[发明专利]湿法磷酸生产过程中反应槽料浆磷酸浓度的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工过程的软测量领域，特别涉及一种湿法磷酸生产过程中反应槽料浆磷酸浓度的软测量方法。

背景技术

反应槽料浆磷酸浓度是湿法磷酸生产过程中的重要控制指标。反应槽料浆磷酸浓度直接影响磷酸产品的浓度，希望尽可能提高地提高其浓度，但却受到诸多因素的制约。首先，反应槽料浆磷酸浓度是影响CaSO₄平衡系统的重要因素，必须保证CaSO₄结晶可以稳定存在，不稳定的结晶会给后续的过滤带来很大的困难；其次，磷矿石的磷酸品味及有害杂质的含量，冷却装置的能力都限制了磷酸浓度的提高；此外，反应槽料浆磷酸浓度的提高会增加料浆的粘度，形成的结晶也更加细小，这会降低料浆的过滤速度，增加过滤成本。在生产中，需要保证反应槽料浆磷酸浓度稳定在一个范围内，通过定期化验来指导生产。在工业生产中，反应槽料浆磷酸浓度的化验主要通过浓度—密度对照法，这种方法存在较大的时间滞后，而且化验频率低，通常为两个小时一次。以上两点都不利于及时采取控制手段以改善生产状况。软测量技术主要用于估计在现有的技术条件下难以直接测量或不易快速在线测量的过程变量。软测量技术不仅可以解决众多检测问题，还具有动态响应迅速，可用来实时测量和维护成本低的优点。因此，可以使用软测量技术来对反应槽料浆磷酸浓度进行估计，并根据估计值来及时调整工艺参数以改善生产状况。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿法磷酸生产过程中反应槽料浆磷酸浓度的软测量方法，以解决湿法磷酸生产中反应槽磷酸浓度化验存在较大时滞、化验频率低，进而无法及时调节的问题。

本发明的湿法磷酸生产过程中反应槽料浆磷酸浓度软测量方法，是假设反应器基本实现理想混合和磷酸在生产过程中的损失可以忽略的基础上，以反应槽料浆磷酸浓度C为主导变量，以反应槽磷酸生成速率r、反应槽料浆体积V、料浆流量F和返回磷酸流量R为辅助变量，建立t时刻反应槽料浆磷酸浓度的连续软测量模型：

V(t)dC(t)dt=r(t)V(t)+R(t)C(t-t0)-F(t)C(t)---(1)]]>

其中，C(t)为t时刻反应槽料浆磷酸浓度，r(t)为t时刻反应槽磷酸生成速率，V(t)为t时刻反应槽料浆体积，F(t)为t时刻料浆流量，R(t)为t时刻返回磷酸流量，t₀为料浆过滤和返回磷酸回到反应槽所需总时间。

对连续软测量模型(1)进行离散化处理，建立t=nΔt时刻反应槽料浆磷酸浓度的离散软测量模型：

V(n)[C(n)-C(n-1)]=[r(n)V(n)+R(n)C(n-n₀)-F(n)C(n)]Δt   (2)其中，C(n)为nΔt时刻反应槽料浆磷酸浓度，r(n)为nΔt时刻反应槽磷酸生成速率，V(n)为nΔt时刻反应槽料浆体积，F(n)为nΔt时刻料浆流量，R(n)为nΔt时刻返回磷酸流量，Δt为采样周期，n为模型(1)中t离散化的结果(n=t/Δt)，n₀为模型(1)中t₀离散化的结果(n₀=t₀/Δt)。