连续生产化学反应器的控制系统

摘要

本发明涉及一种对连续生产化学反应器控制的方法及系统，其特点是利用化学反应过程中分子键断开和重组时吸收或放出热量的这一反映反应深度的特征，对连续生产的化学反应器，通过反应过程中可测变量和本发明提供的观测器，实时给出表征反应深度的宏观反应热，以及与反应深度相关的生产指标数据，并以宏观反应热和观测所得的生产指标为主要被控变量，实现反应深度、生产指标和其它变量的多变量控制或优化的控制方法，全面改进了对反应器的控制，在各种干扰或变量发生变化的情况下，使反应器运行更平稳，目的产品产率得到提高，产品合格率得到保证，优质品率得到提高。

主权项

1、一种连续生产化学反应器的控制系统，它包括一个被控制的化学反应器，一个和被控制的化学反应器连接的仪表与控制计算机系统，其特征在于：它还包括和仪表与控制计算机系统中的过程变量采集处理器连接的宏观反应热观测器、生产指标观测器和多变量控制器，宏观反应热观测器、生产指标观测器分别和多变量控制器连接后和仪表与控制计算机系统中的PID控制器连接，PID控制器和被控制的化学反应器连接；宏观反应热观测器包含以下单元：实测反应过程变量的处理单元，对实测过程变量作滤波、量程处理和故障检测；滞后时间单元，实时确定纯滞后时间，存储相应数据；不可测流量与焓值的实时确定单元，实时确定不可实测的流量、反应产物的组成与焓值；反应物热量确定单元，实时确定反应物带入反应器的热量；非反应物热量确定单元，实时确定非反应物带入反应器的热量；积蓄热确定单元，实时确定反应器系统内积蓄热量的变化量；其它热量确定单元，实时确定带入或流出反应器的其它热量和热损失；计算单元，由以上各实时确定单元给出的结果和多级反应与反应器的分段处理，计算宏观反应热的数值；输出单元，给出宏观反应热的瞬时值和平均值，以及宏观反应热观测器的故障信息；生产指标观测器，包含以下单元：输入变量处理单元，对输入变量作滤波、量程处理与故障检测；相关比值计算单元，实时给出各种相关比值；生产指标化验数据单元，进行生产指标化验数据的输入与校正；生产指标实时计算单元，由宏观反应热、各相关比值和定期化验数据，实时计算生产指标；输出单元，给出观测的生产指标的瞬时值和平均值，故障信息；多变量控制器包含一项给定点控制单元：以宏观反应热为被控变量实施给定点控制和/或以观测的生产指标为被控变量实施给定点控制；包含一项区域约束控制单元：以反应温度为被控变量实施区域约束控制，和/或以观测的其它生产指标为被控变量的给定点或区域约束控制，和/或以各种进料摩尔比为被控变量的给定点控制或区域约束控制，和/或以反应器压力、反应产物密度、液位或料位为被控变量的给定点或区域约束控制；包含一项故障时的安全切换单元：当宏观反应热出现故障时，可自动切换为反应温度给定点控制，或切换为其它更安全的控制；当观测的生产指标出现故障时，自动切换为进料摩尔比值控制或常规流量控制或其它更安全的控制。