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客戶名稱：儀征化纖化工廠
工藝簡(jiǎn)介
PTA生產(chǎn)過(guò)程分為氧化單元和精制單元。氧化單元的原料為對(duì)二甲苯（PX），通過(guò)氧化反應(yīng)，結(jié)晶，干燥后，生產(chǎn)出粗對(duì)苯二甲酸(TA)。精制單元作用是將粗對(duì)苯二甲酸TA經(jīng)加氫精制后，結(jié)晶，干燥，生成精對(duì)苯二甲酸(PTA)。
需求分析
PTA生產(chǎn)的特點(diǎn)是流程長(zhǎng)、易堵、易爆、腐蝕性強(qiáng)。PTA裝置氧化反應(yīng)器的氣、固、液三相反應(yīng)，過(guò)程復(fù)雜，難以有效控制。裝置的干擾因素多，如溶劑脫水塔的進(jìn)料流量變化、進(jìn)料組分波動(dòng)、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(duì)裝置操作有影響。而對(duì)于氧化反應(yīng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，精制結(jié)晶器或其他關(guān)鍵設(shè)備沖洗時(shí)，對(duì)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(guò)程具有復(fù)雜的反應(yīng)及物料、能量平衡的工藝關(guān)系，因此許多過(guò)程變量存在著較強(qiáng)耦合關(guān)聯(lián)性，裝置常具有大滯后、反向響應(yīng)和非線性特性等特殊的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，帶來(lái)操作與控制上的困難。同時(shí)，由于許多重要的工藝參數(shù)，如反應(yīng)器溫度、尾氧等，需手動(dòng)調(diào)節(jié)，存在控制不及時(shí)的問(wèn)題，無(wú)法保證裝置時(shí)刻平穩(wěn)一致的控制效果；4-CBA等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有在線分析儀器，難以直接測(cè)量。因此，采用先進(jìn)控制技術(shù)來(lái)改善PTA裝置整體的操作水平，提高裝置經(jīng)濟(jì)效益的是必須且緊迫的。
先進(jìn)控制方案
建立三個(gè)APC-Adcon控制器以控制整個(gè)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(zhì)量及物耗和能耗指標(biāo)。三個(gè)控制器分別控制如下各關(guān)鍵裝置部分（a）進(jìn)料混合罐、氧化反應(yīng)器和第一結(jié)晶器；（b）溶劑脫水塔； (c) 精制結(jié)晶器。它們之間相對(duì)獨(dú)立，可以分別考慮。其中還建立了氧化TA的4CBA軟測(cè)量模型、PTA的平均粒徑軟測(cè)量模型和OD的工藝計(jì)算模型。并針對(duì)PTA裝置的特殊要求，為氧化單元的優(yōu)化負(fù)荷和自動(dòng)升降負(fù)荷制定了特殊的控制和優(yōu)化策略。
應(yīng)用效果
先進(jìn)控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行，提高了PTA裝置的操作平穩(wěn)度，降低了產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了卡邊操作，增加了裝置產(chǎn)量。操作人員開(kāi)始接受和樂(lè)于使用這項(xiàng)技術(shù)，車間也逐步將PTA先進(jìn)控制系統(tǒng)納入車間的日常工藝管理，對(duì)先控系統(tǒng)的投用和運(yùn)行情況進(jìn)行考核，為進(jìn)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(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)前后的控制效果。
圖1 進(jìn)料混合罐催化劑濃度投運(yùn)前控制效果
圖2 進(jìn)料混合罐催化劑濃度投運(yùn)后控制效果
圖3 第一結(jié)晶器尾氧濃度投運(yùn)前控制效果
圖4 第一結(jié)晶器尾氧濃度投運(yùn)后控制效果
效益分析
該系統(tǒng)的成功投運(yùn)，明顯提高了PTA過(guò)程的平穩(wěn)性、魯棒性；提高了裝置產(chǎn)能，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；明顯降低了塔的酸耗，根據(jù)考核數(shù)據(jù)計(jì)算，共計(jì)可獲得經(jīng)濟(jì)效益322.5萬(wàn)元/年。其中通過(guò)裝置產(chǎn)能增加，得到效益284萬(wàn)元/年；通過(guò)醋酸消耗降低，得到效益38.5萬(wàn)元/年。取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用前景。
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