CN208013797U - 一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统，包括高压吸收塔，分别与高压吸收塔线连接的氨水回流管线、氨回收管线、氨水回收管线、标准浓度氨水补充管线、纯液氮补充管线，依次对应设置在前述管线上的第一质量流量计、第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计、第五质量流量计，与第一质量流量计连接的氨水浓度控制器，分别与第二至第四质量流量计连接的纯液氨扰动量控制器，与氨水浓度控制器、纯液氨扰动量控制器连接的纯液氨添加量计算器，与第五质量流量计、纯液氨添加量计算器连接的纯液氨流量控制器，纯液氮补充管线上并与纯液氨流量控制器连接的纯液氨控制阀。该控制系统有效提高了氨水浓度的稳定性。

Description

一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统。

背景技术

乙醇胺作为环氧乙烷重要的衍生物之一，是重要的精细有机化工原料，是氨基醇中最优实用价值的产品，具有“工业味精”之称。高压吸收塔是乙醇胺装置的重要设备，该高压吸收塔用于反应原料氨水的收集储存及配比，高压吸收塔塔底的氨水出料经过高压吸收塔循环泵，一部分进入到乙醇胺反应单元参与反应，另一部分循环回流至高压吸收塔内。在乙醇胺反应单元内，环氧乙烷与氨水反应生成乙醇胺，由于该过程是氨的过量反应，所以反应后的乙醇胺中掺有未反应消耗的过量氨，进入闪蒸罐的蒸发器后，在闪蒸罐的罐顶即蒸发出大部分未反应氨，该部分氨经换热器换热后回流至高压吸收塔。在闪蒸罐中未被蒸发出来的氨随着乙醇胺成品进入常压脱水塔进行脱水，产品中的绝大部分氨水都会在此脱离出，回收到常压脱水塔塔顶回流罐中，此部分氨水流量亦会最终回流至高压吸收塔内。氨水作为原料，不断被消耗，因此高压吸收塔需要补充标准浓度氨水，补充标准浓度氨水的量根据高压吸收塔内的液位进行控制。同时也需要不断的向高压吸收塔内补充纯液氨，纯液氨的补充量需及时将高压吸收塔内的氨水配比成反应需要的浓度要求，进而方便进行反应。

目前，高压吸收塔中氨水浓度与纯液氨的进料实现串级反馈控制，但是在生产过程中，直接回流至高压吸收塔内的氨水、自闪蒸罐回流至高压吸收塔内的氨以及自常压脱水塔中回流至高压吸收塔内的氨水均会影响纯液氨的加入量，使得高压吸收塔内氨水浓度对纯液氨的加入量产生滞后的影响，进而造成反馈不及时，影响产品品质。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够引出多影响因素前馈信息，进而更精确的控制纯液氨的进料，提高乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度稳定性的控制系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统，其特征在于：包括

高压吸收塔；

氨水回流管线，入口、出口均与所述高压吸收塔相连接；

第一质量流量计，设置在所述氨水回流管线的出口端上，用于检测获取高压吸收塔本身回流至高压吸收塔内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度；

氨回收管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第二质量流量计，设置在所述氨回收管线上，用于检测获取自闪蒸罐回流至高压吸收塔内氨的流量、温度以及密度，进而计算出氨对应的质量百分比浓度；

氨水回收管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第三质量流量计，设置在氨水回收管线，用于检测获取自常压脱水塔回流至高压吸收塔内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度；

标准浓度氨水补充管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第四质量流量计，设置在所述标准浓度氨水补充管线上，用于检测获取补充至高压吸收塔内标准浓度氨水流量；

纯液氮补充管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第五质量流量计，设置在所述纯液氮补充管线上，用于检测获取添加至高压吸收塔内纯液氨的流量；

氨水浓度控制器，与所述第一质量流量计通信连接，接收第一质量流量计传送的数据，并将第一质量流量计传送的氨水的质量百分比浓度与氨水的标准浓度进行比较计算，进而获取对应的纯液氨添加扰动数据；

纯液氨扰动量控制器，分别与第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计通信连接，接收第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计的检测数据，进而计算获取纯液氨添加量的扰动量；

纯液氨添加量计算器，分别与氨水浓度控制器、纯液氨扰动量控制器通信连接，用于计算纯液氨的添加流量；

纯液氨流量控制器，分别与所述第五质量流量计、纯液氨添加量计算器通信连接，接收纯液氨添加量计算器的计算结果以及第五质量流量计传送的纯液氨流量数据，进而对输入纯液氮补充管线的纯液氨添加流量数据进行反馈控制；

纯液氨控制阀，设置在纯液氮补充管线并与纯液氨流量控制器电连接，根据纯液氨流量控制器的纯液氨添加流量数据控制纯液氮补充管线的开度。

为了保证回流的氨水能够正常回流至高压吸收塔中，还包括与所述第一质量流量计通信连接的氨水回流流量控制器，以及与所述氨水回流流量控制器电连接的氨水回流控制阀，所述氨水回流控制阀设置在所述氨水回流管线的出口端上，以根据氨水回流流量控制器的氨水回流流量数据控制氨水回流管线的开度。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型中的乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统，在氨回收管线设置第二质量流量计，在氨水回收管线设置第三质量流量计，在标准浓度氨水补充管线上设置第四质量流量计，进而分别将第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计的检测数据作为前馈信号引入到纯液氮输入量的控制上，即分别将氨回收管线、氨水回收管线、标准浓度氨水补充管线上氨水流量以及氨水质量百分比浓度的波动引起的纯液氨的变化量提前叠加到高压吸收塔内氨质量百分比浓度控制中，对于纯液氨的实际需要量进行预先的考虑，克服了因高压吸收塔内氨水浓度控制的滞后而带来的反馈不及时、氨水浓度波动的情况，如此有效提高了高压吸收塔内氨水浓度的精确性控制，保证了高压吸收塔内氨水浓度的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的乙醇胺装置中高压吸收塔1出口氨水浓度控制系统用于实现对高压吸收塔1输入的氨水浓度进行控制，通过控制出口氨水浓度的稳定性，保证乙醇胺装置的稳定运行。

该乙醇胺装置中高压吸收塔1出口氨水浓度控制系统包括以下几部分：

高压吸收塔1，该高压吸收塔1是乙醇胺的重要装置，主要用于反应原料氨水的收集储藏及配比。

氨水回流管线2，入口、出口均与高压吸收塔1相连接，通常该氨水回流管线2的入口位于高压吸收塔1的塔底，氨水出料在高压吸收塔1循环泵的作用下，一部分进入到反应单元参与反应，另一部分则经过氨水回流管线2回流至高压吸收塔1内。

第一质量流量计FT203，设置在氨水回流管线2的出口端上，用于检测获取高压吸收塔1本身回流至高压吸收塔1内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出回流至高压吸收塔1内氨水对应的质量百分比浓度，当然回流至高压吸收塔1内氨水的质量百分比浓度也可以利用浓度分析仪直接检测获取，进而第一质量流量计FT203的检测数据以及计算数据传送给下述的氨水浓度控制器AC203中。

氨回收管线3，出口与高压吸收塔1相连接。反应单元中利用环氧乙烷与高压吸收塔1输出的氨水进行反应生成乙醇胺，该反应过程为氨的过量反应，反应过程中环氧乙烷将全部被消耗，反应后生成的乙醇胺中掺有未反应的过量氨，掺有未反应的过量氨的乙醇胺进入到闪蒸罐蒸发器之后，在闪蒸罐罐顶即蒸发出大部分未反应的氨，此部分氨的浓度比较稳定，氨的百分比质量浓度基本保持在95％左右，该部分氨经换热器换热后经该氨回收管线3回流至高压吸收塔1中。

第二质量流量计FT204，设置在氨回收管线3上，用于检测获取自闪蒸罐回流至高压吸收塔1内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出自闪蒸罐回流至高压吸收塔1内氨水对应的质量百分比浓度，同样，该氨水的量百分比浓度也可以通过浓度分析仪直接检测获取。

氨水回收管线4，出口与高压吸收塔1相连接。通过在闪蒸罐中未被蒸发出来的氨将随着乙醇胺成品进入到常压脱水塔进行脱水处理，此过程中乙醇胺产品中的绝大部分氨水都会在该脱水过程中脱离出来，脱离出来的氨水则会受到常压脱水塔塔顶回流罐中，进而经该氨水回收管线4回流至高压吸收塔1中。

第三质量流量计FT205，设置在氨水回收管线4，用于检测获取自常压脱水塔回流至高压吸收塔1内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出自常压脱水塔回流至高压吸收塔1内氨水对应的质量百分比浓度，同样，该氨水的量百分比浓度也可以通过浓度分析仪直接检测获取。

标准浓度氨水补充管线5，出口与高压吸收塔1相连接。由于反应过程氨水作为原料进行消耗，因此需要向高压吸收塔1内不断补充标准浓度的氨水，本实施例中的氨水的标准浓度为65％，向高压吸收塔1内补充的标准浓度的氨水的量主要由高压吸收塔1的液位进行控制，该控制过程在本实施例中不再进行详述。

第四质量流量计FT206，设置在标准浓度氨水补充管线5上，用于检测获取补充至高压吸收塔1内标准浓度氨水流量，因为标准浓度氨水的浓度是确定的，获取补充至高压吸收塔1内标准浓度氨水流量即能计算出补充如的氨的含量。

纯液氮补充管线6，出口与高压吸收塔1相连接。由于反应过程中氨原料的消耗，需要不断向高压吸收塔1中补充纯液氨，纯液氨的添加量需要及时将高压吸收塔1内的氨水配比成乙醇胺生成反应需要的氨水浓度要求。

第五质量流量计FT207，设置在纯液氮补充管线6，用于检测获取添加至高压吸收塔1内纯液氨的流量；

氨水浓度控制器AC203，与第一质量流量计FT203通信连接，接收第一质量流量计FT203传送的数据，并将第一质量流量计FT203传送的氨水的质量百分比浓度与氨水的标准浓度进行比较计算，进而获取对应的纯液氨添加扰动数据。即第一质量流量计FT203向氨水浓度控制器AC203输出反馈信息，进而使得氨水浓度控制器AC203控制保证高压吸收塔1的氨水浓度稳定在氨水的标准浓度附近。

纯液氨扰动量控制器FFC207，分别与第二质量流量计FT204、第三质量流量计FT205、第四质量流量计FT206通信连接，接收第二质量流量计FT204、第三质量流量计FT205、第四质量流量计FT206的检测数据，进而计算获取纯液氨添加量的扰动量，该纯液氨添加量的扰动量即构成了氨水浓度控制的前馈控制信号，对液氨实际需求量进行预先的考虑，避免因滞后误差引起的反馈控制不及时、控制波动量大的问题。

纯液氨添加量计算器FFY207，分别与氨水浓度控制器AC203、纯液氨扰动量控制器FFC207通信连接，根据氨水浓度控制器AC203、纯液氨扰动量控制器FFC207传送的数据计算纯液氨的添加流量；

纯液氨流量控制器FC207，分别与第五质量流量计FT207、纯液氨添加量计算器FFY207通信连接，接收纯液氨添加量计算器FFY207的计算结果以及第五质量流量计FT207传送的纯液氨流量数据，进而对输入纯液氮补充管线6的纯液氨添加流量数据进行反馈控制。

纯液氨控制阀61，设置在纯液氮补充管线6并与纯液氨流量控制器FC207电连接，根据纯液氨流量控制器FC207的纯液氨添加流量数据控制纯液氮补充管线6的开度。

氨水回流流量控制器FC203，与第一质量流量计FT203通信连接。氨水回流流量控制器FC203实时获取第一质量流量计FT203传送的回流氨水的流量数据，进而控制下述氨水回流控制阀21的开度，进而避免氨水回流流量和氨水回流控制阀21的开度不匹配的问题。

氨水回流控制阀21，与氨水回流流量控制器FC203电连接，氨水回流控制阀21设置在氨水回流管线2的出口端上，以根据氨水回流流量控制器FC203的氨水回流流量数据控制氨水回流管线2的开度。

乙醇胺装置中高压吸收塔1出口氨水浓度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)第一质量流量计FT203实时获取高压吸收塔1本身回流至高压吸收塔1内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度；

氨水浓度控制器AC203接收第一质量流量计FT203传送的数据，并将第一质量流量计FT203传送的氨水的质量百分比浓度与氨水的标准浓度进行比较计算，进而获取对应的纯液氨添加扰动数据CV_AC203并传送至纯液氨添加量计算器FFY207；

(2)第二质量流量计FT204实时获取自闪蒸罐回流至高压吸收塔1内氨的流量、温度以及密度，进而计算出氨对应的质量百分比浓度，并传送至纯液氨扰动量控制器FFC207；

(3)第三质量流量计FT205实时获取自常压脱水塔回流至高压吸收塔1内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度，并传送至纯液氨扰动量控制器FFC207；

(4)第四质量流量计FT206实时获取补充至高压吸收塔1内标准浓度氨水流量，并传送至纯液氨扰动量控制器FFC207；

(5)纯液氨扰动量控制器FFC207计算扰动量数据F；

F＝ΔF₂+ΔF₃+ΔF₄

ΔF₂＝KFF₂*(A-B)*ΔF₂₀₄

ΔF₃＝KFF₃*(FF_n*C_n-FF_n-1*C_n-1)

ΔF₄＝KFF₄*A*ΔF₂₀₆；

其中，ΔF₂表示氨回收管线3上对纯液氮添加流量的扰动量，ΔF₃表示氨水回收管线4上对纯液氮添加流量的扰动量，ΔF₄表示标准浓度氨水补充管线5上对纯液氮添加流量的扰动量；KFF₂表示ΔF₂的前馈控制增益，KFF₃表示ΔF₃的前馈控制增益，KFF₄表示ΔF₄的前馈控制增益；ΔF₂₀₄表示第二质量流量计FT204当前采样时刻采集的流量数据与上一采样时刻采集的流量数据差，A表示高压吸收塔1内反应物氨水的标准浓度，B表示第二质量流量计FT204计算获取的氨回收管线3内的氨水的质量百分比浓度；FF_n表示第三质量流量计FT205当前采样时刻采集的流量数据，FF_n-1表示第三质量流量计FT205上一采样时刻采集的流量数据；C_n表示第三质量流量计FT205根据当前采样时刻采集的数据计算获取的氨水质量百分比浓度，C_n-1表示第三质量流量计FT205根据上一采样时刻采集的数据计算获取的氨水质量百分比浓度；ΔF₂₀₆表示第四质量流量计FT206当前采样时刻采集的流量数据与上一采样时刻采集的流量数据差；

(6)纯液氨添加量计算器FFY207根据(1)中计算获取的纯液氨添加扰动数据CV_AC203和(5)中计算获取的扰动量数据F计算纯液氨的添加量。

Claims (2)

1.一种乙醇胺装置中高压吸收塔出口氨水浓度控制系统，其特征在于：包括

高压吸收塔；

氨水回流管线，入口、出口均与所述高压吸收塔相连接；

第一质量流量计，设置在所述氨水回流管线的出口端上，用于检测获取高压吸收塔本身回流至高压吸收塔内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度；

氨回收管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第二质量流量计，设置在所述氨回收管线上，用于检测获取自闪蒸罐回流至高压吸收塔内氨的流量、温度以及密度，进而计算出氨对应的质量百分比浓度；

氨水回收管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第三质量流量计，设置在氨水回收管线，用于检测获取自常压脱水塔回流至高压吸收塔内氨水的流量、温度以及密度，进而计算出氨水对应的质量百分比浓度；

标准浓度氨水补充管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第四质量流量计，设置在所述标准浓度氨水补充管线上，用于检测获取补充至高压吸收塔内标准浓度氨水流量；

纯液氮补充管线，出口与所述高压吸收塔相连接；

第五质量流量计，设置在所述纯液氮补充管线上，用于检测获取添加至高压吸收塔内纯液氨的流量；

氨水浓度控制器，与所述第一质量流量计通信连接，接收第一质量流量计传送的数据，并将第一质量流量计传送的氨水的质量百分比浓度与氨水的标准浓度进行比较计算，进而获取对应的纯液氨添加扰动数据；

纯液氨扰动量控制器，分别与第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计通信连接，接收第二质量流量计、第三质量流量计、第四质量流量计的检测数据，进而计算获取纯液氨添加量的扰动量；

纯液氨添加量计算器，分别与氨水浓度控制器、纯液氨扰动量控制器通信连接，用于计算纯液氨的添加流量；

纯液氨流量控制器，分别与所述第五质量流量计、纯液氨添加量计算器通信连接，接收纯液氨添加量计算器的计算结果以及第五质量流量计传送的纯液氨流量数据，进而对输入纯液氮补充管线的纯液氨添加流量数据进行反馈控制；

纯液氨控制阀，设置在纯液氮补充管线并与纯液氨流量控制器电连接，根据纯液氨流量控制器的纯液氨添加流量数据控制纯液氮补充管线的开度。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：还包括与所述第一质量流量计通信连接的氨水回流流量控制器，以及与所述氨水回流流量控制器电连接的氨水回流控制阀，所述氨水回流控制阀设置在所述氨水回流管线的出口端上，以根据氨水回流流量控制器的氨水回流流量数据控制氨水回流管线的开度。