CN115738923A - 用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置、使用其的制备系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置，包含前馈性能控制器和前馈逆流保护控制器，前馈性能控制器配置为当接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制，前馈逆流保护控制器配置为当接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，并且在检测到逆流时使所述空压机执行安全运行动作。本发明还提供包含多反应器的马来酸酐制备系统及其运行方法。本发明可以实现用单个空压机为多个马来酸酐反应器供应空气。

Description

用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置、使 用其的制备系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及马来酸酐生产领域，更具体地，涉及一种用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置、使用其的制备系统及其运行方法。

背景技术

马来酸酐是一种重要的基础有机化工原料，广泛应用于多种化工品的生产。目前，马来酸酐的主要工业生产方法包括苯法和正丁烷法。苯法是以苯与空气的混合气体为原料，在催化剂的作用下将苯氧化并转化为马来酸酐。正丁烷法是以正丁烷与空气的混合气体为原料，在催化剂的作用下将正丁烷氧化并转化为马来酸酐。我国马来酸酐此前主要采用苯法生产，但由于正丁烷法在原料、环保、效率和成本等方面的优点，近年来我国正丁烷法生产马来酸酐的产能不断增加。

苯法和正丁烷法均以空气作为原料之一。在马来酸酐工厂中，需使用空压机将空气加压后送风至马来酸酐反应器中用于氧化反应。

无论是在苯法中还是在正丁烷法中，最为广泛应用的马来酸酐反应器都是轴向列管式固定床反应器。轴向列管式固定床反应器由大量列管组成，并且使用熔盐实现换热。由于马来酸酐生成反应是一种对反应条件变化具有高敏感性的反应，因此马来酸酐生产的顺利进行和产品质量非常依赖于反应器中物料和温度的径向均匀性。然而，随着反应器直径的增大，对反应器径向上的物料均匀性和温度均匀性的控制难度不断上升。因此，为了保证反应顺利进行和马来酸酐品质，马来酸酐反应器的直径受到限制，难以进一步扩大。

由于单个马来酸酐反应器的最大直径受到限制，所以流体经过反应器的流体面积也受到限制，进而对催化剂的床层高度提出了更高要求。工业化的马来酸酐反应器的催化剂床层的高径比大，反应流体流过催化剂床层时的压降高，从而需要更高的空压机出口压力。由于上述高敏感性，所以空压机的供气(也称作送风)在保持高压的同时还需要保持非常稳定，否则可能导致反应异常甚至终止。上述供气要求对用于马来酸酐反应器的空气供应装置提出了高要求。

此外，也由于单个马来酸酐反应器的最大直径受到限制，所以在马来酸酐工厂中，为了达到更高的设计产量，可能需要建设多个马来酸酐反应器。在此前的马来酸酐工厂项目设计中，为了保证高压送风稳定性，为每个马来酸酐反应器单独配备一台空压机送风。在这样的设计中，空压机与马来酸酐反应器的连接关系单一，而且操作策略简单。空压机排气口与马来酸酐反应器的空气入口直连。在生产中，在正常工况下空压机保持稳定送风，而当遇到突发的异常工况时，空压机可以快速降低送风压力或彻底停机以避免事故发生。

随着空压机技术的不断发展，出现了送风压力更高且仍能保持送风稳定性的空压机。本发明的发明人意识到，空压机已具有同时为两个甚至更多个马来酸酐反应器供气的送风能力。因此，从减少装置成本的角度考虑，两个甚至更多个马来酸酐反应器可以共用同一台空压机。

为了在实际生产中实现用单一空压机为多个马来酸酐反应器送风，需要对空气供应装置进行结构和运行方法的改进。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置，所述空气供应装置包括：

轴流式空压机，其设置有静叶、防喘振阀和止回阀；

静叶控制器，其基于目标排气压力和/或流量反馈控制静叶角度；

防喘振阀控制器，其基于所述空压机的防喘振线反馈控制防喘振阀开度；

前馈性能控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制；和

前馈逆流保护控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，并且在检测到逆流时使所述空压机执行安全运行动作，

其中，所述跳车应急控制包括：前馈控制所述防喘振阀开度，和改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量，

所述安全运行动作包括：减小静叶角度，增加防喘振阀开度，和助关止回阀。

可选地，所述空气供应装置还包括：

排气压力传感器；

喉部差压传感器；和

任选的排气流量传感器，

其中，所述静叶控制器根据所述排气压力传感器或排气流量传感器的测量值进行其反馈控制，

所述防喘振阀控制器根据所述排气压力传感器和喉部差压传感器的测量值进行其反馈控制，

所述静叶控制器和所述防喘振阀控制器为内嵌PID算法的控制器。

可选地，所述空气供应装置还包括：

空气进气管道，所述空气进气管道的进气端与空气源流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；

尾气回收管道，所述尾气回收管道的进气端与所述马来酸酐反应器下游流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；和

防喘振阀放气回流管道，所述防喘振阀放气回流管道的进气端与所述防喘振阀的排气口流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通，

并且所述空压机具有轴端密封结构。

可选地，所述空气供应装置还包含电动机、汽轮机、齿轮箱和离合器，所述电动机的转轴通过齿轮箱与所述空压机的转轴耦合，所述汽轮机的转轴通过离合器可脱开地与所述空压机的转轴耦合。

在另一个方面，本发明提供一种包含多反应器的马来酸酐制备系统，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包含：

多个马来酸酐反应器，和

上述空气供应装置，所述空气供应装置的空压机出口管道与所述多个马来酸酐反应器的反应器入口管道流体连通，使得所述多个马来酸酐反应器并联在所述空压机的下游。

可选地，所述空气供应装置是上述包含尾气回收管道的空气供应装置。

进一步可选地，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括在所述马来酸酐反应器下游的吸收塔，

其中，所述尾气回收管道的进气端与所述吸收塔的塔顶流体连通。

可选地，所述空气供应装置是上述包含汽轮机的空气供应装置，并且

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括蒸汽产生装置，

其中，所述蒸汽产生装置配置为向所述汽轮机提供蒸汽。

在又一个方面，本发明提供一种上述包含多反应器的马来酸酐制备系统的运行方法，所述运行方法包括：

当所述多个马来酸酐反应器运行时，所述静叶控制器基于目标排气压力和/或流量并根据测量值反馈控制静叶角度，并且所述防喘振阀控制器基于所述空压机的防喘振线并根据测量值反馈控制防喘振阀开度；

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个跳车时，所述前馈性能控制器接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动所述跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制，其中，所述跳车应急控制包括：

i)根据剩余运行的马来酸酐反应器的个数，将所述防喘振阀快开至第一开度，并且改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量；

ii)将防喘振阀从所述第一开度减小，随后等待静叶角度稳定；

iii)重复操作ii)，直至防喘振阀关闭，

并且，所述运行方法还包括：

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个超压时，所述前馈逆流保护控制器接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，检测是否发生逆流，并根据情况进行以下动作：

当不发生逆流时，保持检测；并且

当发生逆流时，执行所述安全运行动作，并再次检测是否发生逆流，如果仍发生逆流，执行空压机停机。

可选地，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是上述包含蒸汽产生装置的包含多反应器的马来酸酐制备系统，其中所述电动机的功率不足以拖动全部马来酸酐反应器运行时的空压机负荷；并且

所述运行方法还包括：

a)当所述空压机发生甩负荷时，执行所述安全运行动作，并且使所述汽轮机联锁停机；

b)当所述电动机运行但所述汽轮机发生停机时，检测汽轮机停机时的静叶角度；若静叶角度对应空压机负荷能够由电动机单独拖动，则由电动机继续拖动空压机运行；若静叶角度对应空压机负荷不能够由电动机单独拖动，则空压机执行所述安全运行动作，并且在执行所述安全运行动作后，检测防喘振阀开度和电动机电流；若防喘振阀未全开且电动机电流超过额定值，则将空压机停机；

c)当空压机或电动机出现了联锁信号时，使所述汽轮机停机。

可选地，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是上述包含汽轮机的包含多反应器的马来酸酐制备系统，并且

所述运行方法还包括：

采用转速控制模式降低汽轮机转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否切出成功，并且若切出成功关闭汽轮机；和

采用转速控制模式提高汽轮机的转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否投入成功，并且若投入成功将转速控制模式变为负荷加载控制模式。

可选地，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是上述包含蒸汽产生装置的包含多反应器的马来酸酐制备系统，并且

所述运行方法还包括：

当存在开工蒸汽时，使用所述开工蒸汽驱动所述汽轮机，带动所述空压机和所述电动机共同升速，其中所述汽轮机处于转速控制模式；

所述空压机的转速达到正常转速后，所述电动机并网，所述汽轮机模式变为负荷控制模式，

和

当不存在开工蒸汽时，在所述汽轮机与所述空压机脱开的情况下，使用电力驱动电动机，带动所述空压机运转，并进行马来酸酐的制备；

从所述马来酸酐的制备获得所述蒸汽，驱动所述汽轮机；

使所述离合器啮合，从而使所述汽轮机与所述空压机连接。

附图说明

图1示出了典型的空压机防喘振图。

图2示出了根据本发明的一个实施方案的前馈控制连接原理示意图。

图3示出了本发明的一个实施方案的包含尾气回收管道的空气供应装置的示意图。

图4示出了拉别令密封和碳环密封的组合方式。

图5示出了包括空压机和驱动源的空压机组的示意图。

图6示出了在一个实施方案中汽电双驱空压机组与反应器的连接示意图。

图7示出了当空压机发生甩负荷时，本发明的方法的一个实施方案的安全运行策略。

图8使出了一个联锁停机程序的判断逻辑。

图9示出了本发明的一个实施方案中联锁停机时的动作方式。

图10示出了本发明的一个实施方案中进行汽轮机联锁停机时的动作方式。

具体实施方案

随着空压机在送风压力和稳定性方面的不断改进和发展，使用单一空压机为多个马来酸酐反应器同时提供空气开始为可能。然而，发明人在实践中发现，直接将空压机的排气口连接至两个或更多个并联的马来酸酐反应器的空气入口难以实现包含多反应器的马来酸酐制备系统的安全生产运行。

马来酸酐反应器的特点是空气原料进气的稳定性对于其平稳运行来说极为重要。可以说，空压机送风量的稳定是马来酸酐反应器的平稳运行的前提。因此，用于马来酸酐反应器的空压机不仅需要提供足够大的压力和流量，而且还需要在实际面临的各种复杂工况下尽可能保持对每个正常工作的马来酸酐反应器的稳定送风，否则难以成功地真正实现多个马来酸酐反应器共用一个空压机的设计。

当使用一台空压机为多个马来酸酐反应器提供加压空气时，将各个马来酸酐反应器的空气入口管道均直接与同一台空压机排气口连通，从而将多个马来酸酐反应器并联在同一台空压机的下游。但是，发明人在实践中出人意料地发现：仅在常规的空压机的下游进行这样的管道直连难以满足实际应用要求。在这种连接方式下，尽管当所有马来酸酐反应器都正常工作时，可以为各个反应器稳定送风，但是当多个马来酸酐反应器中的一些出现突发异常工况时，系统中的其他马来酸酐反应器中会受到不利影响，甚至会原因不明地发生联锁跳车。这导致上述装置方式不够实用。不依赖于任何理论，发明人发现，造成这些结果的原因是静叶和防喘振阀反馈控制的滞后性导致不能及时将排风压力和流量稳定化。

马来酸酐反应器的一种突发异常工况是因一些意外情况导致的非正常停机(也称为跳车)。此时，为免损坏反应器，通向该反应器的原料气管道会尽快关闭以停止接收空气。对于多个彼此独立的马来酸酐反应器设计方案来说，这不会造成问题，因为随着原料气管道关闭，为相应反应器供气的空压机也随之停机或打开放空阀即可。但是，对于多个共用同一空压机的并联的马来酸酐反应器来说，如果因为其中一个反应器跳车就将空压机停机或放空，那么对所有马来酸酐反应器的空气供应都将被停止，从而导致没有跳车的反应器也不得不停机。这从实际生产的角度而言是非常不经济的。因此，希望在一台反应器突然发生跳车时，空压机仍能够继续为剩余的反应器送风。

跳车后的马来酸酐反应器会逐步停止接收空气以避免损坏反应器。例如，通向跳车反应器的反应器入口管道中的进风流量调节阀关闭。一种运行方式可以是当反应器跳车时关闭相应的进风流量调节阀，令空压机继续保持工作为剩余反应器送风。然而，发明人经过实践发现，在以这种方式保持运行的马来酸酐系统中，剩余反应器的进风量会受到影响，导致运行不稳定，而且还可能发生联锁跳车。不依赖于任何理论，发明人发现原因如下。马来酸酐制备系统所需的总送风量与工作的反应器数量相关，因此当数个马来酸酐反应器中的一个或几个突然跳车时，对空压机送风流量的要求会产生大幅度的突变，即在较短时间内会突然减少较大风量。但是，常规的轴流空压机的性能调节(维持送风压力/流量)主要是由静叶完成的，其在后系统突然大幅波动时不能快速有效地完成空压机出口送风量的调节。因此，空压机的工作状态不能立即切换到适应于较少反应器个数所需的低送风量状态，而是仍保持相对高送风量状态。在此情况下，等到因高送风量状态和低送风量需求的不协作性导致空压机送风管道内压力急剧上升时，将影响到空压机的工作点，进而会引发空压机的防喘振系统的响应。空压机的防喘振系统同样需要较长的时间才能完成工作点调节和稳定化，不能快速稳定空压机出口压力，从而会对正在运行的反应器的进风量造成影响。换言之，常规的反馈式性能调节和反馈式防喘振调节，都难以快速地将送风流量和压力调节到低送风量状态。而且，空压机的防喘振阀在压力突然急剧增高(即大扰动)的情况下会进行全开放气动作，这造成送风压力骤降。虽然空压机得到了保护，但对马来酸酐反应器的送气将变得不足。如前所述，马来酸酐反应器对于送风稳定性要求很高。因此，若空压机不提前进行相关调整而是继续进行反馈式调节，送气量将可能持续过高、持续不足或者剧烈波动，这些情况都将很快影响剩余马来酸酐反应器的运行，轻则导致产品质量波动，重则导致反应器停止工作，造成联锁跳车，大幅降低生产效率。

马来酸酐反应器的另一种突发异常工况是反应器超压。当有反应器超压时，最初对空压机表现出与有反应器跳车时相同的效果，即空压机出口压力增高。但是，跳车工况中的高压是由于反应器需气量减少但空压机仍保持大量供气导致的，而超压工况中的高压则是由于下游反应器的压力升高。因此，超压工况可能导致介质向空压机的逆流。在单一反应器的情况下，为防止逆流伤害空压机，通常需要设置止回阀，并且在逆流持续发生时及时使空压机停机。但是，在多反应器情况下，并不希望反应器一旦超压便导致空压机停机，进而造成其他反应器联锁跳车，因为这从成本上看是不利的。此外，与前述跳车反应器立即停机不同的是，超压的反应器不会立即停机。因此，如果超压是短暂的并且可以消除，则并不希望将暂时超压的马来酸酐反应器停车来消除超压。

因此，在常规的空压机的下游简单并联多个马来酸酐反应器的方式不能够适当地应对上述反应器跳车和超压异常工况，无法实现实用的包含多反应器的马来酸酐制备系统。

针对上述问题，本发明提出了一种用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置，其中，所述空气供应装置包括：

轴流式空压机，其设置有静叶、防喘振阀和止回阀；

静叶控制器，其基于目标排气压力和/或流量反馈控制静叶角度；

防喘振阀控制器，其基于所述空压机的防喘振线反馈控制防喘振阀开度；

前馈性能控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制；和

前馈逆流保护控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，并且在检测到逆流时使所述空压机执行安全运行动作，

其中，所述跳车应急控制包括：前馈控制所述防喘振阀开度，和改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量，

所述安全运行动作包括：减小静叶角度，增加防喘振阀开度，和助关止回阀。

当包含多反应器的马来酸酐制备系统中的一个马来酸酐反应器突发异常工况时，本发明的空气供应装置可以在保证空压机不进入喘振或逆流状态以保护空压机本身的同时，尽可能维持空压机送风管网中的送风稳定性，以使得其余无异常工况的马来酸酐反应器可以继续工作，避免联锁停机。

本发明的空气供应装置包含轴流式空压机为其基本组件。轴流式空压机需要同时为至少两个马来酸酐反应器提供稳定的供气供应。可以根据马来酸酐反应器所需的空气供应压力和流量和反应器个数选用合适的空压机。在一个实施方案中，单个马来酸酐反应器的工作压力在0.29至0.35MPaA之间，所需送风流量在1000至4000Nm³/min。

轴流式空压机设置有静叶、防喘振阀和止回阀。这些部件均可以采用轴流式空压机中的常规部件。

静叶角度可调，从而改变空压机的进气流量。常规空压机静叶角度调节范围在22°至79°。

防喘振阀可以设置在空压机排气管道上，例如从空压机排气管道上分出的支路上，并且可以全开或者打开一定的开度，使得排气管道放气，降低其中的气压。按照防喘阀的具体调节方式分类，有等百分比调节、线性调节等。可以通过防喘振阀固有特性曲线查得在不同流量下对应的开度。通常，要求防喘振阀可以在1.5秒内快速打开，3秒内可以从全关到全开(0％到100％)。空压机正常运行时，防喘阀处于关闭状态。

止回阀可以设置在空压机排气管道上，例如在防喘振阀所在支路的分支点的下游，正常状态时允许介质从空压机向反应器单向流过并防止逆流，并且在接收到事故信号时进入事故状态，可以迅速关闭从而切断管路。

本发明的空气供应装置还包括静叶控制器，所述静叶控制器用于改变静叶角度。静叶控制器可以连接至或包括静叶角度调节机构。静叶控制器是一种具有反馈控制功能的控制器，其基于设定值和当前值(测量值)的差异来实现反馈控制。例如，静叶控制器可以是采用比例积分微分(PID)控制算法的控制器。该类控制器具有设定值(SV)接收端和当前值(PV)接收端。通过SV接收端向控制器输入空压机排气压力和/或流量的设定值，并且通过PV接收端向控制器输入空压机排气压力和/或流量的测量值作为当前值。经PID算法计算后，通过输出(OUT)端向静叶角度调节机构发送增大静叶角度或者减小静叶角度的控制信号。这样，静叶控制器便可以基于空压机排气压力和/或流量的当前值与设定值的偏差对静叶角度进行反馈控制，从而将排气压力和/或流量维持在设定值附近。这可以保证对下游的马来酸酐反应器的稳定送风。需要注意，静叶控制器的这种反馈控制生效慢，对压力或流量突发剧烈波动没有足够的反应调节能力。

本发明的空气供应装置还包括防喘振阀控制器。防喘振阀控制器用于控制防喘振阀，其也是一种具有反馈控制功能的控制器。防喘振阀反馈控制基于防喘振线。通过比较工作点与防喘振线的相对位置，通过控制防喘振阀的开度来调整工作点。同样，防喘振阀控制器也可以是例如采用PID算法的控制器。防喘振阀控制器的SV接收端接收防喘振线信息，PV接收端接收空压机工作点测量结果，OUT输出防喘振阀控制信号。当工作点越过防喘振线靠近喘振线时，基于工作点测量结果，选择以适当的角度打开防喘振阀，从而使压力下降，工作点退回到正常工作区，防止空压机出现喘振现象。需要注意，防喘振阀控制器的这种反馈控制生效也比较慢，对压力或流量突发剧烈波动的反应调节能力也不是很强。

工作点、喘振线和防喘振线是空压机领域熟知的。例如，可以在横坐标为空压机的喉部差压、纵坐标为空压机的排气压力的防喘振图中绘制状态点、喘振线和防喘振线。图1示出了典型的空压机防喘振图，其中示出了喘振线1和防喘振线2。在防喘振图中，每个点对应于一个表示空压机的喉部差压和排气压力的状态点。根据空压机的现场实际喘振实验，可测得空压机在不同静叶角度下的喘振点。将这些喘振点相连，得到空压机的实际喘振线。在此喘振线的右下方(喉部差压更大、排气压力更低)的区域内的状态点，空压机不发生喘振。在喘振线及其左上方(喉部差压过小、排气压力过高)，空压机将发生喘振。进而，在喘振线的右下方，预留一定的安全裕度(例如10％)作防喘振线。当空压机排气压力增高导致工作点越过防喘振线时，空压机可以通过将防喘振阀打开一定的开度来降低排气压力，使得工作点远离喘振线，避免喘振。随着引起喘振的工况波动逐渐，防喘振阀逐渐关闭。这一过程可以由防喘振阀控制器通过反馈控制实现。在一种实施方案中，喉部差压在控制系统内部经过温度、压力补偿运算并根据折线函数运算后，作为防喘振阀控制器的设定值SV，空压机的排气压力测量值则作为防喘振阀控制器的当前值PV，计算出防喘振阀所需开度(例如使用PID算法)，并相应地控制防喘振阀的开度，避免喘振发生。可以理解，除了PID算法，也可以使用其他合适的反馈算法。

对防喘振阀的反馈控制适用于扰动较小，即工作点慢速、小幅度越过防喘振线的情况。在此情况下，可以通过逐渐打开防喘振阀调节工作点。然而，当压力快速大幅升高或者说扰动较大时，工作点可能迅速通过防喘振线和喘振线之间的安全裕度区到达喘振区，上述反馈控制的滞后性将难以保证避免喘振发生。因此，在大扰动导致工作点可能或已经进入喘振区的情况下，常规的空压机为了单纯保护空压机，采取立即将防喘振阀开度开至最大(即全开)放风的操作，以将排气压力快速降低，使工作点离开喘振区，消除喘振现象。如上所述，发明人发现，这严重影响剩余的马来酸酐反应器的空气供应的稳定性，严重时会因送气流量过低而使反应器联锁跳车。

本发明在空气供应装置中设置前馈性能控制器并针对反应器的跳车工况进行适当处置。更具体地，本发明在反应器跳车的情况下利用前馈性能控制器，对防喘振阀与静叶进行协作调节，来控制空压机排气压力和流量。

前馈性能控制器的配置为，当接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制，所述跳车应急控制包括：前馈控制所述防喘振阀开度，和改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量。

换言之，本发明针对包含多反应器的马来酸酐制备系统中会出现的部分马来酸酐反应器突然跳车的情况，在空气供应装置中专门设置了用于应急处置跳车的前馈性能控制器。

前馈性能控制器在马来酸酐制备系统中的多反应器未发生跳车时不工作。各反应器正常工作时，空压机的排气压力由静叶控制器和防喘振阀控制器反馈控制。该前馈性能控制器仅在出现跳车这一异常工况时参与空气供应装置的控制。即使空压机的排气压力因为其他原因突然上升，该前馈性能控制器也不工作。

图2示出了根据本发明的一个实施方案的前馈控制连接原理示意图。

如图所示，在反应器未出现跳车的情况下，静叶控制器根据SV1端的设定值和PV端的测量值或实际值通过输出端OUT反馈控制静叶角度，并且防喘振阀控制器在空压机工作点越过防喘振线时，根据从SV1输入的防喘振线和PV输出的实际工作点位置通过输出端OUT反馈控制防喘振阀开度以消除可能的喘振现象。

马来酸酐制备系统可以在马来酸酐反应器跳车时生成并发送跳车信号。马来酸酐制备系统可以发送多种反应器运行状态信号或简称为运行状态信号，跳车信号为其中的一种。运行状态信号的信号类型可以为数字量干接点信号。运行状态信号可以由反应器的控制系统(例如分散控制系统，DCS)自动产生。反应器的控制系统通过测量反应器的参数，判断反应器是否正在正常运行。若控制系统判断反应器正常运行，其输出一个表示正常运行的干接点信号作为正常运行状态信号，例如可以是闭合信号。当反应器因故障等因素跳车时，其输出跳车运行状态信号，例如可以是断开信号。也可以由系统操作人员发现跳车发生时主动发出跳车信号。

前馈性能控制器配置为可以接收马来酸酐反应器的跳车信号，并且响应该跳车信号启动跳车应急控制。如图2所示，前馈性能控制器可以接收1、2、3号反应器的跳车信号。本发明的应急控制根据反应器跳车后损失的风量，提前协调控制防喘振阀及空压机静叶，在保证空压机不发生喘振的同时，保证向剩余未跳车反应器送气的稳定。如图2所示，前馈性能控制器通过输出端OUT1和OUT2进行运行控制。

应急控制包括前馈控制防喘振阀的开度。如上所述，当由防喘振阀控制器反馈控制时，防喘振阀基于增高的排风压力测量值，在小扰动情况下逐渐打开，在大扰动情况下全开放风。与此不同的是，本发明的前馈性能控制器响应于跳车信号启动，并且提前对防喘振阀进行控制。即，不是在因跳车和随后关闭反应器的进风流量调节阀导致压力升高之后再进行反馈控制，而是提前利用前馈性能控制器的根据跳车后的送风需要进行控制。根据跳车信号，可以得知跳车反应器数量，因此可以预先得知相应工况需要减少的送风量和剩余反应器继续运行所需的送风量。例如，在一个三反应器系统中，当前馈性能控制器接收到一个跳车信号时，可知一个反应器跳车，另两个反应器仍在运行。前馈性能控制器可以根据所需的送风量，根据防喘振阀的性能曲线，计算出一个适当的防喘振阀开度。前馈性能控制器将防喘振阀直接打开(或者称快开)至该开度。在该防喘振阀开度下，从防喘振阀的放气不是反馈逐渐打开，也不是全开放风，而是受控快开。通过防喘振阀放气，使得气体流量适应于剩余的马来酸酐反应器的所需，从而流向剩余反应器的空气流量基本不发生波动。在此过程中，空压机工作点达不到喘振线，不发生喘振。

前馈性能控制器对防喘振阀开度的控制可以通过防喘振阀控制器进行。即，前馈性能控制器向防喘振阀控制器发送控制信号，进而通过防喘振阀控制器的OUT端输出的信号控制防喘振阀。如图2所示，防喘振阀控制器在正常状态下根据从SV1端接收的防喘振线和PV端接收的工作点位置反馈控制防喘振阀开度，但在前馈性能控制器起作用时从SELSV2端接收从前馈性能控制器的OUT1输出端输出的前馈信号。

同时，前馈性能控制器还根据已知所需送风量，计算在该防喘振阀开度下时，空压机所需提供的排气压力和流量，并将这些所需值作为目标排气压力和/或流量发送至静叶控制器。如图2所示，通过前馈性能控制器的OUT2输出端输出到静叶控制器的SEL SV2端。静叶控制器从前馈性能控制器得到该改变的目标排气压力和/或流量，替代此前从SV1端接收的设定值。该改变的目标排气压力和/或流量适用于前述防喘振阀开度下剩余反应器的运行。静叶控制器基于该改变的目标排气压力和/或流量，仍基于从PV端接收的测试值反馈控制静叶角度，使得实际排气压力和/或流量基本保持稳定。

通过前馈控制器对防喘振阀开度的前馈控制和与之配合的对静叶角度的反馈控制，得到稳定的排气压力和流量，保证剩余的反应器仍可正常运行。

但是，考虑到系统正常工作的稳定性，防喘振阀保持打开的状态不可长时间持续，而且这种状态也使得大量不必要的压缩空气从防喘振阀排出，浪费能量。因此，前馈性能控制器继续工作，前馈地将防喘振阀以小幅度逐步关闭。例如，在一个实施方案中，第一次先将开度减小一定程度，例如减小2％-5％。当防喘振阀开度小幅度减小时，排气压力和流量相应地稍有变化，但不是剧烈变化。但是，由于静叶控制器仍在执行反馈控制，因此通过静叶角度的变化来协调并稳定空压机排气压力和流量。

排气压力稳定后，即静叶角度基本保持不变后，前馈性能控制器继续将开度减小，并重复上述操作。通过如此将防喘振阀开度逐步缓慢减小，最终喘振阀将完全关闭。在此过程中，始终可以保持对剩余的马来酸酐反应器的稳定空气供应，使得它们可以正常工作。

当喘振阀完全关闭后，多反应器的马来酸酐制备系统已经安全地摆脱了突发跳车情况，与此前相比达到了一个新的稳态运行状态，其中运行的反应器的个数有所减少，目标排气压力和/或流量相应地改变。此时，静叶角度减小，使得进气流量降低，喉部差压降低，空压机将在一个新的工作点运行。相应地，前馈性能控制的跳车应急控制结束。

如上所述，在一个实施方案中，为了能够接到来自前馈性能控制器的信号，静叶控制器可以具有另一个设定值接收端。原设定值接收端为SV1，新设定值接收端为SEL SV2。SEL SV2与前馈性能控制器的一个信号输出端OUT2连接。当SEL SV2接收端从前馈性能控制器接收到改变后的目标排气压力和/或流量时，原有的SV1的目标排气压力和/或流量输入值失效。

如上所述，在一个实施方案中，防喘振阀控制器也可以具有另一个设定值接收端SEL SV2并且与前馈性能控制器的另一个信号输出端OUT1连接。当防喘振阀控制器的SELSV2接收端从前馈性能控制器接收到控制信号时，其将直接通过OUT端改变防喘振阀开度。前馈性能控制器通过防喘振阀控制器来控制防喘振阀的优点在于，所有对防喘振阀的控制信号都由防喘振阀控制器发出，避免控制上发生冲突。前馈性能控制器进行应急控制时，防喘振阀控制器的反馈控制暂时失效，因为前馈性能控制器已经可以确保不发生喘振。

前馈性能控制器以接收到马来酸酐反应器的跳车信号作为其启动跳车应急控制的前提条件，并且决定相应的前馈控制策略。根据接收到的反应器跳车信号的个数，可以得知剩余仍在工作的反应器个数，并且相应地得到它们保持正常工作所需的送风量。例如，对于三反应器系统，若接收到一个跳车信号，说明仍有两个反应器需要保持运行。针对跳车信号数量，前馈性能控制器能够给出所需的控制策略和相应的控制信号。

继续以三反应器系统中一个反应器跳车为例进行说明。当一个反应器跳车时，其立即向前馈性能控制器发出跳车信号。前馈性能控制器由此判断随后应以两反应器的模式运行马来酸酐系统。前馈性能控制器计算出两反应器运行所需的送风量。基于防喘振阀的固有特性曲线，根据该送风量，前馈性能控制器向防喘振阀控制器发送一个开度控制信号，使得防喘振阀快开至该预定开度。

防喘振阀预定开度的选取原则是，首先保证排气压力在当前的喉部差压下处于防喘振图中的非喘振区中，优选防喘振线右下方的安全区中；其次，使得在此开度下，流向未跳车的马来酸酐反应器的空气流量和压力基本不变，例如，波动不超过20％，更优选10％，更优选5％，更优选2％。

应急控制的最终目标是达到两反应器运行时所需的送风压力和流量。为此，前馈性能控制器将目标排气压力和/或流量输入到静叶控制器，取代其原有的排气压力/流量设定值。换言之，在前馈性能控制器启动应急控制后，静叶控制器的排气压力和/或流量设定值变换为适用于两反应器的数值。随后，静叶控制器基于该新的设定值，通过调节静叶来使送风压力和流量稳定，从而保证剩余反应器的基本稳定运行。

此时，防喘振阀仍处于打开预定开度的状态，需要使其逐渐关闭以回到正常运行状态从而继续发挥防喘振作用。为此，性能控制器继续向防喘振阀控制器发送前馈控制信号。该控制信号使得防喘振阀逐步关闭。在一个优选实施方案中，控制信号可以是使防喘振阀的开度一次减小2％-5％。开度减小后，静叶控制器的反馈控制通过调节静叶使得排风压力和流量恢复稳定。2％-5％的开度减小步幅范围可以在尽快关闭防喘振阀和等待静叶及时调整之间取得好的平衡。静叶稳定后，进行下一次防喘振阀开度减小。如此重复，直至防喘振阀完全关闭。此时，前馈性能控制器结束应急控制。

由此，从接收到反应器跳车信号开始，前馈性能控制器通过将防喘振阀和静叶控制配合起来，提前对空压机的进气和放气进行调节，调整出口压力及流量(即防喘振阀-性能控制投入)，得到所需的送风。由于其是响应于跳车信号的前馈控制，因此与反馈控制不同，其可以在空压机后系统管网变化对空压机调节造成更大影响之前提前对空气供应装置进行有效干预。在此过程中，既不对空压机造成损伤，又不影响剩余反应器的工作。通过前馈性能控制器的控制，由反应器跳车引起的波动在静叶与防喘振阀的协作调节下得到了有效控制，减少了装置联锁停机的风险与几率。

本发明的空气供应装置将空压机的防喘控制调节、静叶控制调节与马来酸酐反应器的运行状态信号相结合，与增设的前馈性能控制器共同组成全新的空压机送风调节系统，进而保证对剩余反应器送风的稳定性。

本发明在空气供应装置中还设置前馈逆流控制器并能够针对反应器的超压工况进行适当处置。更具体地，本发明在有反应器超压的情况下利用前馈逆流控制器，对防喘振阀、静叶和止回阀进行协作调节，以尽量减少对系统的影响。前馈逆流控制器的作用同样是在反应器异常工况对整个制备系统造成更大影响之前对空气供应装置提前进行有效干预。

前馈逆流控制器的配置为，当接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，并且在检测到逆流时使所述空压机执行安全运行动作。安全运行动作包括：减小静叶角度，增加防喘振阀开度，和助关止回阀。

通过主动减小静叶角度和增加防喘振阀开度，可以将空压机的负荷快速减小，迅速降低后续下游管网中的压力。通过助关止回阀，尽快防止逆流实际发生。安全运行动作使得空压机仍保持工作，避免因其停机导致反应器联锁跳车。

具体地，当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个超压时，所述前馈逆流保护控制器接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，检测是否发生逆流，并根据情况进行以下动作：

当不发生逆流时，保持检测；并且

当发生逆流时，执行所述安全运行动作，并再次检测是否发生逆流，如果仍发生逆流，执行空压机停机。

当有反应器处于超压状态时后，前馈逆流保护控制器开始工作，并检测是否发生了介质逆流。

如果尽管压力升高但没有发生介质逆流，则空气供应装置可以依靠其防喘振阀控制器打开防喘振阀排出部分气体降低排气管道中的压力，从而防止压力升高导致的逆流。此时，前馈逆流保护控制器保持检测，但不进行任何动作。

如果超压导致的压力升高速度很快，防喘振阀的反馈式打开和静叶的缓慢反馈反应不足以对其进行抵消，则可能发生逆流。此时，本发明的前馈逆流保护控制器将提前介入控制，以防止空压机持续出现逆流。不过，前馈逆流保护控制器不是使空压机停机，而是先主动执行安全运行动作。

安全运行动作中，对静叶和防喘振阀进行前馈控制。这样，空压机可以及时进入安全运行状态。在这种状态下，因静叶角度主动减小，空压机吸入最小量的空气，并且高压气体可以通过开度主动增加的防喘振阀排出。同时，还助关止回阀，减少逆流发生。可以通过向止回阀发出事故信号，使其进入事故状态，来实现止回阀的快速助关。执行安全运行动作可以保持空压机运行，避免下游的马来酸酐反应器因空压机停机而联锁停机。

如果超压过大，即使在安全运行动作下，还是可能有逆流通过止回阀发生内漏。此时，必须使空压机停机以保护空压机本身。不过，这仅在超压严重到在安全运行动作下仍造成持续逆流的情况下发生。在此之前，如果超压的反应器的超压工况缓解或消失，则空压机的工作点可以逐渐回到正常状态。

前馈逆流保护控制器是可以良好地完成上述功能的控制器，并且可以整合在空压机组控制系统中。

因此，通过设置能够执行安全运行动作的前馈逆流保护控制器，本发明的空气供应装置可以合理地应对包含多反应器的马来酸酐制备系统中部分反应器超压的异常工况，尽可能避免空压机过早停车和导致反应器联锁跳车。

马来酸酐反应器跳车和超压的工况均导致空压机排气压力升高，并且在常规的空气供应装置中引起相同的反馈控制。本发明的空气供应装置则针对两种情况分别设置前馈性能控制器和前馈逆流保护控制器。本发明可以解决因部分反应器跳车或超压导致的联锁跳车问题，改善了包含多反应器的马来酸酐制备系统的实用性。

在一个实施方案中，所述跳车应急控制还包括前馈控制所述静叶角度。

为了更快地完成跳车应急控制，还可以在将防喘振阀快开的同时将静叶角度快速减小一个角度。与单纯对静叶角度进行反馈控制相比，前馈地减小静叶角度可以使得防喘振阀的初始开度较小，从而后续可以更迅速地完成跳车应急控制。

优选地，所述空气供应装置还包含：

排气压力传感器；

喉部差压传感器；和

任选的排气流量传感器，

其中，所述静叶控制器根据所述排气压力传感器或排气流量传感器的测量值进行其反馈控制，

所述防喘振阀控制器根据所述排气压力传感器和喉部差压传感器的测量值进行其反馈控制，

所述静叶控制器和所述防喘振阀控制器为内嵌PID算法的控制器。

在一个实施方案中，本发明的空气供应装置包含排气压力传感器。排气压力传感器可以与防喘振阀控制器连接，为防喘振阀控制器提供排气压力测量值作为反馈值。排气压力传感器可以连接至PID算法的防喘振阀控制器的PV输入端。排气压力传感器也可以与静叶控制器连接，为静叶控制器提供排气压力测量值作为反馈值。排气压力传感器可以连接至PID算法的静叶控制器的PV输入端。

在一个实施方案中，本发明的空气供应装置包含喉部差压传感器。喉部差压传感器可以与防喘振阀控制器连接，为防喘振阀控制器提供喉部差压测量值作为设定值。喉部差压传感器可以连接至PID算法的防喘振阀控制器的PV输入端。

在一个实施方案中，本发明的空气供应装置包含排气流量传感器。排气流量传感器可以与静叶控制器连接，为静叶控制器提供排气流量测量值作为反馈值。排气流量传感器可以连接至PID算法的静叶控制器的PV输入端。

通过监测排气压力、喉部差压、排气流量等参数，静叶控制器与防喘振阀控制器可以实现反馈控制。

本发明的空气供应装置还可以包含其他参数测量仪器，例如温度计等。温度等其他参数的测量也可以参与防喘振阀或静叶的反馈控制。

在实现能够应对反应器跳车等异常工况之外，本发明的用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置还可以实现马来酸酐制备过程的尾气再循环。

在马来酸酐反应器下游，可以得到马来酸酐制备过程的尾气，其中含有一定量的原料物质，如苯或正丁烷。典型地，尾气来自马来酸酐反应器下游的吸收塔的塔顶。可以对尾气中的原料物质进行回收，并且将其作为反应器的进料再利用。发明人发现，与将尾气中的原料物质进行分离提纯后并入原料物质流进行循环再利用相比，直接利用尾气是成本有利的。进而，与为反应器设置单独的尾气进料管线相比，使尾气随着空气原料进入反应器是成本有利的。尾气并入空气原料位置可以选择在空气供应装置中的空压机上游或在空压机与反应器之间。发明人发现，将尾气在空压机下游并入空气原料会使得马来酸酐反应器的进气流量和压力变得不稳定，对马来酸酐的制备不利。

因此，将马来酸酐制备工艺的尾气送回到空压机上游，并且与新鲜空气混合后一起由空压机送至反应器，实现尾气中原料的再循环利用。然而，发明人在实践中发现，仅将再循环的尾气直接连接至本发明的空压机上游不能实现马来酸酐反应器系统的安全生产运行。在本发明的马来酸酐制备系统中，当遇到反应器跳车工况时，本发明的应急控制会将防喘振阀快开至一定的开度并逐步闭合；而当遇到反应器超压工况时，如果进入安全运行动作，防喘振阀也持续保持打开。在这两个过程中，与防喘振阀在一般防喘振过程中的短暂少量排气不同，本发明的系统向环境持续大量地排放尾气。这将导致有相当量的易燃易爆且有毒有害的苯或正丁烷不经处理地排入环境中，是必须避免的。

为了使本发明的空气供应装置还适合将马来酸酐制备过程的尾气再循环利用，在一个实施方案中，所述空气供应装置还包含：

空气进气管道，所述空气进气管道的进气端与空气源流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；

尾气回收管道，所述尾气回收管道的进气端与所述马来酸酐反应器下游流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；和

防喘振阀放气回流管道，所述防喘振阀放气回流管道的进气端与所述防喘振阀的排气口流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通，

并且所述空压机具有轴端密封结构。

空压机的进气管道同时与空气进气管道和尾气回收管道连通，空气进气管道和尾气回收管道则分别与空气源和反应器下游连通，从而空压机可以同时从空气源获得空气原料和从反应器下游获得回收的尾气。例如，尾气回收管道可以与马来酸酐反应器下游的吸收塔的塔顶连通。

空压机的进气管道还与防喘振阀放气回流管道连通。即，在本发明中，当防喘振阀打开时，其排出的全部气体都不进入环境空气，而是回到空压机上游并随着空气和尾气再次进入空压机。

本发明使从防喘振阀排出的气体再次返回空压机入口，以避免其对环境造成不利影响。发明人发现，与对防喘振阀的排气进行无害化处理并最终排入环境空气相比，将其引导至空压机上游实现闭路循环从成本和工艺上来说的都是明显有利的。

将防喘振阀的排气引入到空气进料中不会对后续的马来酸酐反应器进气压力和流量造成不利影响。尽管防喘振阀排出的带有一定压力的气体进入了空压机的进气管道并且可能在一定程度改变空压机进气混合物的压力，但是由于空压机的排气流量和压力可以由静叶调节，因此，到达空压机的进料气体的压力变化可以通过反馈控制静叶消解，从而保持对空压机排气流量和压力的控制。

这样，防喘振阀在较长时间的跳车应急控制和安全运行动作期间可能导致的大量有害气体泄漏的问题通过增设防喘振阀放气回流管道得到了解决。

除了防喘振阀处可能导致泄漏之外，空压机本身也可能漏气的可能。因此，本发明的轴流式空压机还具有轴端密封结构，以避免从轴端处发生尾气泄漏。本发明的空气供应装置由此可以在向多个马来酸酐反应器供应空气的同时供应尾气，并且不对环境造成污染。

图3示出了本发明的一个实施方案的包含尾气回收管道的空气供应装置的示意图。图中，1为空压机，2为空气过滤器，3为防喘振阀，4为回流过滤器，5为出口止回阀，6为流量计，7为出口送风阀，8为开工放空调节阀，9为尾气入口调节阀，10为放空消声器，11为空压机轴端密封。尾气和来自防喘振阀的放气都与空气原料一起进入空压机，避免对环境的污染。开工放空调节阀在开工无尾气输入时可以用于放空调节。不过，当空压机的进气中含有尾气时，开工放空调节阀关闭，确保没有尾气泄漏。

在一个实施方案中，空气供应装置的运行方法可以包括：

1)在空压机组开车阶段，由于后系统没有尾气，尾入口调节阀9关闭、出口止回阀5关闭、出口送风阀7关闭、防喘振阀3关闭、开工放空调节阀8打开，空压机启机，空气通过空气过滤器2进入空压机组1压缩，调整空压机静叶角度逐渐加载，通过开工放空调节阀8和出口送风阀7切换工艺流程，最终开工放空调节阀8全关、出口送风阀7、出口止回阀5全开；

2)在空压机正常运行阶段，来自于工艺系统的循环尾气送至空压机入口，通过控制尾气入口调节阀9缓慢打开，并入空压机入口，流量根据系统所需要调节，与空气混合后进入空压机1压缩，混合气体经出口配置的出口止回阀5、出口流量计6、出口送风阀7后送入后序工艺系统，此时开工放空调节阀8手动处于关闭状态，机组系统防喘振阀3关闭，投用自动控制；

3)当空压机组出现喘振现象时，防喘振阀3动作打开，混合气体通过防喘回流冷却器4冷却至设定温度后返回至空压机入口，用来维持空压机组工况稳定；

4)当空压机组出现逆流工况时，防喘振阀3全开，出口止回阀5关闭、出口送风阀7关闭，混合气体通过防喘回流冷却器4冷却至设定温度后返回至空压机入口，空压机静叶角度关小至22°，机组维持安全运行状态。

在一个优选的实施方案中，轴端密封结构采用碳环密封与拉别令密封的组合密封。拉别令密封位于里侧，碳环密封位于外侧。碳环带有充气口。由于进入空压机的气体中包括空气和尾气，并且需要防止泄漏的物质又仅占尾气的一部分，因此选择拉别令密封和碳环密封的组合可以在适当的成本下提供足够的密封性。图4示出了拉别令密封和碳环密封的组合方式。图中左侧为工艺介质侧，右侧为大气侧。在空压机主轴3的端部外围设置拉别令密封1，并且除了拉别令密封还设置碳环密封2，碳环密封中设置有碳环密封充气口4。这样的组合密封方式可以确保在空压机端部对马来酸酐回收尾气中有害物质的充分密封。

在一个优选的实施方案中，所述空压机的至少部分叶片表面是经过耐酸处理的。马来酸酐反应器下游的吸收塔排出的尾气中，除了主要的苯/正丁烷、一氧化碳、二氧化碳等气体外，还含有少量的马来酸酐。这些物质在没有产生酸性溶液的情况下对金属均是没有腐蚀性的。因此，空压机的叶片表面理论上无需为了应对这些物质进行特殊处理。

然而，发明人出人意料地发现，当马来酸酐与空气进气混合后，其可能与空气中的水汽结合形成马来酸。特别是在压缩初期，例如空压机的前三级或四级，空气中的水汽可能析出，易于与二氧化碳、马来酸酐等形成酸性液体。这在空气潮湿地区的马来酸酐工厂中尤其明显。这会对空压机叶片造成一定的腐蚀，影响叶片的强度。因此，本发明对压缩机的叶片作耐酸处理。不过，当进料气体经过空压机压缩时，随着压缩进程温度会明显升高。空气中的水蒸气处于过热状态，压缩过程不会再有水析出，故本发明可以仅在压缩机的前几级(例如前三级或四级)动静叶片作耐酸处理。

换言之，发明人发现，与纯空气进料不同，本发明中混杂有马来酸酐和具有一定湿度的空气进料混合后，在经过空压机压缩过程中，如有空气中的水析出，将会产生酸性液体，对空压机叶片造成损害。为此，对空压机的至少部分叶片表面进行耐酸处理。优选地，对空压机的前三级动静叶片进行耐酸处理。或者优选地，对空压机的前四级动静叶片进行耐酸处理。在经过一定的压缩后，混合气体温度继续升高，水汽处于过热状态，不再有水析出，也不再形成酸性液体，故后续的叶片和管道可以不需要耐酸涂层。

耐酸处理可以是耐酸涂层处理，即在需要耐酸的表面形成耐酸层。可以采用适合的涂敷、沉积、电镀等方法形成耐酸层。应当注意，耐酸层不能是可与原料苯或环丁烷反应的涂层。也可以采用表面改性等方法直接对表面进行耐酸处理。本发明对此不作特殊限定。

通过上述方式，本发明的空气供应装置可以安全地实现马来酸酐制备过程的尾气再循环。

本发明中的轴流式空压机可以由电动机驱动，也可以由电动机和汽轮机进行汽电双拖驱动。

在马来酸酐工厂中，为了节约能源，可以使用汽电双拖的空压机，其由电动机与汽轮机共同拖动。其中，用于驱动汽轮机的蒸汽可以由从马来酸酐反应器回收的热量或者其他来源的热量获得。例如，马来酸酐制备系统中可以包括从马来酸酐反应器回收热的蒸汽包。蒸汽也可以由马来酸酐工厂中的其他来源获得，如废气焚烧炉。

在一个实施方案中，所述空气供应装置还包含电动机、汽轮机、齿轮箱和离合器，所述电动机的转轴通过齿轮箱与所述空压机的转轴耦合，所述汽轮机的转轴通过离合器可脱开地与所述空压机的转轴耦合。

电动机的转轴与空压机的转轴通过齿轮箱耦合。齿轮箱使得空压机始终与电动机耦合，并且可以将电动机轴的转速转变为合适的空压机轴转速。

离合器的输入轴连接至所述汽轮机，输出轴连接至所述空压机。离合器通过比较输入轴转速与输出轴转速来实施啮合和脱开动作。当离合器输入轴转速大于输出轴时，即汽轮机的转轴转速大于空压机的转轴转速时，离合器自动啮合，汽轮机可以投入，带动空压机。当离合器输入轴转速小于输出轴时，即汽轮机的转轴转速小于空压机的转轴转速时，离合器自动脱开，汽轮机可以切出。

图5示出了包括空压机和驱动源的空压机组的示意图。其中，电动机2的转轴通过齿轮箱4与空压机1的转轴耦合，汽轮机3的转轴通过离合器5可脱开地与空压机1的转轴耦合。

图6示出了在一个实施方案中汽电双驱空压机组与反应器的连接示意图。图中，各数字标记对应的部件为：空压机1，电动机2，汽轮机3，齿轮箱4，离合器5，空气过滤器6，放空消声器7，防喘振阀8，止回阀9，流量计10，送风阀11，混合器12，马来酸酐反应器13，熔盐换热器14，蒸汽包15，焚烧炉16。锅炉给水进入熔盐换热器，升温后经过蒸汽包，产生的蒸汽在焚烧炉中进一步加热，用于驱动汽轮机。汽轮机通过离合器可脱开低与空压机耦合。

本发明通过在汽轮机和空压机之间设置离合器以及在电动机和空压机之间设置齿轮箱，可以实现电动机驱动和汽轮机驱动的灵活组合。配合运行方法中的具体操作，可以灵活地根据不同工况将汽轮机和电动机组合使用驱动空压机，进而使得对马来酸酐反应器的送风保持稳定。

在一个实施方案中，其中所述电动机的功率不足以拖动全部马来酸酐反应器运行时的空压机负荷。

当前的马来酸酐工厂中，一台空压机为一个反应器供应空气。对于这样的空压机来说，汽电双拖中汽轮机是作为电动机的有益补充。即，电动机的功率可单独拖动空压机至最大运行负荷。当反应器运行后，汽轮机运行，从而电动机可以以较低功率运行以节约电能。

然而，发明人发现，在包含多反应器的马来酸酐制备系统中，每个马来酸酐反应器都需要较高的送气压力，对空压机总功率要求高，而使用单一大功率电动机对设备要求很高。但是，马来酸酐制备系统可以生成较大量的可利用的余热。因此，在一个实施方案中，本发明的电动机的功率选择不能单独拖动空压机至最大运行负荷，只能拖动空压机运行至部分负荷。换言之，当马来酸酐制备系统正常运行时，需要汽轮机和电动机共同驱动空压机。这可以避免使用单一的大功率电动机，并充分利用工厂中的余热从而节能。不过，这需要同时找到适当的运行方法，以在各种工况下实现供气供应装置的安全运行。对于这种系统，汽轮机的在线投入和切出操作是特别必要的。

本发明的用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置可以实现实用的马来酸酐制备系统。

在一个实施方案中，本发明提供一种包含多反应器的马来酸酐制备系统，其中，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包含：

多个马来酸酐反应器，和

上述的空气供应装置，所述空气供应装置的空压机出口管道与所述多个马来酸酐反应器的反应器入口管道流体连通，使得所述多个马来酸酐反应器并联在所述空压机的下游。

如上所述，这种马来酸酐制备系统可以实现由一台空压机带动多个马来酸酐反应器，并且可以适当地应对反应器跳车和超压异常工况。

在一个实施方案中，所述空气供应装置是上述包含尾气回收管道的空气供应装置，并且

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括在所述马来酸酐反应器下游的吸收塔，

其中，所述尾气回收管道的进气端与所述吸收塔的塔顶流体连通。

马来酸酐反应器下游的吸收塔是马来酸酐制备领域熟知的。吸收塔的塔顶气体中富集未反应的原料并且有害杂质少，适合于作为尾气被引入到空压机进行再利用。因此，优选将尾气回收管道的进气端与所述吸收塔的塔顶流体连通。

在一个实施方案中，所述空气供应装置是具有上述包含汽轮机的空气供应装置，并且

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括蒸汽产生装置，

其中，所述蒸汽产生装置配置为向所述汽轮机提供蒸汽。

当本发明的马来酸酐制备系统包括蒸汽产生装置并且可以驱动汽轮机时，可以充分利用热能转化为空压机的驱动力。蒸汽产生装置可以是利用反应器的放热的装置、利用废气焚烧炉的放热的装置、额外的单独蒸汽产生装置等。蒸汽产生装置可以是例如蒸汽包。

本发明的发明人在发明包含多反应器的马来酸酐制备系统同时提出了相关的运行方法，可以在由一台空压机带动多个马来酸酐反应器的情况下适当地应对各种反应器异常工况。

本发明的包含多反应器的马来酸酐制备系统包含前馈性能控制器和前馈逆流保护控制器，可以实现跳车应急控制和超压情况下的安全运行动作。

在一个实施方案中，本发明提出了一种上述的包含多反应器的马来酸酐制备系统的运行方法，其中，所述运行方法包括：

当所述多个马来酸酐反应器运行时，所述静叶控制器基于目标排气压力和/或流量并根据测量值反馈控制静叶角度，并且所述防喘振阀控制器基于所述空压机的防喘振线并根据测量值反馈控制防喘振阀开度；

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个跳车时，所述前馈性能控制器接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动所述跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制，其中，所述跳车应急控制包括：

i)根据剩余运行的马来酸酐反应器的个数，将所述防喘振阀快开至第一开度，并且改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量；

ii)将防喘振阀从所述第一开度减小，随后等待静叶角度稳定；

iii)重复操作ii)，直至防喘振阀关闭，

并且，运行方法还包括：

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个超压时，所述前馈逆流保护控制器接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，检测是否发生逆流，并根据情况进行以下动作：

当不发生逆流时，保持检测；并且

当发生逆流时，执行所述安全运行动作，并再次检测是否发生逆流，如果仍发生逆流，执行空压机停机。

如上所述，在操作i)中，跳车应急控制中防喘振阀快开的第一开度是根据剩余运行的马来酸酐反应器的个数计算的。根据所需的送风量和防喘振阀的性能曲线，计算出适当的防喘振阀第一开度。在该防喘振阀开度下，从防喘振阀的放气不是逐渐打开，也不是全开放风，而是受控快开。通过防喘振阀放气，使得气体流量适应于剩余的马来酸酐反应器的所需，从而流向剩余反应器的空气流量基本不发生波动。

同时，跳车应急控制还根据剩余运行的马来酸酐反应器的个数计算所需的目标排气压力和/或流量，并相应改变静叶控制器的目标排气压力和/或流量。

在此基础上进行操作ii)、iii)操作，可以逐渐前馈地减小防喘振阀开度直至关闭，而且静叶控制器可以通过反馈控制始终将排气压力和流量稳定在剩余运行的马来酸酐反应器所需的程度。由此，实现了在反应器跳车后空气供应的基本平稳，使得剩余的反应器运行，免于联锁跳车。

而且如已经陈述过的，上述使用前馈逆流保护控制器的运行方法可以在反应器超压的情况下，尽可能避免空压机过早停车和导致反应器联锁跳车。

优选地，在操作ii)中，将防喘振阀从所述第一开度减小2％-5％。如上所述，这可以在尽快关闭防喘振阀和等待静叶及时调整之间取得好的平衡。

在一个实施方案中，在操作i)中，在防喘振阀快开的同时将所述静叶快关至第一角度。可以针对不同的跳车反应器数量，设置适当的初始的第一开度和第一角度，两者配合保证送气压力和流量的稳定。这样的效率比仅反馈地控制静叶角度高。

在一个实施方案中，本发明的运行方法不但可以处理反应器的异常工况如跳车或超压，还可以处理空气供应装置本身的一些异常工况。特别是，针对前述汽电双拖并且电动机不足以单独拖动多个马来酸酐显示器的空压机，本发明的运行方法提出了专门的操作应对异常工况。

空压机的一个异常工况是空压机本身甩负荷。在一些突发状况下，空压机会发生甩负荷。此时，空压机控制器向空压机发出安全运行动作控制命令。此处的安全运行动作与前述的相同。换言之，空压机在接收到该命令后，关闭静叶至最小，使防喘振阀快开，同时允许止回阀快关。防喘振阀的快开可以通过使防喘振阀的电磁阀失电来进行。止回阀的快速助关可以通过使止回阀的电磁阀失电来进行。

通过执行上述动作，空压机进气量变小，排气经由防喘振阀放出，并且止回阀生效，防止气体逆流，空压机处于安全运行状态。

当处于汽电双拖的状态的空压机进入安全运行状态时，控制系统需要对汽轮机发出联锁停机指令。此时，汽轮机将通过使停机电磁阀失电，快速关闭速关阀，切断进汽。

即，在一个实施方案中，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是上述包含蒸汽产生装置的包含多反应器的马来酸酐制备系统，所述电动机的功率不足以拖动全部马来酸酐反应器运行时的空压机负荷，并且运行方法还包括：

a)当所述空压机发生甩负荷时，执行所述安全运行动作，并且使所述汽轮机联锁停机。

图7示出了当空压机发生甩负荷时，本发明的方法的一个实施方案的安全运行策略。发出安全运行指令后，止回阀快关，放喘振阀快开，静叶关闭至最小角度并闭锁。止回阀的快速助关和防喘振阀的快开均可以通过各自具有的电磁阀失电实现。同时，安全运行指令使控制系统存储器置位。此外，安全运行指令被发送到联锁停机程序，用于进行后续判断和运行。

图8使出了一个联锁停机程序的判断逻辑。在接收到空压机安全运行信号后，首先判断系统是否处于汽电双拖状态。如果汽轮机未运行，则不对汽轮机发出任何指令。如果汽轮机处于运行状态，则系统发出汽轮机联锁停机指令并报警。汽轮机联锁停机指令可以使得汽轮机停机电磁阀失电，汽轮机速关阀快速关闭，切断进汽。

在一些情况下，汽轮机会因马来酸酐制备系统中的某些突发状况而联锁停机。例如，可能由于多个马来酸酐反应器中的某个出现故障，导致汽轮机联锁停机。此时，因为电动机在设计选型时并非按照能单独拖动空压机至最大负荷的能力进行选型，故当汽轮机突然联锁停机时，如果空压机的运行工况处在一个比较大的负荷时，仅靠电动机的输出功率，不能维持空压机的正常运行。因此，如果汽轮机联锁停机后内部程序不做任何保护，则有可能产生电动机电流超过额定值的情况，对电动机有伤害。而且，电动机针对电流超过额定值将触发保护动作，这可能会直接引起联锁停机。这样的停机方式不是使用者所期望的。

为此，运行方法还包括：

b)当所述汽轮机发生联锁停机时，检测汽轮机联锁停机时的静叶角度；若静叶角度对应空压机负荷能够由电动机单独拖动，则由电动机继续拖动空压机运行；若静叶角度对应负荷不能够由电动机单独拖动，则空压机执行所述安全运行动作，并且在执行所述安全运行动作后，检测防喘振阀开度和电动机电流；若防喘振阀未全开且电动机电流超过额定值，则将空压机停机。

即，为了满足该类型汽电双拖机组空压机组的运行状态，需结合机组的静叶角度进行进一步判断。首先，检测汽轮机联锁停机瞬间的空压机静叶角度值。若此时空压机静叶角度小于某一限幅值(具体限幅值根据空压机不同静叶角度下的负荷对应主电机的允许负荷确认)，空压机组由电机拖动继续运行。若此时空压机静叶角度大于某一限幅值时，则空压机组执行安全运行动作，即空压机甩负荷放风，同时静叶关闭至最小，将空压机的负荷减小至最小。此后延时3秒，3秒后检测防喘阀的开度与主电机的实时电流情况，若防喘阀未全开同时主电机超额定电流，则整个机组执行停机动作。

换言之，需判断汽轮机停机后单独的电动机是否可能拖动空压机。如果可能拖动则继续运行。如果不能拖动，则进行前述的安全运行动作。安全运行动作后，静叶角度已关闭至最小并且防喘振阀已打开，相应地使得空压机的负荷也降低至最小。给予安全运行动作3秒的运行时间，随后检测防喘振阀的开度和电动机电流情况。如果防喘振阀的开度不是全开，说明空压机仍运行在喘振线右侧的工作点。此时，如果电动机电流过载，说明仅由电动机拖动的空压机仍无法将系统维持在稳定的工作状态，因此不得不将空压机停机。

通过上述逐步判断的方法，尽可能地保持了空压机继续运行的可能，并且除非空压机与负荷状态完全无法匹配，否则不使空压机停机，减少了空压机的停机概率，为使用者提供了便利。

图9示出了本发明的一个实施方案中联锁停机时的动作方式。图中的序号表示相关的阀门或传感器等。

此外，当空压机本身发出联锁信号或电动机发生甩负荷工况时，汽轮机均执行联锁停机动作。

当空压机或电动机出现了联锁信号时，整个机组必须联锁停机。因为空压机本身有故障时，机组禁止继续运行。当电动机有故障时，因为汽轮机有超速风险，同时电动机也需要停机检查，所以也不允许汽轮机单独拖动空压机及电动机拖网运行。

即，本发明的运行方法还包括：

c)当空压机或电动机出现了联锁信号时，使所述汽轮机停机。

图10示出了本发明的一个实施方案中进行汽轮机联锁停机时的动作方式。图中的序号表示相关的阀门或传感器等。可以看到，在空压机或电动机出现联锁信号时，均可导致汽轮机联锁停机。

在本发明的运行方法中，通过以上对空压机组的异常工况控制，在保持系统安全的同时，尽量避免整个马来酸酐制备系统停止工作。

在实际工作中，空压机的动力和负荷状况都在不断地变化。在一些情况下，马来酸酐工厂提供的蒸汽可能存在不稳定的现象，例如，蒸汽系统可能出现问题。此外，汽轮机有可能出现故障而无法正常运行。如果因汽轮机无法正常运行而导致空压机向马来酸酐反应器的送风而产生大的波动，将使得对送风稳定性高敏感的马来酸酐反应结果变差。因此，在空压机运行的过程中，汽轮机需要能够任意地完成在线投入与切出的操作，以免汽轮机故障影响向马来酸酐反应器的稳定送风。

在一个实施方案中，空压机在运行的过程中，由于蒸汽条件的不稳定性，汽轮机运行需要在线投运与切出的操作。

本发明的空气供应装置中为了当蒸汽系统出现问题或者汽轮机无法正常运行时不影响电动机拖动机组的正常运行，使用了汽轮机和空压机耦合的离合器。

如上所述，离合器可以通过比较输入轴转速与输出轴转速来实施啮合和脱开动作。然而，上述情况只是理想状态，实际运行中需要保证动作完成并且空压机随后处于正确的工作状态。为此，在一个实施方案中，本发明的运行方法执行特别的检测操作实现投入和切出。

在切出操作时，检测离合器的啮合开关的保持时间并结合电动机功率变化，来判断汽轮机是否已经切出成功。如果啮合开关保持时间在极限以内且电动机功率明显增加，则说明切出成功。如果啮合开关保持时间超出极限或电动机功率没有明显增加，则说明切出未成功。如果切出成功，则汽轮机进入停机动作。上述判断和控制都可以通过设定的程序自动执行。

在投入操作时，检测离合器的啮合开关的保持时间并结合电动机功率变化，来判断汽轮机是否已经投入成功。如果啮合开关保持时间在极限以内且电动机功率明显下降，则说投入成功。如果啮合开关保持时间超出极限或电动机功率没有明显增加，则说明投入未成功。如果投入成功，则汽轮机由投入前的转速控制模式转变为负荷加载控制模式。上述判断和控制都可以通过设定的程序自动执行。

相应地，本发明的运行方法包括：

采用转速控制模式降低汽轮机转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否切出成功，并且若切出成功关闭汽轮机；和

采用转速控制模式提高汽轮机的转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否投入成功，并且若投入成功将转速控制模式变为负荷加载控制模式。

上述判断可以通过控制程序自动执行。

换言之，在一个实施方案中，汽轮机的在线切入与切出操作包括：

1、当汽电双驱机组正常运行时，若汽轮机或者蒸汽系统出现故障，需要将汽轮机停机，但机组需正常运行时，可通过降低汽轮机的转速小于空压机的转速，此时离合器输入轴转速低于输出轴转速，离合器自动脱开，汽轮机就可以从机组运行轴系上切出，可单独停止运转，机组单独电拖运行。

2、汽轮机切出前，汽轮机降转速，通过离合器啮合开关的脱开保持时间，结合主电机功率的变化，控制程序自动判定汽轮机是否切出成功，在自动判定汽轮机是成功脱开后，汽轮机自动进入停机操作。

3、当电机拖动空压机组正常运转时，若需要投入汽轮机，可通过提升汽轮机的转速高于空压机的转速，此时离合器输入轴转速大于输出轴转速，离合器自动啮合，汽轮机就可以投入机组行轴系，机组汽电双驱运行。

4、对于汽轮机的切入主要通过离合器啮合开关的啮合保持时间以及结合主电机功率的变化，控制程序自动判定汽轮机是否切入成功，同时在判定汽轮机完成在线切入后，汽轮机的控制方式由投入前的转速控制模式，改为投入后的负荷加载控制模式。

通过设置离合器和提供上述运行方法，本发明的空气供应装置当马来酸酐的蒸汽系统出现问题或者汽轮机无法正常运行时，可不影响电动机拖动机组的正常运行，不会对用户工艺装置造成较大影响或造成反应器停工，提升了开工率。

发明人还发现，由于不同的马来酸酐工厂中的动力供应模式存在区别，专门化的空气供应装置还需要针对不同的马来酸酐工厂的具体情况进行进一步特化。这造成空压机的成本上升。而且，当马来酸酐工厂例如因为产业升级或改造导致动力供应模式发生变化时，可能需要更换空气供应装置的驱动部件，造成成本浪费。

因此，为了实现普遍适用于不同动力供应模式的马来酸酐生产线的通用空气供应装置，需要对空压机结构和操作策略进行改进。

具体地，有些马来酸酐工厂中，可以持续提供蒸汽动力，而另一些马来酸酐工厂中，仅当马来酸酐反应器开始运行后才能提供蒸汽动力。在开工时，是否能够为驱动空压机的汽轮机提供蒸汽将导致空压机需要不同启动方式。

本发明的空气供应装置可以配置为在有开工蒸汽和无开工蒸汽的情况下均能启动。如上所述，离合器设置在空压机的转轴和汽轮机的转轴之间。在有开工蒸汽的情况下，离合器啮合锁定，空压机的转轴与汽轮机的转轴共轴，并且通过齿轮箱耦合至电动机。

相应地，本发明的运行方法包括采用以下方式启动空压机：

当存在开工蒸汽时，使用所述开工蒸汽驱动所述汽轮机，带动所述空压机和所述电动机共同升速，其中所述汽轮机处于转速控制模式；

所述空压机的转速达到正常转速后，所述电动机并网，所述汽轮机模式变为负荷控制模式。

即，利用开工蒸汽驱动汽轮机，汽轮机先启动，离合器输入端转速高于输出端转速，离合器处于啮合状态，汽轮机通过离合器带动空压机和电动机共同升速。汽轮机设定为转速控制模式，待机组主电机升速至接近正常转速(例如而定转速的90％以上)后，电机合闸并网。汽轮机控制由转速控制模式切换为负荷控制模式，汽轮机根据机组负载及蒸汽条件逐步提升负荷，达到正常运行工况。此后，待马来酸酐制备装置产生自产蒸汽后，引入汽轮机。自产蒸汽可以作为补充蒸汽或主要蒸汽。

开工蒸汽源可以是用户初始设计的开工蒸汽、马来酸酐工厂废气焚烧炉设计有开工模式、或者用户厂区有其他蒸汽气源，可以提供一定量的开工蒸汽，以满足汽轮机启动的流量需求。需要注意的是，开工蒸汽负责开工，并不要求在整个马来酸酐制备过程中始终被提供。当开工成功后，可以从马来酸酐制备获得另外的驱动蒸汽。

在此启动模式下，由汽轮机带动机组升速后再启动电机，主电机无需辅助启动设备，在接近电机额定转速下执行并网操作，对用户电网冲击小。

当马来酸酐用户装置初始设计无开工蒸汽、焚烧炉设计无开工模式或用户厂区无其他蒸汽气源，不具备汽轮机启动的条件时，属于无开工蒸汽的情况。

在无开工蒸汽的情况下，离合器脱开，空压机的转轴与汽轮机的转轴脱开并且通过齿轮箱耦合至电动机。

相应地，本发明的运行方法包括采用以下方式启动空压机：

当不存在开工蒸汽时，在所述汽轮机与所述空压机脱开的情况下，使用电力驱动电动机，带动所述空压机运转，并进行马来酸酐的制备；

从所述马来酸酐的制备获得自产蒸汽，驱动所述汽轮机；

使所述离合器啮合，从而使所述汽轮机与所述空压机连接。

即，当装置无开工蒸汽时，机组启机前汽轮机无法运行。此时，首先利用电动机带动空压机运转，由于离合器的存在，离合器输入端转速低于输出端转速，汽轮机处于自动脱开状态。电动机驱动空压机达到额定转速后，根据装置需求逐渐提升负荷，马来酸酐反应器开始运行并产生自产蒸汽。待系统自产蒸汽条件满足使用后，可向汽轮机引入自产蒸汽。此时，汽轮机可以设定为转速控制模式，进行升速。当汽轮机转速升至规定值，超过电机驱动的空压机侧转速时，离合器由于输入端转速高于输出端转速，自动处于啮合状态。离合器啮合使得电动机和蒸汽机共同驱动空压机组运行。此时汽轮机可以由转速控制模式切换为负荷控制模式，与电机共同驱动空压机组运行。

通过设置离合器并采取本发明的启动方法，实现了采用同一的空气供应装置在不同开工蒸汽条件下的启动。这样，在尚未能提供单独开工蒸汽或者马来酸酐反应器尚未开始运转的马来酸酐工厂中，也可以设置汽电双拖的空气供应装置并安全启动。

发明人发现马来酸酐制备系统中的以下部件特别适于在生产中为空压机的汽轮机提供稳定且充足的自产蒸汽驱动。

在一个实施方案中，利用所述马来酸酐反应器的熔盐余热产生所述自产蒸汽。如图6所示，可以使得锅炉给水通过熔盐换热器14，利用熔盐余热使水升温，并且在蒸汽包中生成蒸汽。马来酸酐反应器的熔盐可以提供大量的可将水转化为蒸汽的热量。利用蒸汽从马来酸酐反应器中所用的熔盐回收余热驱动汽轮机可以实现显著节能。

在一个实施方案中，利用所述马来酸酐制备系统的废气焚烧炉产生所述自产蒸汽。马来酸酐反应器的废气焚烧炉可以提供大量的可由蒸汽携带的能量，利用其驱动汽轮机可以实现显著节能。

在一个优选实施方案中，利用所述马来酸酐反应器的熔盐余热产生所述自产蒸汽，并利用所述马来酸酐制备系统的废气焚烧炉进一步加热所述自产蒸汽。如图6所示，可以使得利用熔盐余热生成的蒸汽进一步经过废气焚烧炉，并且利用焚烧尾气生成的热使蒸汽升温增压。这可以充分利用为反应器散热的熔盐中的热，同时也充分利用废气中所包含的燃烧热，从而为汽轮机提供更强的驱动。

以下通过实施例更详细地说明本发明。

实施例1：

使用以一台空压机为三个并联的马来酸酐反应器同时供应空气的马来酸酐制备系统进行生产。三个马来酸酐反应器分别称为1号、2号、3号反应器。反应原料为正丁烷。

设置静叶控制器，内嵌PID算法。其输出端OUT与静叶调节机构连接以控制静叶角度。其第一设定值接收端SV1从控制系统获得反应器正常工作时的目标排气压力设定值。其当前值接收端PV从排气压力传感器接收实时排气压力测量值。

设置防喘振控制器，内嵌PID算法。其输出端OUT与防喘振阀连接以控制防喘振阀开度。其第一设定值接收端SV1从控制系统获得防喘振图，包括喘振线和防喘振线。其当前值接收端PV接收得自从排气压力传感器和喉部差压传感器的实时工作点参数。

设置有前馈性能控制器，前馈性能控制器的三个信号输入端接受来自1-3号反应器的运行信号。其第二输出端OUT1与防喘振阀控制器的第二设定值接收端SEL SV2相连。其第一输出端OUT2与静叶控制器的第二设定值接收端SEL SV2相连。

如图2所示，将反应器、防喘振控制器、防喘振阀、静叶控制器、静叶和前馈性能控制器连接在一起。

首先使1-3号反应器运行在正常状态下。此时，前馈性能控制器不工作。静叶控制器基于SV1获得的目标排气压力设定值，根据PV得到的测量值对静叶角度进行反馈控制。防喘振阀控制器基于SV1获得的防喘振线，根据PV得到的工作点参数对防喘振阀开度进行反馈控制。

为模拟反应器跳车，将1号反应器停机，并且随即将通向1号反应器的进风流量调节阀关闭，同时向前馈性能控制器发出跳车信号。

1号反应器的跳车信号使得前馈性能控制器启动，并开始跳车应急控制。根据跳车信号为1个，预期送气流量将变为原来的三分之二，压力不变。为此，前馈性能控制器向防喘振阀的SEL SV2发送前馈信号，将防喘振阀的开度快开至第一开度(非全开)，排出气体。在此第一开度下，在当前静叶角度和空压机工作状态下，通向下游的空气的排气流量为此前的三分之二，压力不变。这一工作点处于防喘振线右下方，可以避免喘振发生。

同时，前馈性能控制器将此目标排气压力和/或流量发送给静叶控制器的SELSV2。静叶控制器从此基于改变后的目标排气压力和/或流量进行反馈控制。由于此时流量和压力即大约为目标值，因此静叶控制器仅根据测量值反馈对静叶角度进行微调。

随后，前馈性能控制器将防喘振阀开度减小2％。此时，排气压力和流量都有所上升，静叶控制器将收到提高的压力/流量测量值，并且对静叶进行反馈控制，减小静叶角度，使得排气压力和流量下降回到目标值。

待排气压力和流量稳定在目标值左右(即静叶角度不再继续减小后)，前馈性能控制器再度将防喘振阀开度减小2％。重复上述过程，直至防喘振阀完全关闭。

待防喘振阀完全关闭后，前馈性能控制器关闭，结束跳车应急控制。防喘振阀控制器接管对防喘振阀的反馈控制。

在此过程中，监测2号和3号反应器中的空气进气压力和流量，并且检查反应器的工作状态。结果发现，2号和3号反应器的空气进气压力和流量的波动不大，反应器工作平稳，产物产量和品质稳定，未受到1号反应器跳车的影响。

实施例2

以与实施例1相同的方式进行测试，区别在于三个反应器中的1号和2号反应器进行模拟跳车。

相应地，前馈性能控制器将防喘振阀快开，并且发送至静叶控制器的改变后的目标排气流量为此前的三分之一，压力不变。因开度较大，在前馈控制期间，每次减小的防喘振阀开度提高至5％。

在此过程中，监测3号反应器中的空气进气压力和流量，并且检查反应器的工作状态。结果发现，3号反应器的空气进气压力和流量的波动不大。反应器工作平稳，产物产量和品质稳定，未受到1号和2号反应器跳车的影响。

比较例1：

除了不设置前馈控制器之外，以与实施例1相同的装置为马来酸酐反应器供应空气。

模拟1号反应器跳车后，排气压力测量值很快上升，并触发防喘振控制器的反馈控制，防喘振阀全开。防喘振阀全开后不久，2号和3号反应器因供气不足联锁跳车，停止运行。

比较例2：

除了不设置前馈控制器之外，以与实施例2相同的装置为马来酸酐反应器供应空气。

模拟1号和2号反应器跳车后，排气压力测量值很快上升，并触发防喘振控制器的反馈控制，防喘振阀全开。防喘振阀全开后，3号反应器很快因供气不足联锁跳车，停止运行。

由此可见，本发明的装置和方法在多个马来酸酐反应器中的一个或几个突然停机时，在保证空压机不会因为发生喘振而损坏的同时，也保证剩余反应器不会因为送风骤减而导致工作异常或联锁停机。

实施例3

在实施例1的马来酸酐制备系统中设置前馈逆流保护控制器。

按照本发明的运行方法对1号反应器超压的工况进行了模拟和实际测试。

结果表明，空压机进入安全运行动作，并且2号和3号反应器未因为空压机停车而联锁停车。

比较例3

除了不设置前馈控制器之外，以与实施例3相同的装置为马来酸酐反应器供应空气，并对1号反应器超压的工况进行了模拟和实际测试。

结果表明，空压机很快因超压而停机，并导致2号和3号反应器联锁停车。

实施例4

使用以一台空压机为三个并联的马来酸酐反应器同时供应空气的马来酸酐制备系统进行生产。反应原料为正丁烷。

与马来酸酐反应器下游的吸收塔的塔顶连通的尾气回收管道与空压机的进气管道流体连通。空气供应装置还包括防喘振阀放气回流管道，其将防喘振阀的排气口与空压机的进气管道流体连通。空压机采用碳环密封与拉别令密封的组合密封作为轴端密封结构。拉别令密封位于里侧，碳环密封位于外侧。碳环带有充气口。

运行马来酸酐制备系统，并在如实施例1和2的跳车试验过程中检测空压机环境的空气，未发现存在正丁烷。

运行1000小时后，检查空压机叶片表面，观察到出现腐蚀。

实施例5

以与实施例4相同的方式进行测试，区别在于空压机的前三级叶片表面经过耐酸处理。

运行1000小时后，检查空压机叶片表面，未观察到出现腐蚀。

实施例6

使用以一台本发明的空压机为三个并联的马来酸酐反应器同时供应空气的马来酸酐制备系统进行生产。反应原料为正丁烷。系统中包括从马来酸酐反应器回收热的蒸汽包，其为汽轮机供应蒸汽。

空压机为汽电双拖配置。空压机的转轴通过齿轮箱耦合至电动机，并且通过离合器耦合至汽轮机。电动机的功率不足以拖动三个马来酸酐反应器。

按照本发明的运行方法分别对空压机甩负荷、汽轮机联锁停机、电动机停机等工况进行了模拟和实际测试。测试结果表明在各种工况下空压机组各个部件均安全，并且不会损害马来酸酐反应器。此外，如果上述异常工况可以及时排除，马来酸酐制备系统可以不停机。

实施例7

使用以一台本发明的空压机为三个并联的马来酸酐反应器同时供应空气的马来酸酐制备系统进行生产。反应原料为正丁烷。

按照本发明的运行方法分别进行了在有/无开工蒸汽的条件下启动空压机和在制备系统运行过程中投入/切出汽轮机的测试。测试结果表明，空压机组可以正常启动和运行。

此外，对苯法生产马来酸酐的系统也进行上述实验，得到了类似的实验结果。

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 (11)

1.一种用于包含多反应器的马来酸酐制备系统的空气供应装置，其特征在于，所述空气供应装置包括：

轴流式空压机，其设置有静叶、防喘振阀和止回阀；

静叶控制器，其基于目标排气压力和/或流量反馈控制静叶角度；

防喘振阀控制器，其基于所述空压机的防喘振线反馈控制防喘振阀开度；

前馈性能控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制；和

前馈逆流保护控制器，其配置为，当接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，并且在检测到逆流时使所述空压机执行安全运行动作，

其中，所述跳车应急控制包括：前馈控制所述防喘振阀开度，和改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量，

所述安全运行动作包括：减小静叶角度，增加防喘振阀开度，和助关止回阀。

2.根据权利要求1所述的空气供应装置，其特征在于，所述空气供应装置还包括：

排气压力传感器；

喉部差压传感器；和

任选的排气流量传感器，

其中，所述静叶控制器根据所述排气压力传感器或排气流量传感器的测量值进行其反馈控制，

所述防喘振阀控制器根据所述排气压力传感器和喉部差压传感器的测量值进行其反馈控制，

所述静叶控制器和所述防喘振阀控制器为内嵌PID算法的控制器。

3.根据权利要求1所述的空气供应装置，其特征在于，所述空气供应装置还包括：

空气进气管道，所述空气进气管道的进气端与空气源流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；

尾气回收管道，所述尾气回收管道的进气端与所述马来酸酐反应器下游流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通；和

防喘振阀放气回流管道，所述防喘振阀放气回流管道的进气端与所述防喘振阀的排气口流体连通，出气端与所述空压机的进气管道流体连通，

并且所述空压机具有轴端密封结构。

4.根据权利要求1所述的空气供应装置，其特征在于，所述空气供应装置还包含电动机、汽轮机、齿轮箱和离合器，所述电动机的转轴通过齿轮箱与所述空压机的转轴耦合，所述汽轮机的转轴通过离合器可脱开地与所述空压机的转轴耦合。

5.一种包含多反应器的马来酸酐制备系统，其特征在于，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包含：

多个马来酸酐反应器，和

根据权利要求1-4中任一项所述的空气供应装置，所述空气供应装置的空压机出口管道与所述多个马来酸酐反应器的反应器入口管道流体连通，使得所述多个马来酸酐反应器并联在所述空压机的下游。

6.根据权利要求5所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统，其特征在于，

所述空气供应装置是根据权利要求3所述的空气供应装置，并且

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括在所述马来酸酐反应器下游的吸收塔，

其中，所述尾气回收管道的进气端与所述吸收塔的塔顶流体连通。

7.根据权利要求5所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统，其特征在于，

所述空气供应装置是根据权利要求4所述的空气供应装置，并且

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统包括蒸汽产生装置，

其中，所述蒸汽产生装置配置为向所述汽轮机提供蒸汽。

8.一种根据权利要求5-7中任一项所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括：

当所述多个马来酸酐反应器运行时，所述静叶控制器基于目标排气压力和/或流量并根据测量值反馈控制静叶角度，并且所述防喘振阀控制器基于所述空压机的防喘振线并根据测量值反馈控制防喘振阀开度；

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个跳车时，所述前馈性能控制器接收到马来酸酐反应器的跳车信号后启动所述跳车应急控制，并且在防喘振阀关闭后结束所述跳车应急控制，其中，所述跳车应急控制包括：

i)根据剩余运行的马来酸酐反应器的个数，将所述防喘振阀快开至第一开度，并且改变所述静叶控制器的所述目标排气压力和/或流量；

ii)将防喘振阀从所述第一开度减小，随后等待静叶角度稳定；

iii)重复操作ii)，直至防喘振阀关闭，

并且，所述运行方法还包括：

当所述多个马来酸酐反应器中的至少一个超压时，所述前馈逆流保护控制器接收到马来酸酐反应器的超压信号后开始检测逆流，检测是否发生逆流，并根据情况进行以下动作：

当不发生逆流时，保持检测；并且

当发生逆流时，执行所述安全运行动作，并再次检测是否发生逆流，如果仍发生逆流，执行空压机停机。

9.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，

所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是根据权利要求7所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统，其中所述电动机的功率不足以拖动全部马来酸酐反应器运行时的空压机负荷；并且

所述运行方法还包括：

a)当所述空压机发生甩负荷时，执行所述安全运行动作，并且使所述汽轮机联锁停机；

b)当所述电动机运行但所述汽轮机发生停机时，检测汽轮机停机时的静叶角度；若静叶角度对应空压机负荷能够由电动机单独拖动，则由电动机继续拖动空压机运行；若静叶角度对应空压机负荷不能够由电动机单独拖动，则空压机执行所述安全运行动作，并且在执行所述安全运行动作后，检测防喘振阀开度和电动机电流；若防喘振阀未全开且电动机电流超过额定值，则将空压机停机；

c)当空压机或电动机出现了联锁信号时，使所述汽轮机停机。

10.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是根据权利要求7所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统，并且

所述运行方法还包括：

采用转速控制模式降低汽轮机转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否切出成功，并且若切出成功关闭汽轮机；和

采用转速控制模式提高汽轮机的转速，通过检测离合器啮合开关保持时间和电动机功率判断是否投入成功，并且若投入成功将转速控制模式变为负荷加载控制模式。

11.根据权利要求8所述的运行方法，其特征在于，所述包含多反应器的马来酸酐制备系统是根据权利要求7所述的包含多反应器的马来酸酐制备系统，并且

所述运行方法还包括：

当存在开工蒸汽时，使用所述开工蒸汽驱动所述汽轮机，带动所述空压机和所述电动机共同升速，其中所述汽轮机处于转速控制模式；

所述空压机的转速达到正常转速后，所述电动机并网，所述汽轮机模式变为负荷控制模式，

和

当不存在开工蒸汽时，在所述汽轮机与所述空压机脱开的情况下，使用电力驱动电动机，带动所述空压机运转，并进行马来酸酐的制备；

从所述马来酸酐的制备获得所述蒸汽，驱动所述汽轮机；

使所述离合器啮合，从而使所述汽轮机与所述空压机连接。

Images