聚氯乙烯合成過(guò)程低沸塔尾氣冷凝在線監(jiān)控及報(bào)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于氯堿化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及聚氯乙烯合成過(guò)程低沸 塔尾氣冷凝在線監(jiān)控及報(bào)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)是氯堿工業(yè)中一種重要的有機(jī)合成材料，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和 日常生活中。氯乙烯合成過(guò)程是氯堿工業(yè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，為生產(chǎn)PVC提供基本原料。氯 乙烯合成工藝主要分為乙炔法和乙烯法。由于我國(guó)特殊的能源結(jié)構(gòu)，乙炔法成為生產(chǎn)氯乙 烯單體的主要工藝。截至2008年底，我國(guó)基于乙炔法的聚氯乙烯生產(chǎn)能力已經(jīng)占到全球聚 氯乙烯生產(chǎn)能力的25%以上。該工藝?yán)秒娛苽湟胰矚怏w，將氯化氫氣體與乙炔氣體混 合，并通過(guò)加成反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氯乙烯單體，作為后續(xù)聚合反應(yīng)的原料。
[0003] 考慮到實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)率因素，以及為了生產(chǎn)安全作為反應(yīng)物之一的氫氣 是過(guò)量的，氯乙烯單體中仍然混有未完全反應(yīng)的氫氣、氯化氫以及乙炔氣體。因此，在進(jìn)行 最終的聚合反應(yīng)之前，首先應(yīng)該對(duì)聚合反應(yīng)的原料氯乙烯單體進(jìn)行精餾，回收雜質(zhì)氣體以 提高氯乙烯單體的純度。氯乙烯單體首先經(jīng)過(guò)低沸塔，經(jīng)過(guò)精餾之后，塔底產(chǎn)品的氯乙烯單 體濃度得到一定程度的提高，隨后塔底產(chǎn)品被送至高沸塔進(jìn)行進(jìn)一步的提純。需要注意的 是，低沸塔的塔頂產(chǎn)品仍然含有部分氯乙烯單體。因此，為了保證精餾的效率，需要對(duì)塔頂 產(chǎn)品進(jìn)行冷凝操作，然后通過(guò)回流將其送入低沸塔的進(jìn)料。塔頂產(chǎn)品首先通過(guò)7度水進(jìn)行 冷凝，然后尾氣繼續(xù)通過(guò)尾氣冷凝器，利用負(fù)35度鹽水進(jìn)一步使氯乙烯單體凝結(jié)成液態(tài)。 然而，如果尾氣中含有較多的水蒸氣，會(huì)導(dǎo)致尾氣冷凝器出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，最終影響尾氣的冷 凝效率。
[0004] 在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)尾氣冷凝器出現(xiàn)結(jié)冰，會(huì)關(guān)閉負(fù)35度鹽水，利用 尾氣本身的熱量對(duì)尾氣冷凝器進(jìn)行化冰。目前，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)判斷尾氣冷凝效率的方法主要依 靠設(shè)置尾氣溫度上限：如果尾氣溫度超過(guò)此閾值，則可以斷定尾氣冷凝器出現(xiàn)比較嚴(yán)重的 結(jié)冰現(xiàn)象。然而，這種做法并不具有令人滿意的時(shí)效性，并且考慮到實(shí)際溫度測(cè)量值存在的 漂移，也難以合理的確定閾值。因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，難以及時(shí)地檢測(cè)尾氣冷凝器效率的 降低：當(dāng)最終產(chǎn)生報(bào)警時(shí)，尾氣冷凝器可能出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的結(jié)冰現(xiàn)象。
[0005] 針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的目的是基于日常實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，針對(duì)實(shí)際過(guò)程變量測(cè) 量噪聲以及偏移，建立一種實(shí)時(shí)有效的尾氣冷凝效率的在線監(jiān)控與報(bào)警方法，從而能夠及 早發(fā)現(xiàn)尾氣冷凝效率的下降，避免尾氣冷凝器出現(xiàn)過(guò)于嚴(yán)重的結(jié)冰現(xiàn)象。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的：給出聚氯乙烯合成過(guò)程低沸塔尾氣冷凝在線監(jiān)控及報(bào)警方法。本 發(fā)明的特征在于：通過(guò)利用尾氣冷凝器的出口溫度，估計(jì)其變化的趨勢(shì)，并利用導(dǎo)數(shù)信息盡 早檢測(cè)冷凝效率的下降。這是因?yàn)?，如果尾氣冷凝器的效率降低并開始出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，尾氣 的出口溫度會(huì)出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。
[0007] 本發(fā)明的特征在于，所述方法是在上位機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 步驟1.初始化報(bào)警配置數(shù)據(jù)。配置在初始時(shí)刻累計(jì)警告數(shù)量：RLalni(0) = 0。
[0009] 步驟2.利用0PC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取當(dāng)前采樣時(shí)刻的尾氣冷凝器出口溫度T(i)以 及之前連續(xù)Ν個(gè)采樣時(shí)刻的的尾氣冷凝器出口溫度歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，構(gòu)建監(jiān)控窗{T(k)，k= i-N，i-N+1，…i} 〇
[0010] 步驟3.按照如下方式實(shí)時(shí)估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻出口溫度的變化速率D(i):
[0015] 步驟4.按照如下方式更新尾氣溫度的變化趨勢(shì)I；(i):
[0016]
[0017] 步驟5.根據(jù)如下邏輯，產(chǎn)生當(dāng)前時(shí)刻的警告信號(hào)Alm(i) =0:
[0018]
[0019] 步驟6.根據(jù)如下邏輯，更新當(dāng)前時(shí)刻累計(jì)警告數(shù)量RLalni(i):
[0020]
[0021] 步驟7.在線預(yù)警。如果累計(jì)警告數(shù)量RLalni(i)大于n，則為相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)操作人員提 示尾氣冷凝器效率下降的報(bào)警信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的在線監(jiān)控及報(bào)警方法流程圖。
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的在線監(jiān)控及報(bào)警方法在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)的一種方式。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案提供一種聚氯乙烯合成過(guò)程低沸塔尾氣冷凝在線監(jiān)控 及報(bào)警方法，所述方法包括以下步驟：從DCS(DistributedControlSystem)控制系統(tǒng)離線 數(shù)據(jù)采集和處理；離線確定相關(guān)監(jiān)控參數(shù)；利用0PC(0LEforProcessControl)，在線采集 尾氣冷凝器出口溫度，并實(shí)時(shí)估計(jì)尾氣冷凝器出口溫度的變化速率；對(duì)尾氣冷凝器出口溫 度在線監(jiān)控，提前檢測(cè)尾氣冷凝器效率的降低。
[0026] 在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，尾氣冷凝器出口溫度的測(cè)量值具有測(cè)量噪聲。并且，由于實(shí) 際數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度限制，溫度的測(cè)量值的精度只能保留在小數(shù)點(diǎn)后一位。因而，尾氣溫度的 變化趨勢(shì)被淹沒(méi)在測(cè)量噪聲中，并且其變化速率也難以利用尾氣出口溫度的差分（溫度測(cè) 量值相鄰兩個(gè)采樣時(shí)刻之差）準(zhǔn)確地估計(jì)。
[0027] 對(duì)于當(dāng)前時(shí)刻i以及上一時(shí)刻i-Ι的尾氣出口冷凝溫度（T(i)，T(i-l))，在理想 的情況下，也即不存在測(cè)量噪聲或者測(cè)量的偏移的情況下，當(dāng)前時(shí)刻的尾氣出口溫度變化 速率D(i)可以利用相鄰時(shí)刻的差分進(jìn)行計(jì)算：
[0028] D(i) =T(i)-T(i-1)，
[0029] 然而，實(shí)際問(wèn)題在于，在存在測(cè)量噪聲的情況下，利用上式估計(jì)尾氣溫度的變化速 率存在很大的誤差，并且D(i)的計(jì)算值也難以作為低沸塔尾氣冷凝效率的合理預(yù)警參考。
[0030] 對(duì)于具有一定趨勢(shì)變化的時(shí)間序列，其相鄰采樣時(shí)刻的測(cè)量值并不會(huì)具有明顯的 差異。換而言之，T(i)-T(i-1)的數(shù)值應(yīng)該不會(huì)過(guò)大。基于以上的考慮，尾氣出口溫度變化 速率D(i)可以利用以下優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行估計(jì)：
[0031]
[0032] 其中，N為監(jiān)控窗的大小，λ為尾氣溫度變化速率的懲罰因子。上述優(yōu)化問(wèn)題的最 終目標(biāo)是從被噪聲污染的觀測(cè)數(shù)據(jù)T(i)中提取數(shù)據(jù)的本質(zhì)變化趨勢(shì)7>):
[0033]
[0034] 上述優(yōu)化問(wèn)題可以利用最小二乘的方法進(jìn)行求解：