PTA生產過程先進控制

客戶名稱：儀征化纖化工廠

工藝簡介

PTA生產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，生產出粗對苯二甲酸(TA)。精制單元作用是將粗對苯二甲酸TA經加氫精制后，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、加熱和冷卻系統的干擾以及環境溫度條件變化等，都對裝置操作有影響。而對于氧化反應系統來說，精制結晶器或其他關鍵設備沖洗時，對循環物料系統穩定性影響非常明顯。這些因素均影響裝置的平穩操作；由于PTA生產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，如反應器溫度、尾氧等，需手動調節，存在控制不及時的問題，無法保證裝置時刻平穩一致的控制效果；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，提高裝置經濟效益的是必須且緊迫的。

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，為氧化單元的優化負荷和自動升降負荷制定了特殊的控制和優化策略。

先進控制系統的整體運行，提高了PTA裝置的操作平穩度，降低了產品質量波動，實現了卡邊操作，增加了裝置產量。操作人員開始接受和樂于使用這項技術，車間也逐步將PTA先進控制系統納入車間的日常工藝管理，對先控系統的投用和運行情況進行考核，為進一步挖潛產能與降耗，產生更大的效益。圖1至圖4為先進控制系統投運前后的控制效果。

效益分析

該系統的成功投運，明顯提高了PTA過程的平穩性、魯棒性；提高了裝置產能，提高了產品質量；明顯降低了塔的酸耗，根據考核數據計算，共計可獲得經濟效益322.5萬元/年。其中通過裝置產能增加，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。取得了顯著的經濟效益與社會效益，具有很好的推廣應用前景。