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客戶名稱：儀征化纖化工廠
工藝簡介
PTA生產(chǎn)過程分為氧化單元和精制單元。氧化單元的原料為對二甲苯（PX），通過氧化反應，結晶，干燥后，生產(chǎn)出粗對苯二甲酸(TA)。精制單元作用是將粗對苯二甲酸TA經(jīng)加氫精制后，結晶，干燥，生成精對苯二甲酸(PTA)。
需求分析
PTA生產(chǎn)的特點是流程長、易堵、易爆、腐蝕性強。PTA裝置氧化反應器的氣、固、液三相反應，過程復雜，難以有效控制。裝置的干擾因素多，如溶劑脫水塔的進料流量變化、進料組分波動、加熱和冷卻系統(tǒng)的干擾以及環(huán)境溫度條件變化等，都對裝置操作有影響。而對于氧化反應系統(tǒng)來說，精制結晶器或其他關鍵設備沖洗時，對循環(huán)物料系統(tǒng)穩(wěn)定性影響非常明顯。這些因素均影響裝置的平穩(wěn)操作；由于PTA生產(chǎn)過程具有復雜的反應及物料、能量平衡的工藝關系，因此許多過程變量存在著較強耦合關聯(lián)性，裝置常具有大滯后、反向響應和非線性特性等特殊的動態(tài)響應，帶來操作與控制上的困難。同時，由于許多重要的工藝參數(shù)，如反應器溫度、尾氧等，需手動調節(jié)，存在控制不及時的問題，無法保證裝置時刻平穩(wěn)一致的控制效果；4-CBA等關鍵質量指標沒有在線分析儀器，難以直接測量。因此，采用先進控制技術來改善PTA裝置整體的操作水平，提高裝置經(jīng)濟效益的是必須且緊迫的。
先進控制方案
建立三個APC-Adcon控制器以控制整個PTA裝置，分別控制PTA裝置的氧化單元和精制單元的產(chǎn)品質量及物耗和能耗指標。三個控制器分別控制如下各關鍵裝置部分（a）進料混合罐、氧化反應器和第一結晶器；（b）溶劑脫水塔； (c) 精制結晶器。它們之間相對獨立，可以分別考慮。其中還建立了氧化TA的4CBA軟測量模型、PTA的平均粒徑軟測量模型和OD的工藝計算模型。并針對PTA裝置的特殊要求，為氧化單元的優(yōu)化負荷和自動升降負荷制定了特殊的控制和優(yōu)化策略。
應用效果
先進控制系統(tǒng)的整體運行，提高了PTA裝置的操作平穩(wěn)度，降低了產(chǎn)品質量波動，實現(xiàn)了卡邊操作，增加了裝置產(chǎn)量。操作人員開始接受和樂于使用這項技術，車間也逐步將PTA先進控制系統(tǒng)納入車間的日常工藝管理，對先控系統(tǒng)的投用和運行情況進行考核，為進一步挖潛產(chǎn)能與降耗，產(chǎn)生更大的效益。圖1至圖4為先進控制系統(tǒng)投運前后的控制效果。
圖1 進料混合罐催化劑濃度投運前控制效果
圖2 進料混合罐催化劑濃度投運后控制效果
圖3 第一結晶器尾氧濃度投運前控制效果
圖4 第一結晶器尾氧濃度投運后控制效果
效益分析
該系統(tǒng)的成功投運，明顯提高了PTA過程的平穩(wěn)性、魯棒性；提高了裝置產(chǎn)能，提高了產(chǎn)品質量；明顯降低了塔的酸耗，根據(jù)考核數(shù)據(jù)計算，共計可獲得經(jīng)濟效益322.5萬元/年。其中通過裝置產(chǎn)能增加，得到效益284萬元/年；通過醋酸消耗降低，得到效益38.5萬元/年。取得了顯著的經(jīng)濟效益與社會效益，具有很好的推廣應用前景。
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