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纯碱装置碳化过程优化控制策略研究

吕志远  
【摘要】:碳化工序是纯碱装置中最核心的生产工序,它是一个多变量耦合、时变、非线性和大时滞的控制对象,碳化塔内既有化学反应和传热、传质、结晶等多种物理过程,又有气、液、固物质同时存在。要实现碳化过程的优化控制具有相当大的难度。本论文从以上问题出发,对碳化过程的控制与优化进行了深入的研究,主要内容如下: 1.简要介绍了纯碱生产的国内外现状,分析了纯碱装置碳化过程的工艺原理、特点和过程控制要求,回顾了国内外纯碱装置碳化过程控制策略研究和应用现状。 2.阐述了纯碱装置碳化过程的基本控制问题及其优化目标、控制方案,分析了氨碱法碳化过程的常规控制策略的原理、特点、功能及其在应用实施中存在的问题,提出了实施碳化过程先进控制与优化的必要性。 3.针对单个碳化塔制碱过程的动态模型与优化目标,提出了以出碱量最大化为目标的2层优化控制策略,仿真结果表明,该控制策略可在保证产品质量控制要求的前提下,有效的实现出碱量最大化的优化目标,并具有较好的鲁棒性。 4.针对单个碳化塔组的控制与优化问题,在2层优化预测控制的基础上,提出了碳化塔组生产负荷协调优化控制策略。仿真结果表明,该控制策略可以自动根据塔组中各个制碱塔的工况分配制碱负荷,在保证产品质量控制要求的前提下,优化塔组的总出碱量。 最后是对全文的总结与展望。


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