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文檔簡介
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
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