CN104865996A - 一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超临界水反应领域，尤其涉及一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统。能够快速准确控制超临界水反应器的温度，提高所述超临界水反应器的稳定性与安全性。克服了现有技术中难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。本发明实施例提供一种超临界水反应温度控制方法，包括：获取反应器内的温度T，与预设温度Tsp进行偏差比较后，通过整定计算模型获取进入所述反应器内氧气量的参数目标值；检测获得进入所述反应器内的氧气量参数测量值，若所述氧气量参数测量值与所述氧气量参数目标值存在偏差，则根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量。

Description

一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统

技术领域

本发明涉及超临界水反应领域，尤其涉及一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统。

背景技术

超临界水具有类似液体的密度、溶解能力和良好的流动性，又具有类似气体的高的扩散系数和低的粘度，超临界水的特性介于液体与气体之间。例如，超临界水对溶质具有极大的溶解度，能够与各种气体和各种非极性物质如己烷、苯等有机物完全互溶，再例如，超临界水传质速率极高，在氧化/气化反应中为均相反应，反应速率快、时间短，超临界水处理技术就是利用超临界水的特点，将有机物在超临界水中与氧化剂发生自热反应，将有机物彻底分解为无毒无害的二氧化碳、水等物质予以排放，减少环境污染。

所述超临界水一般为温度高于450℃，压力高于22MPa条件下的水，在有机物进行氧化反应进行分解的过程中，氧化剂的流量对所述超临界水反应的热量变化起主要作用，维持稳定的反应温度是保证超临界水处理反应器的正常与安全运行的前提，目前，为了维持所述超临界水处理反应器的温度稳定，通常通过控制超临界水反应器中的温度来实现，然而，随着超临界水反应器内物料流量的变化，超临界水反应器内温度随之发生变化，这时，通过控制进入所述超临界水反应器内的氧化剂流量来调节所述超临界水反应器的温度，使得所述超临界水反应器内的温度控制不及时，具有极大的滞后性，以及氧气回路中所受的外部干扰较大，进而使得超临界水反应器内温度波动范围较大，难以保证所述超临界水反应器的稳定性与安全性。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统，能够准确控制所述超临界水反应器的温度，减小所述温度的波动范围，提高所述超临界水反应器的稳定性与安全性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应温度控制方法，包括：

获取反应器内的温度T，与预设温度Tsp进行偏差比较后，通过整定计算模型获取进入所述反应器内氧气量的参数目标值；

检测获得进入所述反应器内的氧气量参数测量值，若所述氧气量参数测量值与所述氧气量参数目标值存在偏差，则根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量。

优选的，所述整定计算模型为ΔT＝kx+b，其中，所述ΔT为温度偏差值，x为进入所述反应器内的氧气量参数目标值，所述k与b为任何一工况下的拟合值。

进一步优选的，所述根据所述参数目标值调节进入所述反应器内的氧气量包括：调节用于控制氧气量的阀门开度。

可选的，所述根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量之后，所述反应器内的温度在1min内回复到所述预设温度Tsp±5℃之内。

优选的，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

另一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应温度控制装置，包括：

第一控制器以及与所述第一控制器串联的第二控制器，

所述第一控制器用于获取所述反应器内的温度，并与所述第一控制器的预设温度进行偏差比较后，通过整定计算获取进入所述反应器内的氧气量的参数目标值；

所述第二控制器用于接收所述氧气量的参数目标值，并与检测到的所述进入反应器内的氧气量的参数测量值进行偏差比较，调节所述进入反应器内的氧气量。

优选的，所述第一控制器还包括温度检测部件，所述温度检测部件用于检测所述反应器内的温度。

进一步优选的，所述第二控制器还包括：氧气量的参数检测部件，所述氧气量参数检测部件用于检测进入所述反应器内的氧气量参数测量值。

可选的，所述第二控制器还包括氧气量控制阀，所述氧气量控制阀用于调节所述进入反应器内的氧气量。

优选的，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

进一步优选的，所述氧气量的参数检测部件包括氧气流量计或者氧气压力表。

再一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应器系统，包括：

反应器以及如上述所述的超临界水反应温度控制装置。

本发明实施例提供的一种超临界水反应温度控制方法及装置以及超临界水反应器系统，通过引入氧气量控制参数，根据反应器内的温度与任何一工况下的反应器内的预设温度进行偏差比较，输出为所述氧气量的参数目标值，用于对进入所述反应器内的氧气量进行实时控制，能够及时对进入反应器内的氧气量进行控制，进而减小反应器内温度的波动范围，提高反应器运行的稳定性与安全性。克服了现有技术中单回路控制难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得系统抗干扰能力差，导致所述反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种超临界水反应的工艺流程图；

图2为现有技术提供的一种超临界水反应温度控制装置；

图3为本发明实施例提供的一种超临界水反应温度控制装置；

图4为本发明实施例提供的另一种超临界水反应温度控制装置；

图5为本发明实施例提供的再一种超临界水反应温度控制装置；

图6为本发明实施例提供的一种超临界水反应器系统。

具体实施方式

现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所涉及的材料均可以通过商业途径或通过申请人获取。

一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应温度控制方法，包括：

获取反应器内的温度T，与预设温度Tsp进行偏差比较后，通过整定计算模型获取进入所述反应器内氧气量的参数目标值；

检测获得进入所述反应器内的氧气量参数测量值，若所述氧气量参数测量值与所述氧气量参数目标值存在偏差，则根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量。

本发明实施例提供的一种超临界水反应温度控制方法，通过引入氧气量控制参数，根据反应器内的温度与任何一工况下的反应器内的预设温度进行偏差比较，输出为所述氧气量的目标值，用于对进入所述反应器内的氧气量进行实时控制，能够及时对进入反应器内的氧气量进行控制，进而减小反应器内温度的波动范围，提高反应器运行的稳定性与安全性。克服了现有技术中单回路控制难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得系统抗干扰能力差，导致所述反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。

其中，对所述整定计算模型不做限定，可以为计算机模拟而获得的公式计算模型，也可以为计算机控制程序代码，所述代码对应各自的运算程序，根据所述氧气量参数目标值与所述温度偏差的关系对所述进入反应器内的氧气量进行迅速准确调节。

优选的，所述整定计算模型为ΔT＝kx+b，其中，所述ΔT为温度偏差值，x为进入所述反应器内的氧气量参数目标值，所述k与b为任何一工况下的拟合值。

进一步优选的，所述根据所述参数目标值调节进入所述反应器内的氧气量包括：调节用于控制氧气量的阀门开度。具体为：当所述参数目标值大于所述参数测量值时，调大所述氧气量的阀门开度，使得所述进入所述反应器内的氧气量能够使得所述反应器内的温度尽快回复至所述预设温度，反之，则调小所述氧气量的阀门开度；通过上述操作，能够克服氧气回路中的外部干扰，减小反应器内的温度波动范围。

为了进一步减小所述反应器内的温度波动范围，保持所述反应器运行的稳定性与安全性，优选的，所述根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量之后，所述反应器内的温度在1min内回复到所述预设温度Tsp±5℃之内。

其中，对所述氧气量的参数不做限定，只要能够直观地表现所述氧气量变化值即可，通常，可以采用氧气流量为所述氧气量的参数，也可以采用氧气压力作为所述氧气量的参数，优选的，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

例如，采用氧气流量作为氧气量的参数时，通过控制所述氧气的流量变化来控制进入所述反应器内的氧气量，进而对温度进行调节；采用氧气压力作为氧气量的参数时，通过控制所述氧气的压力变化来控制进入所述反应器内的氧气量，进而对温度进行调节。其中，所述氧气的流量可通过氧气流量计进行检测，所述氧气的压力可通过氧气压力表进行检测。

另一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应温度控制装置，参见图3，包括：

第一控制器1以及与所述第一控制器1串联的第二控制器2，

所述第一控制器1用于获取所述反应器内的温度，并与所述第一控制器1的预设温度进行偏差比较后，通过整定计算获取进入所述反应器内的氧气量的参数目标值；

所述第二控制器2用于接收所述氧气量的参数目标值，并与检测到的所述进入反应器内的氧气量的参数测量值进行偏差比较，调节所述进入反应器内的氧气量。

本发明实施例提供的一种超临界水反应温度控制装置，通过引入氧气量控制参数，根据反应器内的温度与任何一工况下的反应器内的预设温度进行偏差比较，输出为所述氧气量的目标值，用于对进入所述反应器内的氧气量进行实时控制，能够及时对进入反应器内的氧气量进行控制，进而减小反应器内温度的波动范围，提高反应器运行的稳定性与安全性。克服了现有技术中单回路控制难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得系统抗干扰能力差，导致所述反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。

其中，对所述第一控制器1的检测与计算整定结构不做限定，例如，所述第一控制器1可以为检测与计算整定结构为一体的控制器，也可以为检测与计算整定结构分离的控制器。

优选的，参见图4，所述第一控制器1还包括温度检测部件11，所述温度检测部件11用于检测所述反应器内的温度。所述温度检测部件11将所获取的反应器内的温度输送给所述第一控制器1的计算整定结构进行计算整定。

其中，所述温度检测部件11不做限定，可以为设置于所述第一控制器1上的温度显示器，所述温度显示器与所述反应器内为电连接，用于检测所述反应器的温度，并显示在所述第一控制器1上；也可以为与所述反应器连接的温度传感器，所述温度传感器获取所述反应器内的温度，并将所述温度输送给所述第一控制器1用于整定计算。

对所述第二控制器2的结构也不做限定，可以为整体独立的结构，即集成电路所组成的控制器，所述控制器具有检测所述进入所述反应器的氧气量的功能，并且能够通过电路控制进入所述反应器的氧气量，优选的，所述第二控制器2还包括：氧气量的参数检测部件21，所述氧气量参数检测部件21用于检测进入所述反应器内的氧气量参数测量值。

其中，对所述氧气量的参数检测部件21不做限定，只要能够直观地表现所述氧气量变化值即可。

进一步优选的，所述第二控制器1还包括氧气量控制阀22，所述氧气量控制阀22用于调节所述进入反应器内的氧气量。

其中，对所述氧气量的参数不做限定，只要能够直观地表现所述氧气量变化值即可，通常，可以采用氧气流量为所述氧气量的参数，也可以采用氧气压力作为所述氧气量的参数，优选的，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

进一步优选的，参见图4、图5，所述氧气量的参数检测部件21包括氧气流量计211或者氧气压力表212。

本发明一实施例中，采用所述氧气流量作为所述氧气量的参数时，随着工况的变化，参见图4，所述换热器中温度越来越高，需要调整所述反应器内的温度，所述第一控制器1中的温度检测器11获取所述反应器内的温度，所述第一控制器1将所述温度测量值与预设温度进行偏差比较，并根据整定计算模型获得需要进入所述反应器内的氧气流量目标值，并将所述氧气流量目标值输送给所述第二控制器2，所述第二控制器2获取所述氧气流量计211测量的所述进入反应器内的氧气流量值，与所述氧气流量目标值进行偏差比较后，对所述氧气量调节阀22开度进行调节，对进入所述反应器内的氧气量进行及时迅速的控制，减少所述反应器内温度的波动范围，提高所述反应器运行的稳定性与安全性。

本发明一实施例中，采用所述氧气压力作为所述氧气量的参数时，随着工况的变化，参见图5，所述换热器中温度越来越高，需要调整所述反应器内的温度，所述第一控制器1中的温度检测器11获取所述反应器内的温度，所述第一控制器1将所述温度测量值与预设温度进行偏差比较，并根据整定计算模型获得需要进入所述反应器内的氧气压力目标值，并将所述氧气压力目标值输送给所述第二控制器2，所述第二控制2器获取所述氧气压力表212测量的所述进入反应器内的氧气输出压力值，与所述氧气压力目标值进行偏差比较后，对所述氧气量调节阀22开度进行调节，对进入所述反应器内的氧气量进行及时迅速的控制，减少所述反应器内温度的波动范围，提高所述反应器运行的稳定性与安全性。

再一方面，本发明实施例提供一种超临界水反应器系统，参见图6包括：

反应器3以及如上述所述的超临界水反应温度控制装置100。

本发明实施例提供的一种超临界水反应器系统，通过引入氧气量控制参数，根据反应器1内的温度与任何一工况下的反应器内的预设温度进行偏差比较，输出为所述氧气量的目标值，用于对进入所述反应器1内的氧气量进行实时控制，能够及时对进入反应器1内的氧气量进行控制，进而减小反应器1内温度的波动范围，提高反应器1运行的稳定性与安全性。克服了现有技术中单回路控制难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得系统抗干扰能力差，导致所述反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。

其中，所述反应器1可以为多个，当所述反应器1为多个时，所述超临界水反应温度控制装置100可与所述多个反应器1分别电连接，各组电连接分别对各个反应器1内的温度分别进行控制。或者，所述每一个反应器1的向所述超临界水反应温度控制装置100输送信号时携带标识信号，使得所述超临界水反应温度控制装置100能够对所对应的反应器内温度进行分别调节。

具体实施方式

以下，本发明实施例分别通过对照例和实施例对本发明的技术效果进行说明。这些实施例仅是为了具体说明本发明而提出的示例，本领域技术人员可以知道的是本发明的范围不受这些实施例、对照例以及试验例的限制。

参见图1，为本发明实施例的工艺流程图，具体为：

在某工艺条件下，将工艺物料经高压泵泵入换热器中，所述反应器中反应完毕的高温产物也进入所述换热器，与所述工艺物料交换热量，结果是对所述工艺物料进行预热，而所述反应完的高温产物被冷却进入后续工艺，所述工艺物料被预热后与高压氧气一同进入所述反应器进行反应，这样不断循环。

由于在不同的工艺条件下，反应所需的温度都不同，并且随着工况的改变，需要对所述反应器内的温度进行实时调节，以保证超临界水反应器运行的稳定性与安全性。

对照例：

所述对照例采用单回路控制方法对进入所述反应器内的氧气量进行控制。

参见图2，为所述超临界水反应温度的单回路控制装置，所述单回路控制装置只包含温度控制器4，随着工况的变化，参见图1，所述换热器中的温度不断升高，需要调整氧气的流量，这时，参见图2，只能通过调节所述氧气量调节阀22来改变进入所述反应器内的氧气量，以改变所述反应器内的温度，由于所述单回路控制装置具有极大的滞后性，调节氧气量调节阀22开度具有极大的局限性，容易造成极大的干扰，使得所述反应器内的温度波动范围较大，难以迅速准确地控制所述反应器内的温度，使得所述反应器运行的稳定性与安全性差。

实施例1

所述实施例1采用第一控制器与第二控制器串联的控制方法对进入所述反应器内的氧气流量进行控制。

参见图4，为本发明实施例提供的所述超临界水反应温度控制装置，随着工况的变化，参见图1，所述换热器中的温度不断升高，需要调整氧气的流量，这时，参见图4，通过所述装置的串级控制来对所述反应器内的温度进行实时调节，具体为：所述第一控制器1获取温度检测值，与所述预设温度进行偏差比较后，通过整定计算获得这时需要进入所述反应器内的氧气量的流量目标值，并将所述氧气量的流量目标值输送给所述第二控制器2，所述第二控制器2接收所述氧气流量计211测量的氧气流量值，与所述氧气量的流量目标值进行整定计算，对所述氧气量的调节阀22阀门开度进行调节，能够快速准确控制进入所述反应器内的氧气量，使得所述反应器内的温度波动范围减小，在1min内回复到所述预设温度±5℃。

实施例2

所述实施例2采用第一控制器1与第二控制器2串联的控制方法对进入所述反应器内的氧气压力进行控制。

参见图2，为本发明实施例提供的所述超临界水反应温度控制装置，所述控制过程与所述实施例1基本相同，唯一不同的是，所述第二控制器接收到的是氧气压力表222所获得的氧气压力值，所述氧气压力值与所述氧气流量值能够相互转化，只是实现方式不同而已，在此不再赘述。

通过上述对照例与实施例，我们得出：引入氧气量控制参数，根据反应器内的温度与任何一工况下的反应器内的预设温度进行偏差比较，输出为所述氧气量的参数目标值，用于对进入所述反应器内的氧气量进行实时控制，能够及时对进入反应器内的氧气量进行控制，进而减小反应器内温度的波动范围，提高反应器运行的稳定性与安全性。克服了现有技术中单回路控制难以规避氧气回路中所受的外部干扰，使得系统抗干扰能力差，导致所述反应器中温度的波动范围大，以及反应器运行稳定性及安全性差的缺陷。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种超临界水反应温度控制方法，其特征在于，包括：

获取反应器内的温度T，与预设温度Tsp进行偏差比较后，通过整定计算模型获取进入所述反应器内氧气量的参数目标值；

检测获得进入所述反应器内的氧气量参数测量值，若所述氧气量参数测量值与所述氧气量参数目标值存在偏差，则根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整定计算模型为ΔT＝kx+b，其中，所述ΔT为温度偏差值，x为进入所述反应器内的氧气量参数目标值，所述k与b为任何一工况下的拟合值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数目标值调节进入所述反应器内的氧气量包括：调节用于控制氧气量的阀门开度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数目标值调节所述进入反应器内的氧气量之后，所述反应器内的温度在1min内回复到所述预设温度Tsp±5℃之内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

6.一种超临界水反应温度控制装置，其特征在于，包括：

第一控制器以及与所述第一控制器串联的第二控制器；

所述第一控制器用于获取所述反应器内的温度，并与所述第一控制器的预设温度进行偏差比较后，通过整定计算获取进入所述反应器内的氧气量的参数目标值；

所述第二控制器用于接收所述氧气量的参数目标值，并与检测到的所述进入反应器内的氧气量的参数测量值进行偏差比较，调节所述进入反应器内的氧气量。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一控制器还包括温度检测部件，所述温度检测部件用于检测所述反应器内的温度。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二控制器还包括：氧气量的参数检测部件，所述氧气量参数检测部件用于检测进入所述反应器内的氧气量参数测量值。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二控制器还包括氧气量控制阀，所述氧气量控制阀用于调节所述进入反应器内的氧气量。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述氧气量的参数包含氧气流量或者氧气压力。

11.根据权利要求6-10任一项所述的装置，其特征在于，所述氧气量的参数检测部件包括氧气流量计或者氧气压力表。

12.一种超临界水反应器系统，其特征在于，包括：

反应器以及如权利要求6-11任一项所述的超临界水反应温度控制装置。