江苏井神盐化股份有限公司第三分公司 江苏省淮安市 223001
摘要：在纯碱生产装置中，碳化塔不仅仅是多相反应器，同时也是属于多步结晶器，包括的物理及化学过程较多，因此复杂程度相对较高，主要包括了传热、传质、多相流等等。本文主要对控制技术在纯碱生产谈话过程中的应用进行了研究分析，首先阐述了氨碱法的工艺原理，然后针对碳化过程的多变量预测控制进行了探究。
关键词：控制技术；纯碱生产碳化；应用
1氨碱法的工艺原理
在我国生产纯碱的过程中，最常用的方式就是氨碱法。应用氨碱法的工作原理具体如下：
第一，在把原来的盐精制成饱和盐水之后，经过吸氨就会构成为氨盐水，在碳化塔上部进入氨盐水会在碳化塔中，与石灰工序和煅烧工序所产生的二氧化碳气体，发挥碳酸化反应，其表达公式如下：
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第二，由于所产生的碳酸化反应，会生成碳酸氢钠悬浮液，在经过过滤之后，就可以得到碳酸氢钠结晶，如果在煅烧炉内煅烧碳酸氢钠结晶的情况下，不仅仅可以获取到纯碱产品，同时还可以得到高浓度的二氧化碳气体，在通过冷却和吸收之后，二氧化碳气体就会进入碳化塔。其表达公式如下：
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在过滤之后的碳酸氢钠的制碱母液中，通过加热蒸馏之后，会对母液中的氨进行回收，氨经过循环使用之后，所回收得到的蒸馏液，就会称作为废液。
2碳化过程的多变量预测控制
2.1模型预测控制策略
在模型预测控制中，实质上是属于闭环优化控制的一种措施，而可以预测过程未来行为的动态模型就是其核心，在经过在线反复优化计算之后，要滚动并实施控制作用，根据模型预测误差的反馈信息，矫正所构建的模型。现阶段，在工业行业中，在应用预测控制算法的过程中，最常用的方法包括了三种，分别是广义预测控制、模型算法控制和动态矩阵控制。在模型算法控制中，要采用
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软件，以下做了检查的阐述：
在被控变量
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、操纵变量
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和干扰变量
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中，通过过程测试和辨识，就可以得到三者之间的脉冲响应序列模型，其公式如下：
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在计算公式中，各个字母所代表含义为：
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所表示的含义为脉冲响应系数；被控变量是用
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进行表示；而对于
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而言，其含义表示为操纵变量；而对于脉冲响应系数的数目而言，是用
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进行表示；
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表示的含义为模型输出，而对于模型向量，表达式为
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，通过可以事先保存，并被称作为内部模型。
通过上述的公式，可以推导出闭环预测末次那个，公式如下：
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在计算公式中，
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——矫正后的预测输出；
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——被控变量现阶段的实际输出，
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。
为了保证期望输出可以从
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达到设定值的
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之间的平滑性，选择MAC算法的一阶指数形式参考轨迹公式如下：
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其中
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，采样周期用
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进行表示，对于参考轨迹的时间常数，是用
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进行表示。
为了可以达到以上的控制目标，所设计的优化目标函数表示为：
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其中
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另外，在设计预测控制器的过程中，要全面对各种约束条件进行考虑，并且要对关键的经济优化目标进行选择。在控制器进行在线运行的过程中，对于每个控制周期，都要对上述有约束的有限时域二次优化的问题进行求解，并且在实际过程中，要施加控制量，在下一控制周期中，会对这些步骤进行重复执行。
在纯碱装置碳化的过程中，通过先进的控制系统，不仅仅可以提高碳化系统各制碱塔的平稳性，保证系统的主要目标为总出碱量和转化率。在采取先进控制系统中，通过对制碱塔各个含量的实时调节，主要包括了出碱量、中段气量、下段气量等等，其目的是对制碱塔的温度分布和塔压进行控制。在保证制碱塔的平稳性之后，要保证各塔工况之间的协调性，保证出碱量可以满足实际需求，有效减少塔主要工艺指标的波动[1]。
在控制清洗塔的过程中，要选择多变量预测控制的手段，要开展实时调节，如清洗液的温度、塔压及中段气量。在清洗气流量中，并没有存在自动调节回路，通过选用先进控制系统，可以对压缩机的转速进行调节，并可以达到清洗气的调节，保证清洗塔的中温和压力之间的平稳性，保障清洗液浓度可以满意实际需求。在碳化过程应用先进控制系统的过程中，其主线是总体物料平衡，要按照各塔工况的实际，这很对各塔的出碱量进行合理调整，不仅可以实现最大化生产，还可以保证各塔运行的平稳性[2]。
2.2制碱塔中部温度与制碱总量的控制
在制碱过程中，其中重要的控制指标包括了两种，分别是中部温度和制碱总量，在一定条件下，两者之间会存在一定的矛盾，这不要保证制碱总量符合相关要求，还要保证中部温度在设定范围之内。在设计APC-Adcon的过程中，其中第一级要优先满足的指标就是出碱总量，对于第二级优先满足的指标，就是中部温度。在采用APC-Adcon的过程中，首先要对优先级别高的指标进行满足，然后要最大程度满足出碱总量的要求，对于中部温度而言，要适当牺牲。
在制碱过程中，是属于多塔并联进行，在处于制碱状态的情况下，通常包括了20个踏处，这就需要保证各塔工况之间的平衡性。而对于APC-Adcon而言，要按照各个碳化塔中部温度变化的实际情况，对各塔出碱放量进行合理调整，在中部温度越高的情况下，其各塔的出碱放量就会越多；在中部温度越低的情况，那么各塔的出碱放量就会越少[3]。
在对中部温度进行调节的过程中，最重要的操作手段为中段气和下段气，而对于出碱放量，要按照中部温度变化的实际情况，对两段气量进行实时调节。在中段气中，在中部温度越来越低的情况下，那么中段气的给定值就会越来越高。对于下段气，在设定基准值的过程中，是由人工负责，这就要按照各制碱塔中部温度变化的实际情况，对下段气量进行实时调节[4]。
结束语
综上所述，在化工行业应用先进控制技术的过程中，要有效解决工业过程控制的难题，并且可以保证生产工作的平稳性及安全性，有效满足高质量和低能耗的要求，以实现投入最小资金获取最大经济效益提供有利条件。
参考文献：
[1]张国华.计算机控制技术在纯碱生产中碳化塔的应用[J].化学工业与工程技术，2000，21（2）：41-42.
[2]马海雷.纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素分析探讨[J].中国化工贸易，2019，11（27）：89.
[3]姚刚，常思聪.纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素分析探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（2）：236-237.
[4]张志海.先进控制系统在纯碱生产碳化装置的应用[J].仪器仪表用户，2017，24（2）：39-41.