[发明专利]用于控制低温蒸馏单元的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制低温蒸馏单元，例如空气分离单元或用于分 离主要成分为氢和一氧化碳的混合物的单元的方法。

根据本发明的控制过程使用多变量预测控制方法，作为一种选择还可 以使用非预测控制方法，例如新型前馈(AFF)策略。

通过示例说明此方法，特别是以氩提取产量的快速速率改变和优化为 例。

在此不详细讨论空气蒸馏过程，该空气蒸馏过程在例如“Oxygen Enhanced Combustion”CRC编著，1998，“Tieftemperaturtechnik”， Hausen和Linde等著的文献中有所描述。

总之，此方法用于通过压缩和然后冷却(液化)和蒸馏环境空气来生 产氧、氮和氩(少数情况下是氪和氙)。

背景技术

在常规系统中，通过低压和中压塔(这些塔越来越常见地被叠加，且 通过称为蒸发器-冷凝器的氧/氮热交换器热连通)将空气压缩，然后分离。 在中压塔中，通过在塔底产生富氧液体和在塔的顶部产生富氮液体和蒸气 而将氮从空气分离。这些产品被提取且其中至少一部分被单独地给送到低 压塔。由于氩、氮和氧之间的相对挥发性的差异，实践中在塔顶形成纯氮， 在实践中在塔底形成纯氧，且在塔的中部产生富氩气体。在中央，通常称 为粗氩的富氩部分，可从低压塔回收以给送到辅助塔(氩)从而产生氩。 该粗氩被精馏成富氧回流(该富氧回流然后被输送至低压塔以便在其中冷 凝)和非常富氩的流(通常称为氩混合物)，该高度富氩流可用作产品或 随后被净化。

在现代化的单元中，很少将来流空气、生产得到的氮、氧和氩以及中 间流的流速(例如从高压塔上升至低压塔的液体的流速)的设定点值固定。 同时使用控制系统以满足产品质量的要求(含量)而同时产生所需的量， 且逐渐地满足与安全和环境相关的需求。

通常这些控制系统是新型前馈(AFF)类型，并且更主要是多变量预 测控制(MVPC)类型。

这两种系统都具有优点和缺点。本发明提供一种使得这两种系统的用 途最佳的组合系统。

发明内容

本发明涉及一种用于控制低温蒸馏分离设备的方法，其中修正了至少 一个操作变量，使用至少一个受控变量来修正该操作变量或各个操作变量， 可用一种控制方法调节各个受控变量，其特征在于预测控制方法用于控制 第一受控变量的至少一个设定点。

根据其它方面：

-由预测方法控制的第一受控变量的至少一个设定点用于通过非预测 方法(作为一种选择，该非预测方法可以是新型前馈类型)计算至少一个 第二受控变量的至少一个设定点，

-由预测方法控制的受控变量中的一个的设定点推知的至少一个设定 点用于通过非预测方法(作为一种选择，该非预测方法可以是新型前馈类 型)计算至少一个第二受控变量的至少一个设定点，

-通过滤波，可选地通过斜坡滤波(filtrage de type‘rampe’)，所述 设定点由预测方法控制的受控变量中的一个的设定点推知，

-第一受控变量是用于双塔形式的低温蒸馏空气分离设备的原料空气 流速，该双塔包括中压塔和低压塔，且第二受控变量是来自中压塔和/或输 送至低压塔的回流液体的流速，或来自中压塔和输送至低压塔的回流液体 (Capa)的容器的液位/高度，

-通过超前-滞后滤波，优选地通过逆响应方案(variante ‘réponse inverse’)处理从中压塔到该容器的回流液体的设定点的计算值，

-通过超前-滞后滤波，优选地通过过冲方案(variante ‘sur-dépassement’)处理从该容器至低压塔的回流液体的设定点的计算值，

-该回流液体富含氮，

-该方法是用于控制空气分离设备的方法，该空气分离设备包括中压 塔、低压塔和氩分离塔，且第一受控变量是低压塔的预定高度处的氧含量， 优选在该预定高度处氩含量为最大值，其中，

i)测量氩分离塔顶部处的氮的含量，如果所述氮含量超过第一阈 值，使得第一受控变量的至少一个上限或下限增加，和/或

ii)测量从低压塔提取的富氧流的氧的含量，如果该氧含量低于第二 阈值，使得第一受控变量的至少一个上限或下限增加，

-至少一个上限或下限至少增加0.1％，优选至少增加0.5％，

-至少一个上限或下限即刻增加，

-或者