Indhold
Abstrakt
I. Introduktion til baggrundsteknologi for luftseparationsenhed
Ii. Design og udvælgelse af hoved- og hjælpeprocessekontrolsløjfer til variabler af hoveddestillationstårnet i luftseparationsenheden
III. Måder til at forhindre stor forsinkelse af processtyring og udvælgelse af processstyringsproduktionsvariabler
Iv. Foranstaltninger for at forhindre overjustering af processtyring
V. Konklusion
Luftseparationsenheden vedtager temperaturdetekteringspunkter baseret på princippet om destillationsgas-væske-ligevægt. Gennem den funktion, der svarer til den gas-væske-ligevægt af materialekomponenterne, afspejler den indirekte tendensen med materialesammensætningsændringer og kan direkte og hurtigt reagere på den faktiske proces. Kontrolvariablerne i denne proces kan direkte og effektivt afspejle destillationsbetingelserne for destillationstårnet, hvilket er nyttigt at optimere detekterings- og udførelsesresultaterne af procestyringsløjfen og er en procesautomatiseringsmetode med bred applikationsværdi. Dette papir analyserer Cascade Control -skemaet for temperaturen på destillationstårnet i luftseparationsenheden.
Nøgleord
Air Separation Unit; Gas-væskebalanceprincip; Cascade Control
1. Introduktion til baggrundsteknologi for luftseparationsenheden
Luftseparationsenheden bruger hovedsageligt de forskellige kogepunkter for ilt, nitrogen og argon i luften for at flyve luften og udfører derefter flere delvise fordampninger og delvis kondensationer til at adskille ilt, nitrogen og argon i luften. Denne metode kaldes kryogen destillation. Hoveddestillationstårnet er ansvarlig for at adskille ilt og nitrogen i luften og producerer på samme tid råmaterialekomponenter til argonekstraktion. Råmaterialet transporteres til argon -destillationssystemet for at fjerne ilt og nitrogen. Argonekstraktion bruger også kryogen destillation.
Destillationssystemet er kerneprocesenheden for luftseparationsenheden, og destillationstårnet er kerneudstyret. Under arbejdsprocessen vil ændringer i behandlingen af luftstrømningshastighed og produktstruktur påvirke destillationsprocessen. Driftstilstanden for hoveddestillationstårnet er den vigtigste faktor, der påvirker argon -destillation. Kun ved at sikre, at det vigtigste destillationstårn er i den bedste driftsprocesstilstand, kan destillationen af argonekstraktionssystemet og den normale drift af den rå argon -kondensator sikres. Hvis nitrogenindholdet i gaskomponenten i råmaterialets fraktion af argon -destillationstårnet overstiger designværdien, vil varmeudvekslingen af det rå argon tårn topkondensator være unormalt, hvilket resulterer i en stor procesændring i strømmen af argonfraktion Nitrogensseparation af hoveddestillationstårnet, hvis arbejdsvilkårene forværres, og endda forårsager problemet, at ilt- og nitrogenprodukterne på enheden ikke normalt kan leveres til ydersiden, hvilket har en negativ indflydelse på den stabile produktion af luftseparationsenheden. Hoveddestillationstårnet og argon destillationstårn indflydelse og fremmer hinanden. Kun ved at optimere hoveddestillationstårnet kan produktudvindingsgraden for luftseparationsenheden nå en ideel tilstand.
Den automatiske kontrol af hoveddestillationstårnfølsomhedstemperaturen, der er vedtaget i denne artikel, er at stabilisere hoveddestillationstårnet i luftseparationen og forbedre og udvikle det inden for teknologi for at opnå effektiv kontrol af destillationsarbejdsbetingelserne for luftseparationsenheden. Som kildematerialet i argondestillationssystemet vil den rå argonfraktion forårsage alvorlige processvingninger, nemlig "nitrogen, der er tilsluttet", når nitrogenkomponenten overstiger standarden. Kun ved effektivt at kontrollere destillationen af det vigtigste destillationstårn kan forekomsten af unormale arbejdsvilkår for "nitrogen tilslutning" forhindres.
Den specifikke implementeringsproces er: Indstil proceskaskadekontrolsløjfen gennem det automatiske kontrolsystem (DCS), indstil input fra hovedprocesstyringssløjfen som temperaturdetekteringspunktet for det følsomme punkt for hoveddestillationstårnet, tag væsken nitrogenekstraktionsstrømning af hoveddestorrens tårns kontroludgangsvariabel, og brug den flydende nitrogenekstraktionsstrøm som den givne delstationskompensation af aux -tårnets kontrol -output -variabel, og brug den flydende nitrogenekstraktionsstrøm som den givne delstationskompensation af aux -tårnet. Det vil sige på grundlag af den forudbestemte flydende nitrogenudgang, den flydende nitrogenekstraktionsstrøm udsendes gennem hovedprocesstyringssløjfen, og kompensationsberegningen udføres med den indstillede flydende nitrogenproduktstrøm inden for et bestemt interval, så den endelige flydende nitrogenproduktmængde har en effekt på det væsentlige nitrogeniske reflux -beløb for det vigtigste destillationstower, og reflux -forhold Tårnet ændres, hvorved den nøjagtige kontrol af følsomhedstemperaturen for hoveddestillationstårnet.
Kerneenheden i luftseparationsenheden er destillationssystemet. Det følsomme punkt med hoveddestillationstårnet er den position, hvor koncentrationsgradienten ændres mest på alle destillationspakningslag i destillationstårnet. Langs højden af destillationstårnet, på hver destillationsgas-væske-masseoverførselsgrænseflade, er der en fordeling af koncentrationsgradientændringshastigheder, der svarer til højden af destillationsmasseoverførselsenheden, hvor positionen med den største koncentrationsgradientændring er det destillationsfølsomme punkt. Designdataene for dette punkt beregnes ved processimuleringssoftware, svarende til det maksimale punkt i afvigelsen mellem iltkoncentrationen af flydende fase og gasfasetilkoncentrationen på den teoretiske gas-væske-ligevægtsfasediagram. Fra den teoretiske analyse og princip er den følsomme punkttemperatur tårntemperaturen på destillationsgas-væske-ligevægtsfasediagram svarende til det maksimale ændringspunkt for koncentrationsgradientændring.
Dataene for den følsomme punkttemperatur for det vigtigste destillationstårn, der er påvist af DCS, sammenlignes med de designede teoretiske data. Den vigtigste processtyringsløjfe PID (proportional integreret forskel) inde i DCS bruges til at tage dette punkt som detektionspunkt for hovedprocesstyringssløjfen og sammenlignet med den følsomme punktdesigntemperatur og udføre PID -drift. Den målte designtemperatur er -187,5 grad. Hovedprocesstyringsløjfen defineres som TIC1717, og dets tilsvarende PID -udgang er det øvre tårn flydende nitrogenprodukt fjernelse af strømningskontrol. På baggrund af den givne værdi af det flydende nitrogenprodukt FIC1630 ekstraheret fra det øverste tårn, kombineret med kompensationsbeløbet for PID -kontrolproduktionen af TIC1717, kaskades og kompenseres den indstillede værdi af FIC1630 og kompenseres derved, hvorved kontrollen af refluxforholdet i hoveddestillationstårnet. Gennem refluxforholdet, en nøgleprocesserieringsvariabel, foretages refluxforholdet i overensstemmelse med designet, så den gas-væskebalance i det øverste tårndestillation nærmer sig designværdien, og sammensætningen af den råmaterialefraktion, der kræves til argon-destillationen, der er ekstraheret fra det øverste tårnstrippesektion, kontrolleres nøjagtigt. Hvis det øvre tårnfølsomme punkttemperatur TI1717 er lavere end designtemperaturen, afsluttes den kontinuerlige PID -kontroludgang gennem TIC1717 -hovedprocesstyringssløjfen for at kontrollere det flydende nitrogenproduktudgangsstrøm FI1630, så tilbageleveringsforholdet for hoveddestillationstårnet opretholdes inden for designområdet, og den nøjagtige kontrol af TI117 er realiseret. Da den råmateriale -fraktion, der kræves til argon -destillation, kommer fra strippende sektionen af det øverste tårn, kan den effektive kontrol af det følsomme punkt for hoveddestillationstårnet kontrollere koncentrationsfordelingen af strippesektionen af hoveddestillationstårnet inden for designområdet og realisere den normale koncentrationsfordeling af nitrogenkomponenter i strippende sektion.
3. måder at forhindre store forsinkelser i processtyring og udvælgelse af processtyringsvariabler
Baseret på ovennævnte processtyringsprincipper kan den vigtigste processtyringsvariabelvalg af hovedprocesstyringssløjfen af det vigtigste destillationstårn, der er introduceret ovenfor, vedtages under driften af luftseparationsprocessen. Valget af den følsomme punkttemperatur for hoveddestillationstårnet er baseret på processimuleringsberegning og gas-væske-ligevægtsteori. Pointen med den største koncentrationsgradientændring er de procesdata, der hurtigst kan afspejle de reelle procesændringer efter processen belastning og arbejdsvilkårsændring. Det procesfølsomme punkt, der er valgt til hoveddestillationstårnet, kommer fra sektionen for gasfasesektion i destillationspakningssektionen svarende til den del, hvor den flydende luft fordamper vanddamp fra den rå argon -kondensator i hoveddestillationstårnet. Ved at løse processstyringsproblemerne forårsaget af ren procesforsinkelse kan kontrolkvaliteten forbedres effektivt.
For at forbedre kontrolkvaliteten af hovedprocesstyringsløjfen skal temperaturdataene, der detekteres ved detektionsafslutningen af TIC1717 -kontrolsløjfen, konverteres til termodynamisk temperatur, og amplifikationsfaktoren skal indstilles for at forbedre detektionsdataens følsomhed for at opnå rettidig og effektiv processtyring.
Fra den procesrelaterede forbindelse er virkningen af det vigtigste destillationstårn flydende nitrogenudgang på det øverste tårn-refluksforhold hurtigt og effektivt, og dataændringen af hoveddestillationstårnets følsomhed TI1717 er den mest direkte og effektive detektionsvariabel for refluxforholdsændringen. Derudover er korrigering og kompensation af output fra flydende nitrogenprodukter inden for et bestemt interval det mest kontrollerbare og effektive mål for produktionsdrift og sikring af stabil produktion af hovedenheden. Outputet af nøgle gasprodukter fra luftseparationsenheden er en nøgleindikator for at sikre efterfølgende kunder. Det kan ikke justeres efter vilje under produktionen. Ved at justere mængden af flydende nitrogenprodukter inden for et bestemt interval, kan det ikke kun sikre behovene hos efterfølgende gassunder, men også være den mindst dyre måde.
4. foranstaltninger til at forhindre overjustering af proceskontrol
Det vigtigste destillationstårnfølsomhedsautomatiske kontrolprogram er baseret på kompensationen af flydende nitrogenudgangsproduktstrøm. Det er kun en automatisk kompensationskontroltilstand for luftseparationsenheden under procesforstyrrelse. Det kan ikke udføre processtyring, når luftseparationsenheden har en lang række belastningsændringer. Når destillationstårnets følsomhedsautomatiske kontrolprogram udsender det flydende nitrogenudgangskaskadekorrektionskompensationstilstand, er det derfor nødvendigt at vedtage et bestemt grænseområde for output fra hovedprocesstyringsløjfen TIC1717. Ved at programmere et kontrol af outputområde -grænse -modul og definere det baseret på designområdet for den flydende nitrogenudgang af produktet Air Separation Unit, opretholdes en bestemt kontroludgangsgrænse for at undgå overskridelse.
Baseret på dataene om designkapaciteten for det flydende nitrogenprodukt er output fra hovedprocesstyringsløjfen begrænset i en tilsvarende andel, som rettidigt kan kontrollere og korrigere procesafvigelsen, når procesforstyrrelsen opstår, realisere den realtidssporing og kontrol af de vigtigste hoveddestillationstårnprocesstyringsvariabler og sikre, at den stabile gasproduktudgang af den substanselige pipelin-gaskunder af luft adskillelsesenheden. Ved at bruge den automatiske korrektionskompensationsmetode for væskeudgang kan destillationstilstanden for luftseparationsenheden automatisk styres i den optimale procestilstand, og de vigtigste processtyringsvariabler beregnet af designet bruges som målstyringsværdi for at opnå den stabile arbejdstilstand for automatiseret destillation.
Ved kontrol af industrielle automatiseringsinstrumenter og -målere, der kontinuerligt optimerer kontrolstien og forbedrer kontrolnøjagtigheden, kan instrumenter og meter bedre udøve deres potentiale og bidrage mere til at forbedre niveauet for industriel produktionsautomation. Inden for industriel produktion giver DCS -systemet en stærk platform til intelligent implementering af forskellige produktionsprocesser. Hvis procesingeniører og automatiseringsingeniører arbejder tæt sammen om forskellige nye optimeringsordninger, kan destillationsautomatiseringen af destillationstårnet realiseres effektivt. Denne Cascade Control -løsning er afledt af ideerne fra Senior Process Engineers. Teknisk personale skal systematisk analysere krav til processtyring, trykke på potentialet for udstyr og sikre stabil og pålidelig drift af udstyr i komplekse og skiftbare industrielle produktionsmiljøer. På samme tid kan automatiserede instrumenter gennem teknologisk innovation spille en vigtigere rolle i den fremtidige industrielle produktion og føre virksomheder til en mere strålende fremtid.
