用多变量预测控制对外送生化处理的稀酚水中氨氮含量进行建模。其中将外送生化处理的稀酚水中氨氮含量作为被控变量，将脱酸脱氨塔塔釜温度作为操作变量，将来自气化废水中氨氮含量作为前馈变量。分别建立脱酸脱氨塔塔釜温度和外送生化处理的稀酚水中氨氮含量、来自气化废水中氨氮含量和外送生化处理的稀酚水中氨氮含量的模型。