高氨氮廢水的不合理排放是河流和海洋水體富營養(yǎng)化的主要原因之一，其去除工藝已經(jīng)越來越受到行業(yè)重視。處理高氨氮含量的廢水耗費(fèi)企業(yè)大量環(huán)保成本，因此若能對該工段的操作進(jìn)行優(yōu)化并加以控制，則能降低廢水處理的成本。對某煤化工企業(yè)蒸氨塔進(jìn)行機(jī)理建模，尋找到進(jìn)水量不同時適度的蒸汽消耗。蒸氨塔進(jìn)行模擬計(jì)算，并對塔板數(shù)、進(jìn)料位置、回流比與進(jìn)料熱狀態(tài)分析比較，發(fā)現(xiàn)進(jìn)料位置靠近塔下端有利。認(rèn)為在實(shí)際操作中，不加堿工藝更為經(jīng)濟(jì)。本文中主要針對蒸氨塔單元過程的操作進(jìn)行優(yōu)化和控制研究，重點(diǎn)在實(shí)時優(yōu)化軟件與控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以達(dá)到效益更高且方案可執(zhí)行的目的。目前針對蒸氨塔的研究主要集中單變量，并未有更為深 入的多工況優(yōu)化算法及動態(tài)控制，而通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用優(yōu)化算法，可快速在多變量中尋找到工況及其操作方案，動態(tài)控制則能輔助操作人員將優(yōu)化方案應(yīng)用到裝置中去。為優(yōu)化計(jì)算和實(shí)施提供了可能。

1 穩(wěn)態(tài)模擬

1. 1 蒸氨塔單元工藝流程簡述

      蒸氨塔的基本操作流程為: 廢氨水經(jīng)預(yù)熱器加熱，補(bǔ)充適量堿液后通過泵打入蒸氨塔，在蒸氨塔中揮發(fā)氨隨著塔板上升在塔頂增濃，同時塔底廢水中的揮發(fā)氨逐步減少。塔頂冷凝系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高濃度氨水的外送和回流，塔底再沸器則為提餾段的氣液交換提供了上升氣相，同時排出一部分處理合格的低濃度廢水，送往后續(xù)工段繼續(xù)處理。

1. 2 穩(wěn)態(tài)模型

      蒸氨塔的穩(wěn)態(tài)模擬是系統(tǒng)的核心，是模型參數(shù)在線修正和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型的基礎(chǔ)。在本文中，采用Aspen Plus 建立的機(jī)理模型作為優(yōu)化軟件的求解器，以某企業(yè)每小時處理量 100 t 的蒸氨塔的真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了符合裝置實(shí)際的機(jī)理模型。

      蒸氨塔模型中的進(jìn)料數(shù)據(jù)和塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)完全依據(jù)實(shí)測值和實(shí)際塔體進(jìn)行建立。模型中的流程工藝數(shù)據(jù)為機(jī)理模型根據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算而來，可以看出，機(jī)理模型與實(shí)際的相對誤差基本小于 1%，表示模型可以代表裝置的基本運(yùn)行機(jī)理，在該模型上進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算可預(yù)測裝置的優(yōu)化操作。

1. 3 工藝優(yōu)化分析

      對于上述已經(jīng)建立好的機(jī)理模型，進(jìn)行多變量分析。通過流程分析和與車間技術(shù)人員溝通，發(fā)現(xiàn)回流比和采出量是影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率的關(guān)鍵變   量，因此對不同回流比下采出/ 進(jìn)料比值對裝置產(chǎn)品質(zhì)量和能耗的影響進(jìn)行分析。