CN104076795B - 工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔。该方法包括：步骤1，设定计算周期以及理论运行效率；步骤2，实时获取工艺塔的产量、能源消耗；步骤3，根据工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算工艺塔的当前时刻运行效率；步骤4，计算当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，得到运行效率偏差值；步骤5，判断运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果运行效率偏差值大于第一阈值，则计算工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值。利用本发明可以对化工生产装置中的重要环节工艺塔的运行效率进行实时监测和评价，从而克服了现有技术中仅能对工艺塔运行状态进行监测的缺陷。

Description

工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔。

背景技术

化工生产过程中，可提供气(或汽)-液，液液两相之间进行直接接触的机会，达到相际传热，传质的目的，又能使接触之后的两相及时分开，互不夹带的设备称之为塔或者工艺塔。塔设备是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。常见的可在塔设备中完成的单元操作有精馏、吸收、解析、萃取、反应等，因此塔设备又分为精馏塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反应塔等。鉴于塔设备在整个化工生产过程中的重要性，对其工作状态的监控和运行效率的分析至关重要。

图1示出了现有技术中的对工艺塔设备运行状态进行实时监控的示意图。如图1所示，原料由原料进口A进入工艺塔1，气相产品由塔顶经气相出口B排出，液相产品则由塔底经液相出口C排出进入后续工艺流程，热媒(蒸汽或导热油)由热媒进口D进入工艺塔1，从而对原料进行加热，并在换热结束后由出口E流出。

进一步地，工艺塔1的温度检测点分布如图1中的附图标记2至8所示，进料流量检测点如图1中的附图标记9所示，气相产品流量和液相产品流量检测点分别如图1中的附图标记10和11所示，热媒用量检测点如图1中的附图标记12所示。上述各检测点2至12的采样数据均实时传输至离散控制系统13(DCS)进行数据显示，从而实现对工艺塔运行状态的实时监控。

目前我国大部分化工装置中对于工艺塔的工作状态监控仅限于在DCS中完成，受DCS功能所限，这种监控仅能够反映目前工艺塔的运行现状，无法完成运行效率系统性计算并生成对化工生产具有整体指导意义的相关诊断报告。

基于上述原因，需要提供一种实时在线评价方法，基于实时数据库对工艺塔的运行效率进行评估，对能量消耗如何、塔板温度分布如何等问题提供数据分析结果和解决方案，目的是通过提高工艺塔的运行效率从而提高整个装置的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在线对工艺塔的性能进行评估以对生产进行实时指导的工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔。

为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种工艺塔运行效率的实时评价方法，包括：步骤1，设定计算周期以及理论运行效率；步骤2，实时获取工艺塔的产量、能源消耗和各层的塔板温度；步骤3，根据工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算工艺塔的当前时刻运行效率；步骤4，计算当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，得到工艺塔的运行效率偏差值；步骤5，判断运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果运行效率偏差值大于第一阈值，则计算工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值；步骤6，发出报警以提示工艺塔处于非经济运行状态。

进一步地，当前时刻运行效率是计算周期内的全部产量与能源消耗之比。

进一步地，全部产量是指塔顶和塔底的全部产品产量。

进一步地，理论运行效率、或理论能源消耗、或理论塔板温度是将产量视为生产负荷而得到的。

进一步地，第一阈值设定为在产量下的理论运行效率的2％。

进一步地，步骤5还包括：生成工艺塔的运行效率评测和分析报告；步骤6还包括：自动推送报告。

作为本发明的第二个方面，提供了一种工艺塔运行效率的实时评价装置，包括：参数获取模块，用于实时获取工艺塔的产量、能源消耗和各层的塔板温度；运行效率计算模块，用于根据工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算工艺塔的当前时刻运行效率和理论运行效率；运行效率偏差值计算模块，用于计算当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，并将该差值作为工艺塔的运行效率偏差值；处理模块，用于判断运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果运行效率偏差值大于第一阈值，则计算工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值；报警模块，用于发出报警以提示工艺塔处于非经济运行状态。

进一步地，处理模块还包括报告生成模块，用于生成工艺塔的运行效率评测和分析报告；报警模块还包括报告推送模块，用于自动推送报告。

作为本发明的第三个方面，提供了一种工艺塔，包括上述的装置。

利用本发明可以对化工生产装置中的重要环节工艺塔的运行效率进行实时监测和评价，从而克服了现有技术中仅能对工艺塔运行状态进行监测的缺陷。

附图说明

图1示意性示出了现有技术中的工艺塔设备的示意图；

图2示意性示出了本发明中的工艺塔运行效率的实时评价方法的流程图；

图3示意性示出了本发明中的工艺塔运行效率的实时评价装置的示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明中，术语“运行效率”是一个评价指标，是工艺塔的产出与消耗的比率，典型地是产量和能源消耗之间的比率，还可以是单位时间或者预设时间段内的产出。术语“计算周期”是一设定时间段，以该时间段内的总产出和总消耗来评价运行效率，例如以秒、分钟、小时甚至天为单位。术语“理论运行效率”是这样一个预设运行效率，是指工艺塔设计产能与该设计产能下理论能源消耗之间的比值。术语“理论能源消耗”是指工艺塔在不同产出量的情况下、根据化学反应方程式计算所得的能源消耗量。

本发明基于工艺塔实时运行的工作状态信息，首先，判断化工装置是否处于正常开车状态下；第二，获取工艺塔的产量、能源消耗、各层塔板温度。这样，便可根据所获取数据，在设定的计算周期内实时计算运行效率，当计算出的运行效率低于该工艺塔处于经济运行状态下的运行效率时，触发报警信号并得到当前时刻该工艺塔能量消耗、塔板温度分布与处于经济运行状态时能量消耗、塔板温度分布的差异，从而对工艺塔的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估。

作为本发明的第一方面，请参考图2，提供了一种工艺塔运行效率的实时评价方法，包括：

步骤1，设定计算周期以及理论运行效率；

步骤2，实时获取工艺塔的产量、能源消耗和可选地各层的塔板温度；

步骤3，根据工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算工艺塔的当前时刻运行效率；

步骤4，计算当前时刻运行效率和理论运行效率之间的差值，得到运行效率偏差值；

步骤5，判断运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果运行效率偏差值大于第一阈值，则计算工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及可选地各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值，从而得到所述工艺塔的温度分布差值。

步骤6，发出报警以提示工艺塔处于非经济运行状态。

本发明的上述技术方案可以根据实时获得的当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，得到运行效率偏差值。进一步地，将该运行效率偏差值与预定设定的第一阈值进行比较，从而根据比较结果，判断工艺塔是否处于非经济运行状态。此外，还可以在判断出工艺塔处于非经济运行状态时，及时向操作人员发出报警，以使其进行相应的处理和操作。

可见，利用本发明可以对化工生产装置中的重要环节工艺塔的运行效率进行实时监测和评价，从而克服了现有技术中仅能对工艺塔运行状态进行监测的缺陷。因此，本发明可以对工艺塔的工作状态进行实时的、有意义的监控，同时对其运行效率进行实时评估，能够第一时间发现问题从而避免由于反应塔工作不佳造成的生产效率下降、产品成本上升。

优选地，当前时刻运行效率是计算周期内的全部产量与能源消耗之比。这样，通过计算工艺塔在所述计算周期内的全部产量与能源消耗之比，就可以得到所述工艺塔的当前时刻运行效率。显然，本领域技术人员也可采用其它常规的方式，而不限于本发明中的所述方式。例如，当前时刻运行效率还可以单位时间的处理量、单位能源的处理量来表征。优选地，全部产量是指塔顶和塔底的全部产品产量。

优选地，理论运行效率、或理论能源消耗、或理论塔板温度是将产量视为生产负荷而得到的。也就是说，在计算理论运行效率、或理论能源消耗、或理论塔板温度时，将产量视为生产负荷，在此生产负荷条件下进行相应的计算。显然，本领域技术人员也可采用其它方式获得理论运行效率或者理论能源消耗，例如通过单位时间的产量或者能耗来评价。

在一个优选的实施例中，在步骤2之前还包括：获取化工装置实时运行状态信息，并根据该信息判断化工装置是否处于正常开车状态，如果处于正常开车状态，则执行步骤2。

优选地，本方法还包括设定第一阈值的步骤。通过本步骤，为工艺塔运行效率判断提供基准偏差值。优选地，第一阈值设定为在相应产量下的理论运行效率的2％。当实时计算所得的运行效率偏差值大于第一阈值时，表明工艺塔已经处于非经济运行状态。

优选地，本方法还包括设定塔理论运行效率、理论能耗和理论塔板温度的步骤。通过本步骤，可以为工艺塔运行效率分析提供基准值。

例如，可根据所获取的工艺塔塔顶和塔底全部产品产量的实时数据，确定该生产负荷条件下的理论运行效率；可根据所获取工艺塔的塔顶和塔底全部产品产量的实时数据，确定该生产负荷条件下工艺塔理论能耗；还可根据所获取工艺塔塔顶和塔底全部产品产量的实时数据，确定该生产负荷条件下工艺塔各层的塔板温度理论值。

优选地，步骤5还包括：生成工艺塔的运行效率评测和分析报告；步骤6还包括：自动推送报告。例如，可以推送给工艺工程师用于分析问题，特别地，报告可以发送至电子邮箱、智能设备终端等。

作为本发明的第二方面，请参考图3，提供了一种工艺塔运行效率的实时评价装置，其用于实施所述的方法，包括：参数获取模块，用于实时获取工艺塔的产量、能源消耗和各层的塔板温度；运行效率计算模块，用于根据工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算工艺塔的当前时刻运行效率和理论运行效率；运行效率偏差值计算模块，用于计算当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，并将该差值作为工艺塔的运行效率偏差值；处理模块，用于判断运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果运行效率偏差值大于第一阈值，则计算工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值；报警模块，用于发出报警以提示工艺塔处于非经济运行状态。

优选地，处理模块还包括报告生成模块，用于生成工艺塔的运行效率评测和分析报告；报警模块还包括报告推送模块，用于自动推送报告。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、单元、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、单元、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明的范围。

作为本发明的第三方面，提供了一种工艺塔，包括上述的装置。

例如，在一个可实施的实施例中，本发明可在实时数据库系统中，通过其与DCS控制单元的接口实现实时评价装置开停车判断标志、工艺塔的产量、能源消耗、各层塔板温度的获取与存储，通过实时数据库系统计算单元实现工艺塔运行效率评价指标实时计算，从而实现通过报表动态显示分析结果和报警。

总之，本发明基于装置实时运行的状态信息判断装置处于正常开车状态下，获取工艺塔的产量、能源消耗、各层塔板温度。这样，便可根据所获取数据，在设定的计算周期内实时计算运行效率评价指标，当所计算评价指标低于该工艺塔处于经济运行状态时指标，触发报警信号，从而对工艺塔的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种工艺塔运行效率的实时评价方法，其特征在于，包括：

步骤1，设定计算周期以及理论运行效率、理论能耗和理论塔板温度；

步骤2，实时获取工艺塔的产量、能源消耗和各层的塔板温度；

步骤3，根据所述工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算所述工艺塔的当前时刻运行效率；

步骤4，计算所述当前时刻运行效率和理论运行效率之间的差值，得到运行效率偏差值；

步骤5，判断所述运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果所述运行效率偏差值大于该第一阈值，则计算所述工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值，其中，理论塔板温度是根据所获取工艺塔塔顶和塔底全部产品产量的实时数据而确定的，

其中，所述当前时刻运行效率是所述计算周期内的全部产量与能源消耗总量之比，或者物料处理总量与能源消耗总量之比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤6：发出报警以提示所述工艺塔处于非经济运行状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全部产量是指塔顶和塔底的全部产品产量。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述步骤5还包括：生成所述工艺塔的运行效率评测和分析报告；

所述步骤6还包括：自动推送所述报告。

5.一种工艺塔运行效率的实时评价装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于实时获取工艺塔的产量、能源消耗和各层的塔板温度；

运行效率计算模块，用于根据所述工艺塔的产量、能源消耗及计算周期，计算所述工艺塔的当前时刻运行效率和理论运行效率；

运行效率偏差值计算模块，用于计算所述当前时刻运行效率和理论运行效率的差值，并将该差值作为所述工艺塔的运行效率偏差值；

处理模块，用于判断所述运行效率偏差值与设定的第一阈值之间的大小关系，如果所述运行效率偏差值大于所述第一阈值，则计算所述工艺塔的当前时刻能源消耗与理论能源消耗之间的能源消耗偏差值、以及各层的当前时刻塔板温度与理论塔板温度之间的塔板温度偏差值。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括报警模块，用于发出报警以提示所述工艺塔处于非经济运行状态。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述处理模块还包括报告生成模块，用于生成所述工艺塔的运行效率评测和分析报告；

所述报警模块还包括报告推送模块，用于自动推送所述报告。

8.一种工艺塔，其特征在于，包括权利要求6或7所述的装置。