優(yōu)化PTA氧化反應(yīng)器控制 降低醋酸消耗

優(yōu)化反應(yīng)器控制降低醋酸消耗

------淺談氧化反應(yīng)先進(jìn)控制系統(tǒng)

在浙江逸盛PTA裝置中，HAC消耗主要有以下方面：氧化反應(yīng)的燃燒，生成CO2、H2O和MA；B.殘渣系統(tǒng)的損耗；C.D1—508塔的放空；D.D1—631塔底廢水排放；E.反應(yīng)尾氣排放；F.系統(tǒng)跑、冒、滴、漏；G.TA產(chǎn)品中所含濕組分。從目前的運行狀況來看, 從目前的運行狀況來看,反應(yīng)燃燒及副產(chǎn)物所消耗的HAc應(yīng)占總HAc消耗的70%以上，其它的HAc消耗可通過優(yōu)化相應(yīng)單元的操作控制來降低，而反應(yīng)燃燒及副產(chǎn)物產(chǎn)生的控制需要對反應(yīng)器催化劑濃度、溶劑比、反應(yīng)器中H20含量、Na離子濃度、反應(yīng)的溫度壓力、停留時間等影響反應(yīng)的諸多因素進(jìn)行分析，且還要考慮粗TA產(chǎn)品質(zhì)量。

這對操作人員的技術(shù)水平及經(jīng)驗提出較高要求，往往付出較多地勞動達(dá)不到好的效果，裝置運行未能達(dá)到較優(yōu)化的操作區(qū)。 為了解決這一問題，朗益科技有限公司為逸盛集團(tuán)寧波PTA裝置提供一套TA氧化工序先進(jìn)控制解決方案，包括TA氧化多變量控制器(RonilController)及軟儀表(4-CBA及OD-340預(yù)測)。一、先進(jìn)控制同常規(guī)控制的區(qū)別 目前，在裝置上應(yīng)用的控制方法是PID調(diào)節(jié)器（比例、積分和微分三個控制作用），由于這種控制方法應(yīng)用歷史最悠久，應(yīng)用面又廣，所以稱為常規(guī)控制。每個PID調(diào)節(jié)器只控制一個變量（溫度、壓力、流量或液位等變量），它們之間是相互獨立的。但是實際上，裝置的各個變量之間都是互相關(guān)聯(lián)的。

先進(jìn)控制系統(tǒng)把關(guān)系密切的一些變量結(jié)合在一起組成一個多變量調(diào)節(jié)器，這個多變量調(diào)節(jié)器不僅考慮了各個變量之間的相互影響，它們的控制方式也不是簡單的PID，而是根據(jù)預(yù)先測試得到的輸入/輸出關(guān)系模型進(jìn)行按時、按量的調(diào)節(jié)，而且是多個變量同時輸出，所以又稱為“多變量預(yù)估控制”。這是先進(jìn)控制同常規(guī)控制的主要區(qū)別。二、先進(jìn)控制的實施 實施先進(jìn)控制并不需要取代常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器，大部分原有的PID調(diào)節(jié)仍舊留用，這是因為多變量調(diào)節(jié)器所要控制的不是像流量和液位那樣的簡單變量，而是諸如產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品收率和其它一些影響因素比較復(fù)雜的綜合性變量，也就是多變量調(diào)節(jié)器的被控變量（CV）。 多變量調(diào)節(jié)器的輸出一般也不是直接連到調(diào)節(jié)閥，而是去改變一組有關(guān)變量的設(shè)定值，這些“有關(guān)變量”在多變量調(diào)節(jié)器中稱之為操作變量（MV），一般都是由PID控制。多變量調(diào)節(jié)器的控制變量和操作變量都不是單一的，而是一個組，而且彼此的數(shù)量不一定相等。此外，多變量預(yù)估控制器的設(shè)定值一般是一個范圍，不像PID調(diào)節(jié)器那樣是一個設(shè)定點，范圍的上下限可以操作改變，當(dāng)然，如果上下限值相等的話，就是一個設(shè)定點了。 為了獲得多變量調(diào)節(jié)器的操作變量和控制變量之間的特性數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行測試。也就是分別對操作變量加上一個擾動，并同時記錄操作變量和被控變量的變化數(shù)據(jù)，然后用數(shù)學(xué)方法處理成特性方程式，供多變量調(diào)節(jié)器使用。三、氧化反應(yīng)先進(jìn)控制系統(tǒng) 在TA氧化過程中，醋酸燃燒量和反應(yīng)產(chǎn)品中的4-CBA含量之間是一對矛盾關(guān)系：4-CBA量的減少將導(dǎo)致醋酸燃燒的增加。 先進(jìn)控制器的策略是，通過質(zhì)量控制，減小4-CBA的波動；然后，在此基礎(chǔ)上，通過4-CBA的卡上限操作實現(xiàn)減少醋酸燃燒的控制目標(biāo)。主要操作變量（MV）A．PX進(jìn)料；B．溶劑比；C．反應(yīng)器壓力；D．空氣進(jìn)料量；E．抽出水；F．反應(yīng)器液位；G．進(jìn)第一結(jié)晶器空氣進(jìn)料。主要被控變量（CV）A．反應(yīng)器尾氣氧濃度；B．反應(yīng)器尾氣CO+CO2濃度；C．反應(yīng)器溫度；D．粗TA產(chǎn)品4-CBA濃度；E．反應(yīng)器中水濃度；F．空氣進(jìn)料閥位；G．色值；H．4個空氣進(jìn)料之間的平衡；I．第一結(jié)晶器尾氣氧濃度；控制中，對各變量卡上限的有：粗TA產(chǎn)品4-CBA濃度、色值、PX進(jìn)料、反應(yīng)器壓力、反應(yīng)器液位、反應(yīng)器中水濃度；卡下限的有：溶劑比、空氣進(jìn)料量、抽出水、反應(yīng)器尾氣、氧濃度、反應(yīng)器尾氣CO+CO2濃度、反應(yīng)器溫度。

氧化反應(yīng)器先進(jìn)控制將粗TA產(chǎn)品中4-CBA含量作為控制約束，控制各個操作變量，使裝置運行在一種較優(yōu)化的狀態(tài)。將4-CBA卡邊控制在上限，避免質(zhì)量過剩，在保持反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等關(guān)鍵變量較小波動的前提下，調(diào)節(jié)溶劑比、補(bǔ)充催化劑量、補(bǔ)充促進(jìn)劑溴化氫量、空氣進(jìn)料量等，進(jìn)行優(yōu)化控制，盡可能減少催化劑、溴化氫及補(bǔ)充新鮮醋酸的量，降低裝置醋酸單耗。 使用先進(jìn)控制后，在滿足粗