CN1418172A

CN1418172A - 用于二氧化氯生产方法的高级控制策略

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Publication number: CN1418172A
Application number: CN01806724A
Authority: CN
Inventors: 濮存民; J·B·比尔克斯; J·J·霍普曼斯
Original assignee: Sterling Pulp Chemicals Ltd
Current assignee: Superior Plath Co. Ltd.
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2003-05-14
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: MXPA02009061A; AU4398201A; JP2003527282A; AR027672A1; CN100486887C; US20030118503A1; CA2400362C; PL358011A1; BR0109320A; US6972121B2; CA2400362A1; NZ520939A; WO2001068518A2; RU2292298C2; JP4183420B2; WO2001068518A3; AU2001243982B2; EP1263679A2; ZA200206906B

Abstract

本发明涉及通过计算机监控生产高纯度二氧化氯的单容器型二氧化氯生产工艺的方法，其中采用在作为由操作者输入实施计算机控制的计算机程序的唯一数据的所需二氧化氯生产率的基础上的高级控制策略，其可以连续稳定地运转并具有最佳化学原料用量。

Description

用于二氧化氯生产方法的高级控制策略

发明领域

本发明涉及二氧化氯，特别是用于纸浆漂白的二氧化氯的制备方法，更具体地说涉及这种制备方法的控制。

发明背景

商业上，在纸浆厂现场制备二氧化氯作为纸浆的漂白剂使用。在现有技术中已经描述了各种不同的制备方法，并已在商业上使用。通常，该方法根据下列反应式进行：

一种常见的方法包括所谓的单容器法(SVP)，其中二氧化氯由含水酸性反应介质或发生器液体(其在低于大气压下在反应区域中保持在沸点温度)形成。二氧化氯以与水蒸气的气体混合物形式离开该发生器，并被吸收到吸收塔的冷凝水中，而来自该工艺的副产物盐沉淀在发生器中，并从这里被除去。继续加入补充氯酸盐和酸以便在发生器液体中保持稳定状态。循环回路中供应蒸汽的再沸腾器用于维持发生器液体处于其沸点温度。

在该方法中，可以通过使用被认为与该方法中的副产物氯反应的还原剂例如甲醇和过氧化氢就地产生氯离子，在这种情况下获得基本上无氯的二氧化氯。另外，也可以加入氯离子作为还原剂，在这种情况下获得混有大量氯的二氧化氯。

在二氧化氯的生产方法中二个主要的控制变量是发生器液体中酸的当量浓度和氯酸盐的摩尔浓度。不幸的是，商业上不能获得测量这些主要控制变量的可行的在线仪器，因此，目前操作者必须依靠通常间隔2小时进行的人工实验室化验结果，以指导其调节操作变量(即酸和氯酸盐的进料速度)来保持二氧化氯的生产在所需的水平。该控制由于发生器液体水平的波动(其导致发生器液体类在实验室化验间隔中浓缩或稀释)而进一步复杂化，并因此难以使用常规控制策略来控制这些变量。

在大多数的二氧化氯工厂中发现的现代化控制体系配有能够快速计算复杂的多变量的算法的微处理机。计算技术上的这种进步通过高级控制策略的实施提供了使化学方法最佳化的机会。长期以来希望提供一系列的高级控制策略，其意图是采用唯一的输入量即二氧化氯目标生产率来严密地监控二氧化氯工厂的操作。该想法是通过下面详细描述的本发明实现的。整个工厂操作可以通过高级控制策略(其可以通过微处理机实现)来操纵。最初需要实验室化验来确定工厂的单位化学原料消耗比例，但是一旦这种初始化验完成，实验室化验的频率可以充分降低。

先前用于控制二氧化氯生产的方法陈述在下面的美国专利中：

美国专利号专利权人

4,251,503 Cowley等

4,251,224 Swindells等列举的这二项专利(转让给这里的受让人)涉及二氧化氯生产方法的机械控制，其使用氯离子作为还原剂制备氯和二氧化氯的气体混合物。这二项专利公开了随着由气体分析(即对比二氧化氯和氯的比)确定的利用率变化来调节操作参数的方法。然而，本发明提出具有新原理的高级控制策略来控制现代化的、无环境污染的在产物中仅含痕量氯的高纯度二氧化氯的生产方法(例如使用甲醇作为还原剂，如R8^®、SVP-MeOH^®和SVP-Lite^®)。因此，现有技术和本发明的控制策略涉及采用不同化学原理的二氧化氯的制备方法。

发明概述

如上所述，本发明涉及控制生产高纯度二氧化氯的单容器型二氧化氯生产方法的高级控制策略和采用适合的编程微处理机对这种控制策略的实施。这里提供的控制策略在动态基础上控制所有关键的工艺参数并立即进行调节。

下面列出本发明的目的：

-达到和保持二氧化氯的目标生产率，

-在最佳的操作条件下持续稳定地运转，

-通过计算机监控运转，

-减少牵涉到操作者和降低人工实验室化验的频率，

-使设备运转效率最佳化并节约化学原料。

本发明一方面提供一种以预定的生产率连续制备二氧化氯的方法，其包括在低于一大气压的压力下，在反应介质的沸点温度时，使用还原剂和硫酸还原通常由处于反应区域的含水酸性反应介质中的氯酸钠、氯酸或其混合物提供的氯酸根离子；从反应介质中除去包括水蒸气和二氧化氯的气体混合物；将所述的气体混合物吸收到吸收区的冷凝水中以获得产物二氧化氯的水溶液；从反应区域中除去用过的反应介质和副产物结晶硫酸钠的浆料；从用过的反应介质中分离出结晶硫酸钠作为副产物；向用过的反应介质中加入补充量的氯酸钠、还原剂和硫酸以形成补充进料；使用加入再沸腾器的蒸汽蒸发由所有来源供给该工艺的水；将补充进料循环到反应区域中；以及根据唯一由操作者输入实施这种计算机控制的计算机程序的所需二氧化氯生产率，计算机控制该工艺。

所述计算机控制操作可以包括连续监视二氧化氯水溶液的目标生产率在其中的变化，连续监视该工艺中氯酸钠、还原剂、硫酸、再沸腾器蒸汽和冷凝水的加料速度，并根据目标生产率的改变修改上述所有料流的初始设定值。

所述的计算机控制操作也可以包括连续监控二氧化氯水溶液的生产率是否偏离目标生产率，并修改还原剂的加料速度以便保持该生产率在其目标值。

在本发明的一个特征中，确定最大允许二氧化氯产物的溶液浓度和最大允许温度并通知操作者。

该计算机控制操作可以进一步包括连续监控所有材料的加料情况，以目标生产率为基础并随材料的改变修改加入料进入反应区的进料速度的设定值。

该计算机控制操作附加地可以包括连续监控氯酸钠溶液的物理性能、温度和密度，并且在该基础上设立测定氯酸钠溶液体积浓度的在线有效氯酸盐溶液分析仪。

在氯酸钠浓度是约450至约750克/升时该在线有效氯酸盐溶液分析仪的精确度是约±0.3％。

该计算机控制操作可以进一步包括连续监控反应介质中氯酸钠的进料量，连续监控通过该工艺氯酸钠的消耗量，并修改反应介质中氯酸钠的流量使其与氯酸钠的消耗量相适应，从而保持反应介质中氯酸钠浓度基本上稳定。

该计算机控制操作进一步包括以预期的反应介质组成为基础确定反应介质沸腾温度的设定值，连续监控含水酸性反应介质的温度，连续控制该反应介质的温度以便在反应介质中保持恒定的酸当量浓度，以及连续地由该水溶液的温度测定含水酸性反应介质的酸当量浓度。

在后面的步骤中，该计算机控制操作可进一步包括连续测定含水反应介质的温度是否与该温度的设定值不同，并通过适当地修改该含水反应介质中酸的进料速度来修正该偏差。

该计算机控制操作可附加地包括在连续测定系统质量平衡和自适性收率(adaptive yield)跟踪的基础上连续控制含水反应介质中的氯酸钠摩尔浓度。

计算机控制操作可进一步包括实验室周期性化验反应介质中氯酸钠的浓度和监控该实验室化验结果以确定该反应介质中氯酸钠浓度改变的趋势，确定反应介质中的氯酸钠浓度是否已经按照与预定数目的上述周期性实验室化验相同的方向改变，在这种改变已经发生并假定操作者已经选择“ADAPTIVE YIELD”功能键的情况下，使用一系列的实验室化验开始收率计算以确定适当的自适性收率。

该计算机控制操作可附加地包括实验室周期化验反应介质中的氯酸钠浓度，确定反应介质中的氯酸钠浓度是否已经偏离目标值，并且在这种改变已经发生以及假如操作者已经选择“LAB TEST(实验室化验)”功能开关的情况下，在预定时间内使反应介质中氯酸钠的进料速度一度偏离以便调节反应介质中氯酸钠浓度至目标值。

该计算机控制操作可进一步包括通过流入该工艺的水体积和从该反应介质中蒸发的水体积的连续平衡来保持反应区域中反应介质浓度基本上恒定。

在该计算机控制操作中，可以连续测定和显示反应介质的酸当量浓度和反应介质中氯酸钠的浓度。

在二氧化氯制备方法中使用的还原剂可以是那些通常在二氧化氯商业化生产操作中使用的，优选不会产生大量氯的还原剂，例如过氧化氢和甲醇。这里的具体描述涉及使用甲醇作为还原剂。

如果甲醇是还原剂，那么该计算机控制体系可以进一步包括连续监控二氧化氯水溶液的生产率，并以甲醇流量的起始设定值为基础，根据在预定范围中的起伏来修改反应介质中甲醇的进料速度。

本发明中所示的高级控制策略(参见示意性综述的附图3)包括：

(a)生产率初始化

(b)进料速度设定值的动态测定

(c)氯酸盐进料控制

(d)发生器液体酸度控制

(e)生产率反馈控制

(f)再沸腾器蒸汽设定值测定

(g)发生器水平控制

(h)二氧化氯溶液浓度控制

(i)最大二氧化氯溶液浓度和溶液温度的结合设定

附图的简要描述

附图1是基于甲醇的二氧化氯生产设备(R8^®)的示意图，其可以按照在此提供的控制策略的实施方式进行控制；

附图2是在此提供的二氧化氯生产工艺控制策略的所有输入和输出的示意图；

附图3是在此提供的二氧化氯生产工艺控制策略的整体流程图；

附图4是表示二氧化氯生产率初始化时涉及的步骤的流程图；

附图5是表示硫酸设定值确定时涉及的步骤的流程图；

附图6是表示甲醇稀释水设定值确定时涉及的步骤的流程图；

附图7是表示流入吸收塔的冷凝水流量设定值确定时涉及的步骤的流程图；

附图8A、8B和8C是表示氯酸钠溶液进料流控制中涉及的步骤的流程图；

附图9是表示二氧化氯发生器酸度控制中涉及的步骤的流程图；

附图10是表示二氧化氯生产率反馈控制中涉及的步骤的流程图；

附图11A和11B是表示再沸腾器蒸汽流设定值测定中涉及的步骤的流程图；

附图12A和12B是表示二氧化氯发生器液体水平控制中涉及的步骤的流程图；

附图13A和13B是表示最大二氧化氯溶液浓度和温度结合设定中涉及的步骤的流程图；和

附图14是远程高级控制结构的示意图。

发明的一般描述

在本发明中，二氧化氯生产设备操作的所有领域均可以通过进行各种不同的监控和计算的软件编程的计算机自动地监控。二氧化氯的生产率是需要该设备的操作者提供给该系统的唯一的输入变量。有时，由于各种原因，该设备不能生产由给定的化学原料流量预计的二氧化氯量。这里提供的控制系统可以快速测定生产率偏离的大小并根据需要调节甲醇进料的设定值以保持所需的生产率。该控制系统不仅使二氧化氯生产设备的连续稳定的操作最佳化，而且在持续稳定的操作下使所需的生产率之间的变化最佳化。通过协同使用蒸汽和补充水将发生器水平稳定地控制在稳定状态下，例如±1％。水的装载量和蒸汽的用量被降低至最小。

本发明控制化学原料的流量以便使目标生产率下的化学原料用量最佳化。如下所述，在目标生产率下使用自适性收率补偿使发生器液体中氯酸盐的浓度保持在窄的变化范围中，例如±0.2M(包括分析误差)。在目标生产率下通过保持液体温度在其由发生器液体目标浓度得到的设定值来使该水溶液的酸度控制在窄的变化范围中，例如±0.2N(包括分析误差)。

在氯酸钠浓度为约450至约750g/L的范围中，根据与物理性能相关的算法计算氯酸盐进料浓度，其精确度优良，例如是±0.3％。

本发明可以提供实时氯酸钠和酸度预测值，显示在设备的分布控制系统(DCS)上以供参考。仪器误差可以通过本发明测定并在大多数情况下予以补偿。

提高本发明提供的产物二氧化氯水溶液浓度的精确度可以使设备生产率变化期间不合格二氧化氯溶液减至最低，并相应改善纸浆磨的漂白效果。通过监控二氧化氯发生器的操作条件，可以使二氧化氯吸收塔的回收效率最佳化。不得超过在现有操作条件下在最大允许二氧化氯溶液浓度的基础上生产的二氧化氯溶液的最高可能浓度，以避免产物损失、向环境的释放和安全事故。随着二氧化氯溶液最高可能浓度的产生，现有的储存容积变得最大，冷凝水的消耗最低。随着生产率的变化，精确计算流入吸收塔的冷凝水量以便保持二氧化氯溶液浓度在其设定值。通过严密控制目标生产率下的操作条件，获得最大的和持久的反应效力，导致在氯酸盐的进料量的基础上获得较高的二氧化氯水溶液收率。

本发明有助于降低：化学原料的成本，特别是氯酸盐的成本；由于生产不稳定、开始时的不正常造成的化学原料的损失；失常、疏排(white-outs)、液体夹带和向周围移动；目标和操作参数之间的变化，例如发生器水平、液体浓度、二氧化氯浓度和生产率；实验室化验的频率；以及通过甲醇消耗降低而负载的生物氧需求〔BOD〕。

由于产物二氧化氯溶液中恒定的二氧化氯浓度导致纸浆白度的控制得到改善；二氧化氯生产设备操作的稳定；以及排除故障的能力，所以本发明有助于改善漂白的纸浆产品的质量。

二氧化氯生产设备操作的远程控制的使用，正如在这里的一个实施方案中预期的一样，相对于常规的就地监控带来额外的优点，包括远程软件的升级，维修以及及时和提高的技术服务和支持，而无需昂贵的现场观察，由于中心控制中心和远程被控设备之间的任何联系故障仅导致由控制器转换为同如今一样的操作者就地控制，所以这种操作方式中不存在危险。

这里提供的控制策略充分提高二氧化氯制备方法的操作稳定性，其是影响原料用量的主要因素。此外，保持一致的操作条件能够使该工艺保持二氧化氯的最佳生产。通过这里描述的控制体系可以显著节约最昂贵材料氯酸钠的消耗。

甲醇的消耗主要取决于发生器液体的浓度。随着这里提供的控制体系的运转，发生器液体浓度保持恒定并处于最佳，并且结果可以在二氧化氯生产工艺中有效利用甲醇。因此，对甲醇来说可以节约化学原料并减少该工艺的BOD负荷。

此外，该高级控制策略可以节约有用物，特别是由于在发生器液体水平控制中使用最少量的补充水，所以可以节约再沸腾器蒸汽。在利用二氧化氯溶液的漂白设备可以实现化学原料的节约，这得益于高和恒定的二氧化氯产品的浓度。

优选实施方案描述

参见附图，附图1是基于甲醇的二氧化氯生产设备10的示意图，该设备中采用低于一大气压的压力和沸腾反应条件由氯酸钠、硫酸和甲醇生产二氧化氯。

正如这里所看到的一样，设备10包括具有包括再沸腾器16的循环回路14的单容器发生器-蒸发器-结晶器12。气态产物管道18从发生器12通过间接接触冷却器20通向吸收塔22，冷凝水通过管线24加入该吸收塔22。通过管线26将二氧化氯溶液从吸收塔22输送到二氧化氯溶液储存罐28。

在发生器12下端进入循环回路14的结晶硫酸钠副产物和用过的发生器液体的浆料通过管线30泵送到盐饼过滤器32中，在这里将副产物硫酸钠与用过的发生器液体分离，然后其通过管线34返回循环回路14。

氯酸盐水溶液的进料管线36位于再沸腾器16的上游，而分别用于硫酸和甲醇水溶液的进料管线38和40在再沸腾器16的下游。蒸汽经管线42加入再沸腾器16以保持发生器12中的含水酸性反应介质在所需的反应温度并蒸发由所有来源输入的所有水。

通过采用经管线46与吸收塔22连接的蒸汽喷射器44在发生器12上施加低于一大气压的压力来使发生器12中的含水酸性反应介质保持在其沸点温度。二氧化氯储存罐28配有通向排气洗涤塔54的排气管线52，通过管线56向该排气洗涤塔54加入冷凝水以便从排出的水蒸气中清洗掉二氧化氯。

根据本发明，对通过附图1所示的二氧化氯生产设备的运转来生产二氧化氯的工艺进行控制以便获得所需的二氧化氯生产率。该预定控制系统所需的唯一输入参数是生产率。根据该参数，自动改变该工艺的其它参数和操作条件以满足该目标生产率。

该二氧化氯生产方法的操作参数通过该控制系统来控制，通过接收该工艺的各种不同参数的瞬时值的输入和根据需要调节流量和条件使导致二氧化氯的预定生产率的值最佳化。就该控制系统的运转而言，二氧化氯生产率是决定性参数。

正如在附图2中所看到的一样，生产率是控制系统50的输入值，下面参照附图3至13描述该控制系统的操作。

其它的输入包括二氧化氯吸收器温度、二氧化氯发生器压力、液体水平、温度和氯酸盐浓度。如上所述，将冷凝水加入二氧化氯吸收器22中，同时将氯酸钠、硫酸、甲醇和再沸腾器蒸汽加入二氧化氯发生器中。这些液体原料以及补充水(未示出)各自具有通过该控制系统50监视和控制的进料速度。氯酸钠溶液和甲醇的密度也可以通过该控制系统50来监控。

二氧化氯生产工艺的操作参数选自那些通常在基于甲醇的二氧化氯生产方法中遇到的并保持在相应的值。

现在转到附图3至13，附图3表示整个控制图。该整个控制图被包含在由适合的微处理器执行的计算机程序中。如上所述，目标生产率是决定该控制系统操作的输入数据。该输入数据通过操作者人工输入。生产率偏离目标值引起该系统进行适当调节以便使该工艺返回现有的生产率目标值。

如附图4所示，由DCS输入目标二氧化氯生产率，并且所述控制系统检测生产率是否发生变化。在生产率发生变化的情况下，如下所述，一个信号启动START 2以便使进料设定值发生变化。

与本发明不同，二氧化氯生产设备的常规操作不包括二氧化氯生产率的初始化，而是人工将所有化学原料的进料设定值输入常规系统以获得目标生产率。为了实现从一个目标二氧化氯生产率向另一个的平稳转换，本发明使用目标生产率作为启动信号来按逻辑顺序启动辅助控制策略。

这里提供的控制策略已经显示出例如在生产率变化时处理转换的突出能力。对生产率中大的跳跃进行了试验，并且在通过该转换期至新的生产率时，二氧化氯浓度(其通常是对工艺波动敏感的首要参数)保持接近设定值。

START 2启动酸料流、甲醇稀释水和冷凝水设定值测定，其提供响应于目标二氧化氯生产率变化的新设定值测定。正如附图5所示，该控制系统提供涉及现有硫酸消耗、硫酸浓度和目标二氧化氯生产率的信息，然后计算新的硫酸流量设定值(SP20)，该设定值被输送到DCS以实现所需的硫酸流量的调节，并且一个信号启动START 4。

正如附图6所示，DCS提供甲醇消耗量、甲醇溶液密度和目标二氧化氯生产率，然后控制系统计算新的甲醇流量设定值和新的甲醇稀释水流量设定值(SP30)，该设定值被输送给控制系统以实现所需的调节，一个信号启动START 5。

如附图7所示，DCS提供二氧化氯溶液浓度设定值、再沸腾器蒸汽流量、排气洗涤塔中的冷凝水流量和目标二氧化氯生产率，然后控制系统计算在该目标生产率下所需的吸收水的总流量，计算从间接接触冷却器进入吸收塔的冷凝物的流量，计算进入吸收塔的新冷凝水的流量设定值(SP70)。为了确保冷凝水流量不会降低至最小SPMN以下，计算流入吸收塔的冷凝水的最低流量(SPMN)，并且进行比较以确定SP70是否大于SPMN。如果答案是不，那么将SP70值设定为计算的SPMN值，然后将该值输入DCS以便进行调节。如果答案是是，那么将SP70值设定为计算的SP70，然后将该值输入DCS以便进行调节。

此外，进一步的疑问是关于二氧化氯浓度或洗涤塔流量设定值是否已经改变。在答案是不的情况下，那么信号启动START 6。如果答案是是，那么该回路返回并采用新的二氧化氯溶液浓度值和/或排气洗涤塔流量用于重新计算。

与附图5至7中概述的控制策略相比，常规操作采用“硬拷贝进料表”(“Hardcopy Feed Table”)指导操作者来设定所有用于目标生产率的流量。该表是在化学计算和许多假定的基础上形成的，其包括恒定的甲醇消耗量和密度、氯酸盐浓度和设备产率，它们可能是不正确的。本发明使进料的设定值动态化，因此根据给定的二氧化氯生产率目标值、化学原料供应规格标准和直接测定的操作条件计算酸、甲醇、蒸汽和冷凝水的流量设定值，并且该设定值可以随原料规格标准的变化而动态地改变。与常规死板的进料表不同，该策略允许初始和进行时的流量设定值尽可能精确。

在附图8A、8B和8C中表示的是氯酸钠溶液进料的控制步骤。正如附图3所示，控制初始化对第一氯酸盐流量的设定值(SP10)和信号启动START 3赋值。由DCS提供涉及氯酸钠溶液流量、密度、温度、储存的二氧化氯流量和二氧化氯溶液浓度的信息，然后计算平均生产率，其产生用于二氧化氯生产率反馈控制的信号(7)(参见附图10)。然后计算在实际二氧化氯生产率和产率下的氯酸钠用量，随后计算进料溶液中的氯酸盐浓度。后面的计算产生用于再沸腾器蒸汽流量设定值确定的信号(8)(参见附图11A，11B)。然后计算与氯酸盐的消耗量相匹配所需的氯酸盐流速。然后，如下所述，使用该值以及输入的数据6A或6C(参见下面)计算氯酸盐流量设定值包括偏差和收率调节，并将产生的信号输送到DCS。该信号也启动START 7，内部形成回路(5)并用于进一步控制氯酸盐进料流量(7)。

正如从上述附图8A和8C描述中所看到的一样，操作者可以选择依靠使用“自适性收率”(“ADAPTIVE YIELD”)功能开关的完全控制(附图8A和8C)，或者选择“实验室检测”(“LAB TEST”)功能开关用于一次性的流量偏差调节(附图8A和8B)。

正如附图8B所示，输入氯酸盐流量信号5以及涉及氯酸盐摩尔浓度和固体百分比目标值、发生器水平和氯酸盐摩尔浓度和固体百分比的实验室化验结果的信息。随后，测定氯酸盐实验室化验信息是否已经改变。在答案是不的情况下，建立一个闭合回路，在答案是是的情况下，确定是否选择下面所述的自适性收率模式。如果选择自适性收率，那么产生信号(6B)，由该信号进行进一步计算(参见附图8)。如果不选择自适性收率(即选择实验室化验模式)，那么顺序计算在实际操作情况下发生器液体体积，计算实际操作条件下的氯酸盐的投料量，在对照条件下的对照液体体积，在对照条件下的对照氯酸盐投料量和在实际条件和对照条件之间氯酸盐投料量的偏差。然后计算氯酸盐流量调节偏差值，并在预定时间将信号(6A)供给氯酸盐流量设定值的计算(附图8A)。

如果选择了自适性收率，那么对所进行的实验室化验数目是否符合基本标准进行比较。如果不符合，那么越过进一步计算直至已经有足够数目的实验室化验以满足该标准。如果答案是是，那么顺序计算从第一个有效实验室化验开始二氧化氯总的质量输出，从第一个有效实验室化验开始总的氯酸盐质量输入，与液体中预期的氯酸盐浓度相比使用最后一个有效实验室化验修正的氯酸盐消耗量和氯酸盐自适性收率修正，其信号用于计算氯酸盐流量的设定值(附图8A)。

与附图8A和8C中所示的含水氯酸钠进料控制策略相比，二氧化氯发生器中的常规操作是根据发生器液体的氯酸盐摩尔浓度的人工实验室化验结果人工调节氯酸盐进料量。假设二氧化氯产量、发生器体积、产率和氯酸盐进料浓度恒定(这可能是不正确的)而进行调节。

在本发明中，配有在线虚拟氯酸盐溶液分析仪，其可以根据溶液的物理性能、温度和密度报告在该工艺中使用的氯酸钠溶液的真实体积浓度。利用该在线氯酸盐溶液分析仪，监视氯酸盐的质量输入与由二氧化氯产量以及预定的氯酸盐收率获知的消耗量匹配是切实可行的，这样由氯酸盐摩尔浓度表示的发生器液体中的氯酸盐投料量是恒定的，其导致操作稳定。

本发明已经根据常规的标准关系开发出氯酸盐溶液密度-温度-浓度修正的经验关系。在氯酸盐水溶液浓度范围是约450至约750g/l时，该经验公式的精确度被证实在0.3％相对误差之内。在线氯酸盐溶液浓度信号用于连续质量平衡控制中。该控制策略可以应用平均二氧化氯生产率以及根据所述关系确定的氯酸盐浓度连续调节氯酸盐流动速度。因此通过该系统质量平衡和自适性收率跟踪来控制发生器液体中的氯酸盐摩尔浓度。此外，如上述关于附图8A和8B的描述，在每个实验室化验结果输入之后，可以对氯酸盐进料量进行自动偏差调节。

此外，通过自适性收率调整氯酸盐进料控制，其中推导出氯酸盐产率即生产的二氧化氯与实际使用的氯酸盐的摩尔比并根据由一系列实验室化验计算的发生器液体中氯酸钠投料量的变化进行周期性调节。

正如上述关于附图8A和8C的描述，在上述自适性收率模式中，储存氯酸盐摩尔浓度的实验室化验数据并监视它们的走向。在发生器液体中的氯酸盐浓度在相同方向上连续改变3次且没有超过目标值的情况下，使用实验室化验启动收率计算以确定氯酸盐投料量的质量变化。然后利用投料量的变化调节自适性氯酸盐收率。随着二氧化氯发生器液体中氯酸盐投料量质量增大，该收率将降低，而减少二氧化氯发生器液体中氯酸盐的投料量则出现较高的收率。通过进行这样的测定，实验室化验数据不仅用于对氯酸盐进料产生一次性的输入偏差，而且修正预定收率为真正的值，因此确保氯酸盐输入与生产二氧化氯的消耗量平衡。

这里采用的自适性收率原理承认设备的仪器装置可以存在一些误差，并且影响产率的系统因素例如仪器装置误差和工艺特性、反应效率和物理损失可以不时地改变。采用自适性收率，该系统能够通过遵循上述步骤保持其在不断变化的环境中的稳定性。

自适性收率的原理采用走向分析，而不是使用单个的实验室化验，所以与试样分析有关的误差影响可以降低至最低。例如，偏离走向线试验的点可以被忽视，并避开该试验可能引起的对二氧化氯生产工艺的干扰。

如上所述，根据质量输入和输出的比较，发生器氯酸盐摩尔浓度预测值显示在二氧化氯生产设备的DCS上。该预测器用于指示设备操作者将氯酸盐摩尔浓度从一个状态转换到一个新的平衡。

附图9表示在发生器液体酸度控制中采取的步骤。由DCS提供有关硫酸流量、发生器液体温度、发生器液体的目标当量浓度和摩尔浓度以及发生器压力的信息，并由该酸的设定值信号1(SP20)计算硫酸流量设定值的极限值并将产生的信号输入DCS。随后计算发生器液体温度控制器的设定值(T20)，同样也输入DCS。计算发生器液体温度与设定值的偏差，并确定该偏差是否大于允许值(A’)。如果答案是不，那么该信号返回计算的开始。如果答案是是，那么确定该偏差是否小于允许值(A”)。如果对于后者的答案是不，那么信号返回计算的开始。如果对后者的答案是是，那么与计算的新的硫酸流量设定值(参见附图5，输入1)一起，重新设定目前的硫酸流量设定值为先前计算的输入DCS并在内部返回的硫酸流量设定值。由于响应的长时间延长，经验到的是单纯的酸流量-液体温度控制回路将遭遇长时间的持续波动，特别是当出现失常时。一次性的酸流量修正，正如这里进行的一样，能够使液体的温度快速返回到其设定值并中止波动。后一信号起动START 7。

发生器酸度控制的常规步骤是根据发生器液体中的酸当量浓度的实验室化验结果来人工调节酸的进料量。调节是在假定二氧化氯产量、发生器体积和酸消耗量(其可以是不正确的)恒定下进行的。本发明不需要经实验室化验酸度，但是取而代之的是，当通过质量平衡计算获得酸流量的起始设定值时，仅随发生器液体温度(例如沸点)的变化调节酸的进料量，这样开始的设定值尽可能接近酸的实际需要量。

本发明已经根据液体组成的沸点的公知研究结果开发出测定所需的发生器液体温度控制设定值的经验关系。由所要求的液体组成，例如氯酸盐摩尔浓度和酸的当量浓度获得计算机赋值的温度控制设定值。在液体温度远远偏离该设定值的情况下，设定阈值，并对酸的流量进行一次性的酸流量修正，通过该修正可以使液体温度快速返回该设定值，并防止液体温度振荡。

发生器液体组成和其沸点之间的关系可以表示为：

T20＝a(A+bC)+cP+d其中T20是发生器液体温度的设定值，A是酸的当量浓度，C是氯酸盐的摩尔浓度，P是发生器压力，以及a、b、c和d是因子。

根据测定的关于发生器液体参数的信息，酸当量浓度的预测值显示在设备用于给操作者提供信息的DCS上。在无任何实验室化学化验的情况下，该预测值根据当时的温度和氯酸盐的摩尔浓度建议发生器液体中的酸当量浓度。

在该酸的当量浓度控制策略中，如上所述，酸流量的修正有效地使温度波动降低至最小。当该系统检测到液体温度偏离过多时，该系统在该温度返回并接近该设定值时开始流量修正。

附图10表示二氧化氯生产率反馈控制中涉及的步骤。由DCS获知与目标二氧化氯生产率和甲醇稀释目标流量有关的信息，同时得到计算的二氧化氯的平均生产率作为信号7(附图8A)，并计算二氧化氯生产率的偏差(DEV)。如果该偏差小于预定的百分比，那么该信号返回计算的开始，而如果该偏差大于预定的百分比，那么除计算的甲醇稀释水流量的新设定值((SP40)，附图6)外，由该偏离和计算的水流量设定值计算调整的稀释水的设定值(SP4)，并将信号发送到DCS。

下一步确定关系

\frac{SP 4 - SP 40}{SP 4}

是否低于预定的百分比。如果是，那么SP4＝SP4，并将相应的信号发送到DCS。如果不，那么将甲醇稀释水设定值(SP4)的变化限定为起始流量设定值(SP40)的百分比，并将该信号发送到DCS。该信号同样也返回到计算的开始。

二氧化氯生产率的常规操作在甲醇流量上几乎无进料控制，而由于甲醇效力变化和受发生器条件的影响，甲醇流量能或不能满足目标生产率。本发明采用一种策略来随实际生产率偏离目标生产率而辅助调节甲醇流量。甲醇进料速度被允许在一定的由实际生产率偏移和目标值决定的范围内波动。甲醇流量改变分步进行以便将可能对二氧化氯浓度控制的冲击降低至最低。

附图11A和11B表示再沸腾器蒸汽流量设定值的确定。由DCS获得有关二氧化氯目标生产率、甲醇流量、甲醇消耗量和酸密度的信息，同时由附图8A(信号8)的计算获得氯酸钠进料溶液的计算浓度。计算来自氯酸盐、酸和甲醇稀释水的水负荷，计算来自盐饼过滤器和酸硫酸盐置换反应过程(如果存在)的水负荷，计算化学反应中产生的水负荷，并附加入有关恒定的水负荷、泵清洗和堵塞的信息。计算二氧化氯发生器来自所有来源的总的水负荷(SP50)以及蒸发该水负荷的最低再沸腾器蒸汽流量(FMIN)。如果SP50＜FMIN，那么SP50是FMIN，并将该信号输送到DCS。如果SP50不小于FMIN，那么计算再沸腾器蒸汽流量设定值偏差(DEV)。如果DEV大于预定的百分比，那么SP50是SP50的值，并将相应的信号输送到DCS。在DEV不大于预定百分比的情况下，将该信号返回计算的开始。

常规操作根据该目标生产率设定蒸汽流量，而不考虑操作条件的改变。本发明检测发生器中不断变化的水输入。该控制策略周期性地对所有水源进行定量以维持水负荷量和再沸腾器中的蒸发速度的质量平衡，这确定所需蒸汽的流速。

附图12A和12B表示发生器水平控制所需的步骤。由DCS获得关于发生器水平、甲醇流量和甲醇消耗量以及补充水阀的位置和其位置的设定点的信息，并计算预期的二氧化氯生产率。计算用于该预期生产率的最低(FMIN)和最高(FMAX)再沸腾器蒸汽流量。然后确定补充水阀是否打开。如果不打开，那么根据发生器水平偏差计算所需的蒸汽偏差。如果打开，第二次确定补充水阀的位置是否高于其设定点。如果不是，该信号返回计算的开始。如果是，那么根据补充水阀位置的偏差计算所需的蒸汽偏差。然后计算再沸腾器蒸汽设定值(SP5)，包括偏差调节。

然后计算偏差的变化(附图12B)并计算偏差变化的平均值(AVD)。确定AVD是否低于预定百分比。如果不是，那么该信号返回计算的开始。如果是，那么计算再沸腾器蒸汽偏差的平均值并计算包括平均蒸汽偏差的新的蒸汽设定值(SP50)并输送到DCS。该信号也返回计算的开始。

将再沸腾器蒸汽设定值(SP5)与由预定生产率获得的最低再沸腾器蒸汽流量(FMIN)相比较。如果SP5不大于FMIN，那么将SP5设定为FMIN的值，并将该信号输送到DCS，并返回计算的开始。如果SP5大于FMIN，那么进一步确定是否SP5＜FMAX。如果不是，那么将SP5设定为FMAX的值，将该值输送到DCS并返回计算的开始。如果是，那么将SP5设定为SP5的值，并将该值输送到DCS和返回计算的开始。

在常规操作中通常不自动控制发生器液体水平。在这种情况下，常规操作包括根据目标生产率设定一固定的蒸汽流量，并硬拷贝上述进料表，人工或自动调节补充水以便控制发生器液体水平。这种操作是有缺陷的，因为为了控制一些连续补充的水，不必总是需要很高的蒸汽用量。此外，无任何施加的约束条件的补充水明显提高二氧化氯发生器上的水负荷，导致更多蒸汽用量，这更促使提高发生器液体的夹带。本发明使用包括补充水调节作为精水平控制和蒸汽流量调节作为粗水平控制的控制策略。该原理用于保持补充水阀位置一直在指定的范围中。正如上述对附图12A和12B的描述一样，根据补充水阀位置或发生器液体水平偏差逐步改变再沸腾器蒸汽流量。对蒸汽和补充水流量这二者的调节不仅确保精确控制发生器液体水平而且将补充水的用量降低至最低，从而节约了蒸汽。

这里存在预设定的补充水阀位置，越过该位置时蒸汽被遮挡，因此可以避免由于额外补充的水负荷造成的蒸汽用量过多。与发生器水平偏差相比再沸腾器蒸汽流量的按比例逐步变化促进偏移的发生器液体水平的快速修正而无过度调节。

结合的再沸腾器蒸汽和补充水流量控制可以使发生器液体水平保持在其设定值±1％。不仅可以保持稳定的水平而且可以处理波动。例如，由于出于一些原因排卸水使发生器液体水平波动的情况下，再沸腾器蒸汽立即作出反应，并完全关闭补充水。这二种行动快速降低发生器液体水平，同时随着发生器液体水平移向其设定值时再沸腾器蒸汽逐渐降低。这种失常在短时间内被纠正，并避免发生器水平波动。

正如附图3所示，整个策略包括二氧化氯溶液浓度内部循环。本发明基本上采纳常规控制策略并具有额外的加强。由目标二氧化氯浓度、生产率和输入塔内现有的所有水量计算吸收塔所需的冷凝水流量。通过考虑所有相关的操作条件，将二氧化氯水溶液浓度的波动降低至最低。

除这些各种不同的控制外，计算最大二氧化氯浓度和最大温度结合设定值以使操作者生产浓度尽可能最高的二氧化氯溶液，同时避免产品溶液中二氧化氯的损失。所涉及的步骤表示在附图13A和13B中。由DCS获得关于二氧化氯发生器压力、二氧化氯溶液温度、二氧化氯浓度设定值、工艺气流(processair)隐阀位置和储存设计允许的最大二氧化氯溶液浓度(MS)的信息，然后确定是否打开该工艺气流阀。在该阀打开的情况下，使最大二氧化氯溶液高温度结合设定值(PTM)和最大二氧化氯溶液浓度设定值(SPM)为它们的预定值。将这些值输送给DCS并返回计算的开始。

如果该工艺气流阀是关闭的，将测量的二氧化氯溶液温度转化为开氏绝对温度，计算该溶液之上的水蒸气，计算该溶液之上的二氧化氯分压，并对其气流的损耗进行修正，计算在操作溶液温度下用于二氧化氯的亨利常数。在其分压和温度下计算新的最大二氧化氯溶液浓度(SPM)。

然后确定是否SPM＜MS。如果不，那么SPM是MS的值，并输送到DCS。如果是，那么计算新的最大允许二氧化氯高浓度结合设定值并输入。在这种情况下，SPM的值是SPM，并将该信号输送到DCS。

此外，计算在给定二氧化氯溶液浓度设定值和二氧化氯分压下的亨利常数，计算在二氧化氯分压下最大允许二氧化氯溶液温度，将该二氧化氯溶液温度由开氏绝对温度转化回来，并显示该新的最大允许二氧化氯溶液高温度结合设定值(PTM)，输入DCS并返回计算的开始。

常规操作根据吸收塔底部假定恒定的操作条件对最大二氧化氯浓度和溶液温度采用固定的结合设定值。这种操作的不足之处在于假定的条件可能不同于现有的条件，因此产品浓度被局限为不必要的低，或者二氧化氯从吸收塔中逸出，如果溶液浓度比现有操作条件下允许的高的话。结果，这可能导致安全事故、经济损失和/或对环境的负面影响。本发明根据实际的操作条件计算最大允许二氧化氯溶液浓度和温度，它们随操作条件的改变成为新的结合设定值。因此可以在安全保障下将该溶液浓度设定为最佳值。

因此，最大允许二氧化氯溶液浓度主要根据溶液温度决定。该值提供给操作者信息，这样可以以其最高可能的浓度制备产品，而在吸收步骤中不存在气体损失。提供可允许二氧化氯溶液浓度的随时测定的优点包括节约冷凝水和随后漂白设备的化学原料的节约。当溶液温度升高时，最大允许浓度降低，这样可以阻止所不希望的二氧化氯气体从吸收塔下降的发生。

因此，可以根据二氧化氯溶液浓度确定最大允许二氧化氯溶液温度。产品的最大允许浓度和最大允许温度这二者被规定为结合设定值，并且在工艺条件下它们变成不固定的。设备操作的这种方式在确保工艺安全性的同时赋予操作者如何获得最高可能浓度和尽可能节约的最好的知识。

本发明能采用最新的工业上可接受的数据通信技术从遥控位置有效地控制全世界的二氧化氯工厂。

这里提供的控制系统是一种监控软件产品，其可以安装在现有二氧化氯生产设备的DCS中，或插入新的二氧化氯生产设备装置中。仅在二氧化氯工厂操作者允许设备的DCS控制器接受以上述方式在适合的微处理机上通过计算机程序运转控制系统产生的遥控设定值时，该遥控设定值才被输送到该控制器。操作者可以通过对任何或所有的控制器选择本地控制模式而不使用监控。

该软件可以定做并针对每个用户进行调整，并可以存储在遥控位置的专用服务器上。每隔一定时间使用OPC(用于工艺控制的OLE)服务器技术从二氧化氯设备DCS提取选择的工艺数据，并使用VPN(虚拟专用网)通信技术输送到遥控位置。以上面详细描述的方式确定的控制器设定值以相同方式被输送回二氧化氯设备的DCS。结构示意图示于表14中。

以这种方式，可以有效地遥控全世界的二氧化氯生产厂。这样的远程监视系统可以使用户始终获得专业维护，因此进一步改善操作可靠性。

正如上面所描述的和由附图看到的一样，可以根据目标二氧化氯生产率操作和控制整个二氧化氯生产设备，并通过计算机辅助的计算以保持目标生产率、操作稳定性和最佳效率。除开始进行化验以确定工厂具体化学原料的消耗量外，仅需要偶尔对发生器液体氯酸钠的浓度和固体含量进行实验室化验以确保与目标值相一致。利用这里描述的控制策略能够最佳地使用给定二氧化氯目标生产率所采用的化学原料，特别是最昂贵的化学原料氯酸钠。这结果已经在试验性商业规模操作上得到证明，对于每天超过30吨二氧化氯的目标生产率来说整个可以节约大于2％的氯酸盐进料量。

同样如果需要也可以采用这里描述的各种高级控制策略与常规策略的组合，但是与全部使用高级控制策略相比，这些方案是不太希望的。

此外，上述具体描述假定使用甲醇作为二氧化氯生产方法中的还原剂。然而，例如当在R11^®和SVP-HP^®方法中采用其它还原剂，例如过氧化氢时，可以使用相应的策略。类似的策略也可以用于二氧化氯生产的非SVP方法，例如R2、Mathieson、Solvay、HP-A等。

其它可能的改进包括将二氧化氯生产率优选连同保持稳定的二氧化氯存储量水平一起与整个漂白工厂对二氧化氯的需要量联系起来。在这种情况下，不再需要人工输入目标生产率。

另一潜在的改进是在控制发生器液体密度和盐饼过滤器操作参数的基础上控制发生器固体百分比。

又一可能的改进是提供例如在US专利号5,948,236(转让给这里的受让人)中描述的这类在线氯酸盐摩尔浓度分析仪。

实施例

该实施例说明本发明在二氧化氯生产设备的应用。

附图1的工业二氧化氯生产设备通过常规和这里描述的并示于附图2至13B的控制系统这二者进行操作。

在该周期为12个月的工厂规模的研究中，这里描述的控制系统与常规操作相比导致二氧化氯的生产率的提高以氯酸盐计超过2％，并对实验室化验的需要明显降低。

此外，如下表所示，可以减少某些二氧化氯发生器工艺参数的改变：

表

参数	％变化的减少
参数	％变化的减少	二氧化氯生产率目标值的偏离	82％
二氧化氯浓度目标值的偏离	37％	二氧化氯生产率目标值的偏离	82％
二氧化氯浓度目标值的偏离	37％	进入漂白设备的二氧化氯溶液浓度	35％
发生器水平	35％	进入漂白设备的二氧化氯溶液浓度	35％
发生器水平	35％	发生器液体中酸的当量浓度	8％
发生器液体中氯酸盐摩尔浓度	18％	发生器液体中酸的当量浓度	8％

说明书总结

本发明在目标二氧化氯生产率的基础上通过采用一系列用于使化学原料用量最佳化的高级控制策略实现二氧化氯操作方法控制的改善。进一步的改进也包括在本发明的范围中。

Claims

1.一种在目标生产率下制备二氧化氯的连续方法，其包括：

在低于一大气压的压力下，在反应介质的沸点温度下，使用还原剂和硫酸还原反应区域的含水酸性反应介质中的氯酸根离子，

从反应介质中除去包含水蒸气和二氧化氯的气体混合物，

将所述的气体混合物吸收到吸收区的冷凝水中以产生产物二氧化氯的水溶液，

从反应区域中除去用过的反应介质和副产物结晶硫酸盐的浆料，

从用过的反应介质中分离出结晶的硫酸盐作为副产物，

向用过的反应介质中加入补充量的氯酸根离子、还原剂和硫酸以形成补充进料，

使用加入再沸腾器的蒸汽蒸发由所有来源供给该工艺的水，

将补充进料循环到反应区域中，以及

在作为由操作者输入实施计算机控制的计算机程序的唯一数据的所需二氧化氯生产率的基础上，由计算机控制该工艺。

2.权利要求1的方法，其中所述的氯酸根离子由氯酸钠提供。

3.权利要求2的方法，其中所述的计算机控制操作包括：

连续监视二氧化氯水溶液的目标生产率在其中的变化，

连续监视向该工艺中的氯酸钠、还原剂、硫酸、再沸腾器蒸汽和冷凝水的进料速度，以及

根据改变的目标生产率修改上述所有料流的初始设定值。

4.权利要求3的方法，其中所述的计算机控制操作包括：

连续监控二氧化氯水溶液的生产率偏离目标生产率的偏差，以及

修改还原剂的进料速度以便保持该生产率在其目标值。

5.权利要求1的方法，其中通知最大允许二氧化氯产物的溶液浓度和最大允许温度。

6.权利要求4的方法，其包括：

连续监控所有材料的进料规格标准，以及

以目标生产率为基础并相应于材料规格标准的改变修改所述加入料进入反应区的相应进料速度的设定值。

7.权利要求4的方法，其包括：

连续监控氯酸钠溶液的物理性能、温度和密度，并且，在该基础上，

设立测定氯酸钠溶液体积浓度的在线虚拟氯酸盐溶液分析仪。

8.权利要求7的方法，其中在氯酸钠浓度是约450至约750g/L时该在线虚拟氯酸盐溶液分析仪的精确度是约±0.3％。

9.权利要求4的方法，其包括：

连续监控反应介质中氯酸钠的质量输入，

连续监控通过该工艺氯酸钠的质量消耗，以及

修改反应介质中氯酸钠的流量使其与氯酸钠的消耗量相应，从而保持反应介质中氯酸钠浓度基本上稳定。

10.权利要求4的方法，其包括：

以预期的反应介质组成为基础确定反应介质沸腾温度的设定值，

连续监控含水酸性反应介质的温度，

连续控制该反应介质的温度以便在反应介质中保持恒定的酸当量浓度，以及

连续地由该水溶液的温度和氯酸盐摩尔浓度预测含水酸性反应介质的酸当量浓度。

11.权利要求10的方法，其包括：

连续测定含水反应介质的温度是否与该温度的设定值不同，以及

通过适当地修改该含水反应介质中酸的进料速度来修正该偏差。

12.权利要求4的方法，其包括：

在连续测定系统质量平衡和自适性收率跟踪的基础上连续控制含水反应介质中的氯酸钠摩尔浓度。

13.权利要求4的方法，其包括：

实验室周期性化验反应介质中氯酸钠的浓度和监控该实验室化验结果以确定该反应介质中氯酸钠浓度的改变趋势，

确定反应介质中的氯酸钠浓度是否已经按照与预定数目的上述周期性实验室化验相同的方向改变，

在这种改变已经发生并假定操作者已经选择“ADAPTIVE YIELD(自适性收率)”功能键的情况下，使用一系列的实验室化验开始收率计算以确定适当的自适性收率。

14.权利要求4的方法，其包括：

实验室周期化验反应介质中的氯酸钠浓度，

确定反应介质中的氯酸钠浓度是否已经偏离目标值，并且

在这种改变已经发生以及假如操作者已经选择“LAB TEST(实验室化验)”功能开关的情况下，在预定时间内使反应介质中氯酸钠的进料速度一次性偏离以便调节反应介质中氯酸钠浓度至目标值。

15.权利要求4的方法，其包括：

通过使流入该工艺的水体积和从该反应介质中蒸发的水体积连续平衡来保持反应区域中反应介质水平基本上恒定。

16.权利要求4的方法，其包括连续测定和显示反应介质的酸当量浓度。

17.权利要求4的方法，其包括连续测定和显示反应介质中氯酸钠的浓度。

18.权利要求2的方法，其中所述的还原剂是甲醇。

19.权利要求18的方法，其包括：

连续监控二氧化氯水溶液的生产率，以及

根据甲醇流量的起始设定值，相应于预定范围内的浮动来修改向反应介质中的甲醇进料速度。

20.一种在预定生产率下制备二氧化氯的连续方法，其包括：

在低于一大气压的压力下，在反应介质的沸点温度下，使用甲醇和硫酸还原反应区域的含水酸性反应介质中的氯酸根离子，

从反应介质中除去包含水蒸气和二氧化氯的气体混合物，

从反应区域中除去用过的反应介质和副产物结晶硫酸钠的浆料，

从用过的反应介质中分离出结晶的硫酸钠作为副产物，

向用过的反应介质中加入补充量的氯酸钠、甲醇和硫酸以形成补充进料，

使用加入再沸腾器的蒸汽蒸发由所有来源供给该工艺的水，

将补充进料循环到反应区域中，以及

21.权利要求20的方法，其中所述计算机程序监控该工艺的参数，其包括

-二氧化氯水溶液的生产率

-反应区域的压力

-反应介质的温度、液体水平和氯酸钠浓度

-向二氧化氯吸收步骤的冷凝水流速

-向反应介质中的氯酸钠水溶液、硫酸和含水甲醇的流速

-向再沸腾器中的蒸汽流速

-向该工艺中补充的水的流速

-含水氯酸钠进料的密度和温度

-含水甲醇进料的密度

所述的计算机程序进-步对控制下列流动速度的流量控制器进行修正：

-向二氧化氯吸收步骤中的冷凝水流速

-向反应介质中含水氯酸钠、硫酸和含水甲醇的流速

-向再沸腾器中的蒸汽流速。

22.权利要求21的方法，其中所述的计算机程序连续监控二氧化氯水溶液的生产率，并将监测的生产率与目标生产率比较，直至发现由于工艺波动产生的偏差，随后计算机程序开始改变甲醇流速以便使该生产率恢复到目标值。

23.权利要求22的方法，其中如下确定酸流量设定值：

-测定目前硫酸消耗量、硫酸浓度和目标二氧化氯生产率

-计算新的酸流量设定值。

24.权利要求22或23的方法，其中如下确定甲醇稀释水设定值：

-测定目前甲醇消耗量、甲醇密度和目标二氧化氯生产率，

-计算新的甲醇流量设定值，

-计算新的甲醇稀释水流量设定值(SP40)。

25.权利要求22、23或24的方法，其中如下确定二氧化氯吸收步骤中冷凝水的设定值：

-测定目前二氧化氯溶液浓度设定值、再沸腾器蒸汽流量、二氧化氯储存罐中冷凝水流量和目标二氧化氯生产率，

-计算在该目标二氧化氯生产率下所需的水的总流量，

-计算从用于所述气体混合物的间接接触冷却器进入吸收塔的冷凝物的流量，

-计算进入吸收塔的新冷凝水的流量设定值(SP70)。

-计算流入吸收塔的冷凝水的最低流量(SPMN)，

-确定SP70是否大于SPMN，

-如果SP70没有超过SPMN，那么新冷凝水流量设定值(SP70)是SPMN，

-如果SP70超过SPMN，那么新冷凝水流量设定值(SP70)是SP70。

26.权利要求25的方法，其包括：

-确定二氧化氯浓度或洗涤塔流量设定值是否已经改变，

-如果未改变，进行二氧化氯溶液浓度控制。

27.权利要求22至26任一项的方法，其中如下确定向反应介质中的氯酸钠水溶液进料的控制：

-测定目前氯酸钠溶液流量、密度和温度；储存的二氧化氯流速和二氧化氯溶液浓度，

-计算平均二氧化氯生产率，

-根据实际二氧化氯生产率和收率计算氯酸钠用量，

-计算氯酸钠进料溶液中的氯酸钠浓度，

-计算所需的氯酸钠溶液流速，

-测定目前氯酸钠摩尔浓度和固体百分比目标值、反应介质水平和氯酸钠摩尔浓度和反应介质中固体百分比的实验室化验数据，

-确定实验室化验数据是否已经改变，

-在实验室化验数据已经改变的情况下，确定选择自适性收率模式还是实验室化验模式，

(A)-在选择实验室化验模式的情况下，计算在实际操作情况下的反应介质体积，

-计算实际操作条件下反应介质中含水氯酸钠的质量投料量，

-计算在对照条件下反应介质的对照液体体积，

-计算在对照条件下对照含水氯酸钠质量投料量，

-计算所述的氯酸钠质量投料量之间的偏差，

-计算氯酸盐水溶液流量调节偏差值，并在预定时间内将该偏差值运用于计算的含水氯酸钠的流速，

-计算氯酸钠水溶液流量设定值，其包括在预定时间内的偏差值，

(B)-在选择自适性收率的情况下，并在实验室化验标准已经满足的情况下，计算从所述数目的实验室化验的第一个有效实验室化验开始的二氧化氯质量输出，

-计算从所述的第一个有效实验室化验开始总的氯酸钠质量输入，

-与反应介质中预期的氯酸钠浓度相比使用所述数目的实验室化验的最后一个有效实验室化验计算修正的氯酸钠消耗量

-计算氯酸钠自适性收率修正因子，

-计算包括该自适性收率修正因子在内的含水氯酸钠流量的设定值。

28.权利要求22至27任一项的方法，其中如下进行含水反应介质酸度的控制：

-确定目前硫酸流量、含水反应介质的温度、反应介质的目标酸当量浓度和氯酸钠摩尔浓度以及反应区域的压力，

-由后面的信息计算新的硫酸流量设定值(SP20)和所述的流量控制器设定值的极限，

-计算反应介质温度控制器的设定值(T20)，

-计算反应介质温度与设定值的偏差，

-在该偏差超过预定值的情况下，监控该偏差，并在反应介质温度接近设定值时，将目前的酸流量设定值重新设定为先前计算的值(SP20)。

29.权利要求22至28任一项的方法，其中如下进行二氧化氯生产率的反馈控制：

-确定二氧化氯生产率偏离目标值的偏差(DEV)，

-在该偏差超过预定值的情况下，由该偏差(DEV)和起始甲醇稀释设定值(SP40)计算调整的稀释水的设定值(SP4)，

-确定

\frac{SP 4 - SP 40}{SP 4}

是否低于预定值，在低于的情况下，采用调整的甲醇稀释水设定值(SP4)，如果不是，那么将甲醇稀释水设定值(SP4)的增加限定为起始甲醇稀释水流量设定值(SP40)的预定百分比。

30.权利要求22至29的方法，其中如下进行再沸腾器蒸汽流量设定值的确定：

-确定二氧化氯目标生产率、甲醇流速、甲醇消耗量和硫酸密度，

-计算来自氯酸钠、硫酸和甲醇稀释水的水负荷，

-计算来自用于从用过的反应介质中有效分离结晶氯酸钠的盐饼过滤器的水负荷

-计算化学反应中产生的水负荷，

-加入来自泵清洗和堵塞的水负荷，

-计算用于来自所有来源的总水负荷的再沸腾器蒸汽流量设定值(SP50)，

-计算最低再沸腾器蒸汽流量(FMIN)，

-确定是否SP50＜FMIN，在是的情况下SP50＝FMIN，

-在SP50不小于FMIN的情况下，计算再沸腾器蒸汽流量设定值偏差，并且如果该偏差超过预定值，那么SP50＝SP50。

31.权利要求22至30任一项的方法，其中如下进行反应介质液体水平控制：

-测定目前的反应介质液体水平、甲醇流速、甲醇消耗量、补充水阀的位置和位置设定点，

-计算预期的二氧化氯生产率，

-计算最低(FMIN)和最高(FMAX)再沸腾器蒸汽流量，

-确定补充水阀是否打开，

-在该阀关闭的情况下，根据反应介质液体水平偏差计算蒸汽偏差，

-在该阀打开的情况下，确定补充水阀的位置是否高于预定补充水阀位置的设定点，如果是这样，那么根据补充水阀位置的偏差计算蒸汽偏差，

-计算包括偏差调节在内的再沸腾器蒸汽设定值(SP5)，

-计算偏差的变化，

-计算偏差变化的平均值(AVD)，

-确定AVD是否低于预定值，如果是，那么计算再沸腾器蒸汽偏差的平均值，

-计算包括平均蒸汽流偏差的新的蒸汽设定值(SP50)

-确定是否SP5＞FMIN，如果不是，那么SP5＝FMIN，

-如果SP5大于FMIN，那么确定是否SP5＜FMAX，如果是，那么SP5＝SP5，如果不是，那么SP5＝FMAX。

32.权利要求22至31中任一项的方法，其中如下确定最大允许二氧化氯溶液浓度和温度结合设定值：

-确定目前反应区域的压力、二氧化氯溶液温度、二氧化氯溶液浓度设定值、工艺气流隐阀位置和储存设计允许的最大二氧化氯溶液浓度(MS)，

-确定是否打开该工艺气流阀，如果该阀打开，那么使最大二氧化氯溶液浓度和温度结合设定值取它们的预定值，

-在该工艺气流阀关闭的情况下，将二氧化氯溶液温度转换为开氏绝对温度，

-计算该溶液之上的水蒸气压力，

-计算该溶液之上的二氧化氯分压，并对该气流的漏损进行修正，

-计算在操作溶液温度下用于二氧化氯的亨利常数，

-在该分压和温度下计算新的最大二氧化氯溶液浓度(SPM)，

-确定是否SPM＜MS，如果不，那么SPM＝MS，如果是，那么显示和输入新的最大允许二氧化氯高浓度结合设定值并且SPM＝SPM，

-由二氧化氯溶液浓度设定值和二氧化氯分压计算二氧化氯溶液的亨利常数，

-将该二氧化氯溶液温度由开氏绝对温度转换回来，

-显示并输入该最大允许二氧化氯溶液高温度结合设定值(PTM)。