固定床反应器控制.pdf

维普资讯 第 47卷 第 6期 化 报 Vol47 、06 I996年 I2月 of Chemlca】 Engineering(China) December I996 固定床反应器 的控制 1 ， ／ ， l、t 刘 良宏 袁渭康 ，7 ’-- 。_。 ● 。一 (华东理工大学联 台化 学反应工程研究所 ．上海 200237) 摘 要 控制文r验在述要主综实 束反开献绍定固了，解和展望见些了一床模应反器定固一一一一一l一l 究提 出 关键词 智 能系 统 CIPS 引言 反 应 型一 应 器 固定床 反应器是化学工业 中广 泛应 用的反应设备 目前 ，大部分的催化过程是在固定床 器 控 系 或 制 统 反应器 中进 行的 ，如合成氨 、三氧化硫台成 、甲醇台成 、乙烯氧化制环氧乙烷 、邻二 甲苯氧 仿 的 辨 化 制苯酐等 真与返研混式识的反应 器 (如流化床 )相 比，固定床反应器 内流体的流动接近于平推 反 究 流 ，因此可用少量的催 化剂和较小 的反应器 容积来获取较大的生产能力 ；而且催化剂不易磨 应 概 状 器 况 态 损 ，可长期使用 (除非失活) 然而 ，反应器操作过程 中所关心 的质量 指标 如选 择性等 却对 上 估 实 最 计 床层 的温度 分布存在高度 的非线性依赖关 系 ，因此温控 问题就成为 固定床反应器 的关键和难 现的 后． 常 ． 点 所在 固定床反应器 的另一个弱点是催化 剂 的更换必须停产进行 ．随着催化剂 的失活 ，将 时 规 对过程 的定 态和动态特性 产生重要 影响 ，因此操作条件 也必须随之作适 当调整 ．如何动态地 并 当 控 业有工具 前定的固 优化制一一 确 定操 作条件 ，使反应 器始终在最优条件下操作 即进行优化控制同样是 固定床反应器控制研 究 的重 要课 题… 因此 ，根据应 固束定床控反～应器的控 制指标 ．反应器 的控制基本可 以分为两大类 ：用于抑制过 用 反 制一 程扰动 的常规控制和用于最大化某一经济函数或泛 函的优化控制 这里必须指 出的是 ，在常 前 应 景 器 }晷 规控制 中，不仅 要考虑反应器操作 安全性 、维持高产率或高选择性等 ，同时还必须把环境保 的 控 制 有 制 控 护作为控制 的一部分 ，而这一 问题 正受 到越 来越 多的重视 由于 固定床反应器 不 同的构 关 研 制 造 型式和操 作方 式 ，及其 不同的动态特性 ，造成 固定床反应器 的控制方案很多 ，其难易程度 R 也 各不相 同： 固定床反应器是过程控制领域 的一大难题 ．首先 ，固定床反应器是分布参数系统 ，状态 变量温度和浓度 不仅 是时间同时也是 空间位置的函数 ．因而 ，反应器 内有无穷多 的变量 ，选 择 哪些状态作 为控制变量并不显然 ．同时 。反应