一种聚酯工艺尾气有机物回收装置及方法与流程

本发明属于化工环保及工艺控制领域，尤其涉及一种聚酯工艺尾气有机物回收装置及方法。

背景技术：

1、聚酯生产过程中，酯化、缩聚等工序会排放含乙二醇等有机物的工艺尾气。工业上通常采用洗涤塔，通过冷却水冷却使尾气中的乙二醇冷凝，并利用循环洗涤液吸收回收，同时通过补入工艺水和采出富乙二醇液维持循环洗涤液浓度与洗涤塔液位。然而，由于聚酯尾气流量、温度、压力及乙二醇含量波动较大，现有回收方法对尾气冷凝状态和冷凝量的判断容易失准，导致在低分压或非冷凝工况下易产生误动作，且补水、采出和冷却水控制缺乏质量与能量的协调，难以在宽工况范围内实现乙二醇的稳定、准确回收。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种聚酯工艺尾气有机物回收装置及方法，旨在解决上述至少一个问题。

2、本发明是这样实现的。一种聚酯工艺尾气有机物回收方法，包括以下步骤：s10，获取洗涤塔顶排气绝对压力、排气温度及尾气中乙二醇气相摩尔分数以计算实际分压；将其实际分压与最小有效分压边界比对，并结合由安托万方程推算的理论露点温度与排气温度之差，即正向动态过冷度，生成状态机信号；s20，获取冷却水及尾气的温差与流量参数，以及次要组分冷凝参数；受状态机信号控制，正常冷凝时基于能量守恒反演纯乙二醇的瞬时冷凝质量流量，非正常冷凝时强制该流量为零；s30，基于瞬时冷凝质量流量、设定的洗涤液目标密度及常温工艺水标准密度，计算前馈补水质量流量；s40，洗涤液实际测量密度与目标密度的偏差经连续死区算子运算并闭环调节后，叠加至前馈补水质量流量，生成最终补水指令流量；s50，实际测量液位与目标液位的偏差经闭环调节后，与瞬时冷凝质量流量及最终补水指令流量进行前馈-反馈加和，生成采出指令流量；s60，以工艺水显热与冷却水吸热功率的比值作为热质量交叉解耦系数；正常冷凝时，将最终补水指令流量经该系数转换后反向补偿至过冷度控制回路，生成冷却水执行指令流量；非冷凝时锁定积分器并输出下限流量。

3、进一步的技术方案，所述步骤s10中，生成状态机信号与计算正向动态过冷度的具体逻辑过程包括：基于对应物系的物性经验参数与气液相平衡热力学方程，建立实际分压与理论露点温度的映射关系；设定用于物理防错的最小有效分压边界，当实际分压不低于该边界，且理论露点温度严格高于实际测量的排气温度时，判定系统满足热力学相变条件，输出表征正常冷凝状态的激活信号，同时将理论露点温度减去排气温度的物理差值提取为正向动态过冷度；当实际分压低于该边界，或者理论露点温度不高于实际测量的排气温度时，判定系统未发生相变，输出表征非冷凝待机状态的截断信号，并强制正向动态过冷度为零。

4、进一步的技术方案，所述步骤s20中，反演纯乙二醇的瞬时冷凝质量流量的物理与逻辑运算过程包括：根据洗涤塔的动态焓衡算模型，将冷却水瞬时吸热功率、系统与环境的净传热功率、尾气进出塔的显热降功率，以及次要组分冷凝相变功率进行能量守恒代数加和，获取系统瞬时有效净冷凝热功率；将纯乙二醇的相变潜热与基于正向动态过冷度产生的液态过冷显热相加，获取纯乙二醇冷凝的单位质量焓变；受控于状态机信号，处于正常冷凝状态时，提取瞬时有效净冷凝热功率的非负区间有效值，并将其除以单位质量焓变，推算获得瞬时冷凝质量流量；处于非冷凝待机状态时，控制指令输出强制归零。

5、进一步的技术方案，所述步骤s30中，计算前馈补水质量流量的运算过程包括：基于理想溶液混合的体积加和守恒模型，以洗涤液目标密度为平衡基准点，计算纯乙二醇冷凝液与工艺水在目标浓度下的密度配比关联项；针对洗涤液目标密度与常温工艺水标准密度的浓度驱动差值，设定防止被除数趋零的保护下限区间；将瞬时冷凝质量流量，乘以经保护下限区间限制后的密度配比关联项，获得用以维持系统瞬时浓度平衡的所述前馈补水质量流量。

6、进一步的技术方案，所述步骤s40中，生成最终补水指令流量的控制结构包括：将洗涤液实际测量密度与目标密度的偏差输入至连续死区算子中进行平滑截断，滤除测量噪声引起的小幅震荡；经死区过滤后的有效密度偏差进入比例-积分闭环调节器生成反馈质量补偿项；将反馈质量补偿项与前馈补水质量流量进行代数叠加，并经由设定的补水阀最大设计流量边界进行防饱和限幅截断，生成下发至执行机构的最终补水指令流量。

7、进一步的技术方案，所述步骤s50中，生成采出指令流量的控制结构包括：将瞬时冷凝质量流量、次要组分冷凝质量流量及最终补水指令流量进行前馈汇总，表征系统的总液相质量输入速率；实际测量液位与目标液位的偏差经比例-积分闭环调节器运算，生成液位反馈质量补偿项；将总液相质量输入速率与液位反馈质量补偿项进行叠加，并经由采出泵的设计极值边界进行防饱和限幅截断，以维持全局质量平衡，生成最终的采出指令流量。

8、进一步的技术方案，所述步骤s60中，生成冷却水执行指令流量的控制结构与逻辑过程包括：计算由于工艺水补入系统并升温至排气温度所吸收的等效显热功率，将其除以受最小有效热容边界限制的冷却水瞬时体积吸热能力，从而将其投影至空间热容标架，获取热质量交叉解耦系数；受控于状态机信号，处于正常冷凝状态时，目标过冷度与正向动态过冷度偏差经比例-积分闭环调节器运算后，减去由最终补水指令流量与热质量交叉解耦系数乘积构成的热负荷前馈抵消项，经控制上下限防饱和截断后生成冷却水执行指令流量；处于非冷凝待机状态时，锁定比例-积分闭环调节器的时域积分算子以防范积分发散，并强制输出冷却水安全下限边界流量。

9、一种聚酯工艺尾气有机物回收装置，包括存储器、处理器及通信总线，所述存储器和处理器通过通信总线连接；所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述方法。

10、相比于现有技术，本发明的有益效果：

11、1.通过实际分压与最小有效分压边界比对，并结合安托万方程推算的理论露点温度与排气温度之差生成状态机信号，能够准确识别正常冷凝、低分压和非冷凝待机状态，避免低分压或非冷凝工况下的误动作，显著提高宽工况范围内的运行鲁棒性。

12、2.基于冷却水吸热、环境散热、尾气显热及水蒸气等次要组分冷凝潜热的能量守恒衡算，精确反演纯乙二醇瞬时冷凝质量流量；并将冷凝量、次要组分冷凝量、补水指令流量与液位反馈进行前馈-反馈加和，实现洗涤液密度、液位的动态质量平衡，提高乙二醇回收精度和系统稳定性。

13、3.以工艺水显热与冷却水吸热功率的比值作为热质量交叉解耦系数，将补水带入的冷量反向补偿至过冷度控制回路，有效降低补水对冷却水控制的干扰；非冷凝待机时锁定积分器并输出安全下限流量，避免不必要的冷却能耗，提升系统整体运行能效和可靠性。

1.一种聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s10中，生成状态机信号与计算正向动态过冷度的具体逻辑过程包括：

3.根据权利要求2所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s20中，反演纯乙二醇的瞬时冷凝质量流量的物理与逻辑运算过程包括：

4.根据权利要求3所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s30中，计算前馈补水质量流量的运算过程包括：

5.根据权利要求4所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s40中，生成最终补水指令流量的控制结构包括：

6.根据权利要求5所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s50中，生成采出指令流量的控制结构包括：

7.根据权利要求6所述的聚酯工艺尾气有机物回收方法，其特征在于，所述步骤s60中，生成冷却水执行指令流量的控制结构与逻辑过程包括：

8.一种聚酯工艺尾气有机物回收装置，其特征在于，包括存储器、处理器及通信总线，所述存储器和处理器通过通信总线连接；