[发明专利]甲醇精馏系统蒸汽自动稳压控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种甲醇精馏系统蒸汽自动稳压控制装置，该控制装置包括甲醇精馏管路、蒸汽工作管路和微机控制系统，其特征在于：

a、甲醇精馏管路包括粗甲醇管路(1)通过粗醇进料调节阀(2)与预精馏塔(3)上部的进口相连，预精馏塔(3)顶部的气相出口通过管道与预精馏塔回流槽(4)相连，预精馏塔回流槽(4)通过回流泵(5)与预精馏塔(3)上部的预精馏塔回流口(6)相连，所述预精馏塔(3)底部设有预精馏塔第一液相出口(7)和预精馏塔第二液相出口(8)，预精馏塔第一液相出口(7)通过预精馏塔再沸器(15)的管程与预精馏塔(3)中部的进口相连，预精馏塔第二液相出口(8)通过管道与加压塔(9)中部的进口相连，加压塔(9)顶部的气相出口通过常压塔再沸器(10)的壳程与加压塔回流槽(11)的进口相连，加压塔回流槽(11)上设有加压塔回流槽第一出口(12)和加压塔回流槽第二出口(13)，加压塔回流槽第一出口(12)通过加压塔回流流量计(14)与加压塔上部的加压塔回流口(21)相连，加压塔回流槽第二出口(13)通过加压塔采出流量调节阀(25)和加压塔采出流量计(43)与产品储罐(44)相连，加压塔(9)底部设有加压塔第一液相出口(16)和加压塔第二液相出口(17)，加压塔第一液相出口(16)通过加压塔再沸器(18)的管程与加压塔(9)中下部的进口相连，加压塔第二液相出口(17)通过加压塔塔底液位调节阀(45)与常压塔(19)中部的进口相连，常压塔(19)顶部的气相出口通过管道与常压塔回流槽(20)的进口相连，常压塔回流槽(20)上设有常压塔回流槽第一出口和常压塔回流槽第二出口，常压塔回流槽第一出口通过常压塔回流调节阀(46)和常压塔回流流量计(47)与常压塔(19)上部的常压塔回流口(22)相连，常压塔回流槽第二出口通过常压塔采出流量调节阀(48)和常压塔采出流量计(49)与产品储罐(44)相连，常压塔(19)底部设有常压塔第一液相出口(23)和常压塔第二液相出口(24)，常压塔第一液相出口(23)通过常压塔再沸器(10)的管程与常压塔(19)中下部的进口相连，常压塔第二液相出口(24)与热电燃烧管道(26)相连；所述预精馏塔(3)的下部设有预精馏塔塔底温度传感器(50)，预精馏塔(3)的下部设有预精馏塔塔底液位计(51)，所述预精馏塔回流槽(4)的下部设有预精馏塔回流槽液位计(52)，加压塔(9)的顶部设有加压塔塔顶温度传感器(53)，加压塔(9)的底部设有加压塔塔底温度传感器(54)，常压塔(19)的顶部设有常压塔塔顶温度传感器(55)，常压塔(19)的底部设有常压塔塔底温度传感器(56)；

b、蒸汽工作管路包括中压蒸汽管道(27)和低压蒸汽管道(28)，中压蒸汽管道(27)和低压蒸汽管道(28)分别与蒸汽缓冲罐(29)相连，蒸汽缓冲罐(29)顶部的蒸汽出口(30)通过管道与预精馏塔再沸器(15)的壳程进口相连，蒸汽出口(30)与预精馏塔再沸器(15)的壳程进口之间设有三通，三通第一端与蒸汽出口(30)相连，三通第二端通过管道与预精馏塔再沸器(15)的壳程进口相连，三通第三端通过管道与加压塔再沸器(18)的壳程进口相连，预精馏塔再沸器(15)的壳程出口和加压塔再沸器(18)的壳程出口分别通过管道与冷凝水槽(31)相连，所述中压蒸汽管道(27)与蒸汽缓冲罐(29)之间设有中压蒸汽调节阀(32)，中压蒸汽压力传感器(33)和中压蒸汽温度传感器(34)；所述低压蒸汽管道(28)与蒸汽缓冲罐(29)之间设有低压蒸汽调节阀(35)，低压蒸汽压力传感器(36)和低压蒸汽温度传感器(37)；所述三通第二端与预精馏塔再沸器(15)的壳程进口之间的管道上设有预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)；三通第三端与加压塔再沸器(18)的壳程进口之间的管道上设有加压塔塔底蒸汽调节阀(40)；所述蒸汽缓冲罐(29)上部设有蒸汽缓冲罐压力传感器(41)和蒸汽缓冲罐温度传感器(42)；

c、微机控制系统包括模型预测控制器(57)，模型预测控制器(57)与DCS主控制卡(58)，所述DCS主控制卡(58)与DCS数据库(39)相连，所述DCS数据库(39)分别与蒸汽缓冲罐压力传感器(41)、预精馏塔回流槽液位计(52)、预精馏塔塔底温度传感器(50)、预精馏塔塔底液位计(51)、常压塔塔顶温度传感器(55)、常压塔塔底温度传感器(56)、加压塔塔顶温度传感器(53)、加压塔塔底温度传感器(54)、加压塔回流流量计(14)、加压塔采出流量计(43)，常压塔回流流量计(47)和常压塔采出流量计(49)；所述DCS主控制卡(58)分别与中压蒸汽调节阀(32)、预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)、粗醇进料调节阀(2)、常压塔回流调节阀(46)、加压塔塔底液位调节阀(45)、和加压塔塔底蒸汽调节阀(40)，常压塔采出流量调节阀(48)和加压塔采出流量调节阀(25)。

2.根据权利要求1所述的甲醇精馏系统蒸汽自动稳压控制装置的控制方法，其特征在于：该控制方法包括蒸汽缓冲罐压力的控制方法，预精馏塔回流罐液位的控制方法，预精馏塔塔底温度的控制方法，预精馏塔塔底液位的控制方法，常压塔塔顶温度的控制方法，常压塔塔底温度的控制方法，加压塔塔顶温度和加压塔底温度的控制方法，常压塔回流比的控制方法和加压塔回流比的控制方法；

a、蒸汽缓冲罐压力控制方法包括如下步骤：

一、蒸汽缓冲罐压力传感器(41)检测蒸汽缓冲罐的压力，蒸汽缓冲罐(29)的正常压力范围为0.28～0.32MPa之间，此时低压蒸汽调节阀(35)处于全开状态，中压蒸汽调节阀(32)的开度为40％；

二、蒸汽缓冲罐压力传感器(41)检测蒸汽缓冲罐的压力，蒸汽缓冲罐(29)的压力低于0.28MPa时，蒸汽缓冲罐压力传感器(41)将蒸汽缓冲罐(29)的压力数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制中压蒸汽调节阀(32)，将中压蒸汽调节阀(32)由步骤一中开度为40％调整到开度为70％，使蒸汽缓冲罐(29)的压力上升至0.28MPa；当蒸汽缓冲罐(29)的压力上升至0.28MPa时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使中压蒸汽调节阀(32)的开度调整到40％；

四、蒸汽缓冲罐压力传感器(41)检测蒸汽缓冲罐的压力，蒸汽缓冲罐(29)的压力高于0.32MPa时，蒸汽缓冲罐压力传感器(41)将蒸汽缓冲罐(29)的压力数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤三中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制中压蒸汽调节阀(32)，将中压蒸汽调节阀(32)由步骤一中开度为40％调整到开度为20％，使蒸汽缓冲罐(29)的压力下降至0.32MPa；当蒸汽缓冲罐(29)的压力下降至0.32MPa时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使中压蒸汽调节阀(32)的开度调整到40％；

b、预精馏塔回流罐液位控制方法包括如下步骤：

一、预精馏塔回流槽液位计(52)检测预精馏塔回流槽(4)的液位，预精馏塔回流槽(4)的液位正常范围为100～120mm之间，此时预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度为19％；

二、预精馏塔回流槽液位计(52)检测预精馏塔回流槽(4)的液位，当预精馏塔回流槽(4)的液位低于100mm时，预精馏塔回流槽液位计(52)将预精馏塔回流槽(4)内的液位数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)，将预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)由上述步骤一中开度为19％调整到开度为17％，使预精馏塔回流槽(4)的液位上升至100mm后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度调整到19％；

四、预精馏塔回流槽液位计(52)检测预精馏塔回流槽(4)的液位，当预精馏塔回流槽(4)的液位高于120mm时，预精馏塔回流槽液位计(52)将预精馏塔回流槽(4)内的液位数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)，将预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)由上述步骤一中开度为19％调整到开度为23％，使预精馏塔回流槽(4)的液位下降至120mm后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度调整到19％；

c、预精馏塔塔底温度控制方法包括如下步骤：

一、预精馏塔塔底温度传感器(50)检测预精馏塔(3)塔底的温度，预精馏塔(3)塔底的温度正常范围为74～75℃之间，此时预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度为19％；

二、预精馏塔塔底温度传感器(50)检测预精馏塔(3)塔底的温度，当预精馏塔(3)塔底的温度低于74℃时，预精馏塔塔底温度传感器(50)将预精馏塔(3)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)，将预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)由上述步骤一中开度为19％调整到开度为19.8％，使预精馏塔(3)塔底的温度上升至74℃后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度调整到19％；

四、预精馏塔塔底温度传感器(50)检测预精馏塔(3)塔底的温度，当预精馏塔(3)塔底的温度高于75℃时，预精馏塔塔底温度传感器(50)将预精馏塔(3)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)，将预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)由上述步骤一中开度为19％调整到开度为18.5％，使预精馏塔(3)塔底的温度下降至75℃后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使预精馏塔塔底蒸汽调节阀(38)的开度调整到19％；

d、预精馏塔塔底液位控制方法包括如下步骤：

一、预精馏塔塔底液位计(51)检测预精馏塔(3)的液位，预精馏塔(3)的液位正常范围为100～120mm之间，此时粗醇进料调节阀(2)的开度为58％；

二、预精馏塔塔底液位计(51)检测预精馏塔(3)的液位，当预精馏塔(3)的液位低于100mm时，预精馏塔塔底液位计(51)将预精馏塔(3)内的液位数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制粗醇进料调节阀(2)，将粗醇进料调节阀(2)由上述步骤一中开度为58％调整到开度为67％，使预精馏塔(3)的液位上升至100mm后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使粗醇进料调节阀(2)的开度调整到58％；

四、预精馏塔塔底液位计(51)检测预精馏塔(3)的液位，当预精馏塔(3)的液位高于120mm时，预精馏塔塔底液位计(51)将预精馏塔(3)内的液位数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制粗醇进料调节阀(2)，将粗醇进料调节阀(2)由上述步骤一中开度为58％调整到开度为55％，使预精馏塔回流槽(4)的液位下降至120mm后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使粗醇进料调节阀(2)的开度调整到58％；

e、常压塔塔顶温度控制方法包括如下步骤：

一、常压塔塔顶温度传感器(55)检测常压塔(19)塔顶的温度，常压塔(19)塔顶的温度正常范围为67～70℃之间，此时常压塔回流调节阀(46)的开度为53％；

二、常压塔塔顶温度传感器(55)检测常压塔(19)塔顶的温度，当常压塔(19)塔顶的温度低于67℃时，常压塔塔顶温度传感器(55)将常压塔(19)塔顶的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制常压塔回流调节阀(46)，将常压塔回流调节阀(46)由上述步骤一中开度为53％调整到开度为50％，使常压塔(19)塔顶的温度上升至67℃时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使常压塔回流调节阀(46)的开度调整到53％；

四、常压塔塔顶温度传感器(55)检测常压塔(19)塔顶的温度，当常压塔(19)塔顶的温度高于70℃时，常压塔塔顶温度传感器(55)将常压塔(19)塔顶的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制常压塔回流调节阀(46)，将常压塔回流调节阀(46)由上述步骤一中开度为53％调整到开度为55％，使常压塔(19)塔顶的温度下降至70℃后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使常压塔回流调节阀(46)的开度调整到53％；

f、常压塔塔底温度控制方法包括如下步骤：

一、常压塔塔底温度传感器(56)检测常压塔(19)塔底的温度，常压塔(19)塔底的温度正常范围为108～110℃之间，此时加压塔塔底液位调节阀(45)的开度为8％；

二、常压塔塔底温度传感器(56)检测常压塔(19)塔底的温度，当常压塔(19)塔底的温度低于108℃时，常压塔塔底温度传感器(56)将常压塔(19)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔塔底液位调节阀(45)，将加压塔塔底液位调节阀(45)由上述步骤一中开度为8％调整到开度为2％，使常压塔(19)塔顶的温度上升至108℃时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔塔底液位调节阀(45)的开度调整到8％；

四、常压塔塔底温度传感器(56)检测常压塔(19)塔底的温度，当常压塔(19)塔底的温度高于110℃时，常压塔塔底温度传感器(56)将常压塔(19)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔塔底液位调节阀(45)，将加压塔塔底液位调节阀(45)由上述步骤一中开度为8％调整到开度为10％，使常压塔(19)塔底的温度下降至110℃后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔塔底液位调节阀(45)的开度调整到8％；

g、加压塔塔顶温度和加压塔底温度的控制方法包括如下步骤：

一、加压塔塔顶温度传感器(53)检测加压塔(9)塔顶的温度，加压塔(9)塔顶的温度正常范围为118～121℃之间，加压塔塔底温度传感器(54)检测加压塔(9)塔底的温度，加压塔(9)塔底的温度正常范围为126～130℃之间，其中，当加压塔(9)塔底的温度降低时，加压塔(9)塔顶的温度也随着降低，当加压塔(9)塔底的温度升高时，加压塔(9)塔顶的温度也随着升高，此时加压塔塔底蒸汽调节阀(40)的开度为46％；

二、加压塔塔顶温度传感器(53)检测加压塔(9)塔顶的温度，加压塔塔底温度传感器(54)检测加压塔(9)塔底的温度，当加压塔(9)塔底的温度低于126℃时，加压塔塔底温度传感器(54)将加压塔(9)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔塔底蒸汽调节阀(40)，将加压塔塔底蒸汽调节阀(40)由上述步骤一中开度为46％调整到开度为50％，使加压塔(9)塔底的温度上升至126℃时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔塔底蒸汽调节阀(40)的开度调整到46％；

四、加压塔塔顶温度传感器(53)检测加压塔(9)塔顶的温度，加压塔塔底温度传感器(54)检测加压塔(9)塔底的温度，当加压塔塔底的温度高于130℃时，加压塔塔底温度传感器(54)将加压塔(9)塔底的温度数据反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔塔底蒸汽调节阀(40)，将加压塔塔底蒸汽调节阀(40)由上述步骤一中开度为46％调整到开度为40％，使加压塔(9)塔底的温度下降至130℃后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔塔底液位调节阀(45)的开度调整到46％；

h、常压塔回流比的控制方法包括如下步骤：

一、常压塔回流流量计(47)对常压塔(19)的回流流量进行检测，常压塔采出流量计(49)对常压塔(19)的采出流量进行检测，上述常压塔(19)的回流流量与常压塔(19)的采出流量的正常比为1.0～1.3之间，此时常压塔采出流量调节阀(48)的开度为13.5％；

二、常压塔回流流量计(47)对常压塔(19)的回流流量进行检测，常压塔采出流量计(49)对常压塔(19)的采出流量进行检测，常压塔(19)的回流流量与常压塔(19)的采出流量的比低于1.0时，常压塔回流流量计(47)对常压塔(19)的回流流量数据和常压塔采出流量计(49)对常压塔(19)的采出流量数据分别反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制常压塔采出流量调节阀(48)，将常压塔采出流量调节阀(48)由上述步骤一中开度为13.5％调整到开度为13％，常压塔(19)的回流流量与常压塔(19)的采出流量的比上升至1.0时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使常压塔采出流量调节阀(48)的开度调整到13.5％；

四、常压塔回流流量计(47)对常压塔(19)的回流流量进行检测，常压塔采出流量计(49)对常压塔(19)的采出流量进行检测，常压塔(19)的回流流量与常压塔(19)的采出流量的比高于1.3时，常压塔回流流量计(47)对常压塔(19)的回流流量数据和常压塔采出流量计(49)对常压塔(19)的采出流量数据分别反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制常压塔采出流量调节阀(48)，将常压塔采出流量调节阀(48)由上述步骤一中开度为13.5％调整到开度为14％，常压塔(19)的回流流量与常压塔(19)的采出流量的比下降至1.3时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使常压塔采出流量调节阀(48)的开度调整到13.5％；

i、加压塔回流比的控制方法包括如下步骤：

一、加压塔回流流量计(14)对加压塔(9)的回流流量进行检测，加压塔采出流量计(43)对加压塔(9)的采出流量进行检测，上述加压塔(9)的回流流量与加压塔(9)的采出流量的正常比为2.6～2.8之间，此时常压塔采出流量调节阀(48)的开度为34％；

二、加压塔回流流量计(14)对加压塔(9)的回流流量进行检测，加压塔采出流量计(43)对加压塔(9)的采出流量进行检测，加压塔(9)的回流流量与加压塔(9)的采出流量的比低于2.6时，加压塔回流流量计(14)对加压塔(9)的回流流量数据和加压塔采出流量计(43)对加压塔(9)的采出流量数据分别反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

三、将步骤二中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔采出流量调节阀(25)，将加压塔采出流量调节阀(25)由上述步骤一中开度为34％调整到开度为30％，加压塔(9)的回流流量与加压塔(9)的采出流量的比上升至2.6时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔采出流量调节阀(25)的开度调整到34％；

四、加压塔回流流量计(14)对加压塔(9)的回流流量进行检测，加压塔采出流量计(43)对加压塔(9)的采出流量进行检测，加压塔(9)的回流流量与加压塔(9)的采出流量的比高于2.8时，加压塔回流流量计(14)对加压塔(9)的回流流量数据和加压塔采出流量计(43)对加压塔(9)的采出流量数据分别反馈给DCS数据库(39)，DCS数据库(39)通过DCS主控制卡(58)将数据反馈给模型预测控制器(57)；

五、将步骤四中反馈给模型预测控制器(57)的数据进行分析后，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)来控制加压塔采出流量计(43)，将加压塔采出流量计(43)由上述步骤一中开度为34％调整到开度为40％，加压塔(9)的回流流量与加压塔(9)的采出流量的比下降至2.8时，模型预测控制器(57)通过DCS主控制卡(58)使加压塔采出流量调节阀(25)的开度调整到34％。