纯碱生产碳酸化过程的操作优化

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1、纯碱生产碳酸化过程的操作优化纯碱工业④zi纯碱生产碳酸化过程的操作优化韩寿祖,,黄自兴,,邵冈雄,,赵根V,李振宁7仅fc,'/ff,厶(1.南化集团公司研究院,江苏南京210(X~0;2.南化集团公司连云港碱厂,江苏连云港222042)摘要:根据连云港碱厂1998年度73套有效生产数据,运用计算机对优化目标与主要操作变量进行关联从而得到了碳化转化率及产量的数学回归方程式,对碳酸化过程的操作优化具有指导意义.主题词垫堕韭;塑韭垡中圈分类号:TQ114.16文静标识码:B在纯碱生产的碳酸化过程中,由于机理复杂变量甚多,受当今设计水平的限制,给出一个"最佳"操作条件

2、往往是很困难的.即便能设计出最佳的操作条件,但由于原料波动,设备老化,负荷变化等等原因,也会使得原来的条件偏离最佳点.因此不断地选择新的优化操作条件,对充分发挥现有装置的生产潜力,降低单耗,提高经济效益,无疑具有十分重要意义.为了实现操作优化的目的,首先需要建立一个有效的过程模型.在以往很长的一段时间内,此领域的方法通常建立在单因素分析上.这主要是对于多因素问题无法直观显示和理解,然而实际生产却是一个多因素的复杂体系.因此,过程建模优化及控制应当同时考虑其问的多元信息以及它们之间的关系.就建模而言,可划分为机理和经验模型两大类.目前,对于碳酸化过程的认识和碳酸化

3、过程模型方面的研究还未能达到量化的高度.生产往往还依赖于经验及半经验的方法.因此,建立描述过程本质的精确的数学模型,应用机理模型来研究碳酸化生产操作最优化是非常困难的,且要花费大量的时间.为了解决这一?参加本项研究工作的有连云港碱厂研究室全体人员难题,我们将计算机技术,数理统计,与工厂实际经验相结合,通过对现有操作数据的统计分析,利用经验模型来寻求装置的优化操作条件,为纯碱生产碳酸化过程操作最优化开辟一条新路.1碳酸化过程优化1.1系统分析碳酸化反应是纯碱生产的关键步骤.机理极为复杂,碳酸化反应主要分为以下几步:C02+2NH3=NOoo一+NH4*(1)i*~

4、12COO一+H20=Hco3-+N(2)Na+Hco3-=N~C03(3)碳化塔是纯碱生产过程中的"心脏"设备.碳化塔的操作状况直接关系到纯碱的产量,质量及其它一系列的经济技术指标.产量,成本,物耗,能耗和经济效益都可作为优化目标,但不同的优化目标会导致不同的生产控制条件.根据生产实际需要,本研究将提高转化率和产量作为碳酸化过程的优化目标.工业碳化塔共有十几种工艺操作变量影响I999年第6期产量和转化率,影响参数繁多,根据专业知识和实际经验,经过分析,筛选后,确定对7个主要操作参数进行重点研究其中包括:中段气浓度,中段气流量,下段气浓度,下段气流量,中和水温度

5、,氨盐比,出碱液温度.另外对4个参数进行约束.即塔压,中段气温度,下段气温度,中和水温度.1.2数据采集本研究收集的数据,主要来自于1998年1月至1998年l2月的碳化装置运行正常时的操作数据.并根据专业知识和生产经验进行数据取舍.剔除一些明显不台格的数据,选取准确度高,稳定性好的可靠数据.这是优化工作重要步骤.最后挑选了73套经过校正的数据,以备建模.转化率数模回归方程自变量项名字常数项XNZHSAYBXLZLC.IWXNXNZHSZHSAYBAYBXLXLZLC.1WC.1W回归系数70.82365.9599540E—O1.O00000o.O00O0o0.

6、O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0.O00O0o0一.4569734E—o21.3数学模型的建立和检验利用收集并校正的操作数据,并用NEOPACK软件包,对优化目标与主要变量进行关联.鉴于任何一个被选定的统计模型,只能对所处理的数据样本负责.为了使模型可靠,我们采用逐步剔除和选人的法则,按各个白变量的贡献大小进行挑选,最后保留重要的关键变量使数学模型简单,可靠,易于分析和使用.1.3.1符号说明XN下段气浓度,%XL下段气流量,/hZN中段气浓度,%zL中

7、段气流量,/hZHS中和水温度,℃CJW出碱液温度,℃AYB氨盐比CL产量,t/d?台ZHL转化率,%回归系数标准偏差.737662E—O1.2326719E—O1.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.7445674E一0B偏回归平方和8.87l826.6737993E一0l1.1l2O粥.293349lE—O1.2439775.25l5442E—Ol1.32l昕8.1391618.700lll6E—Ol1.

8、∞9325.263984