1. 服務對象 

儀征化纖股份有限公司PTA裝置溶劑脫水塔項目 

2. 工藝簡介 

APC-Adcon

PTA裝置是將原料對二甲苯（PX）、溶劑醋酸（HAc）、催化劑醋酸鈷和醋酸錳（Co-Mn）、助催化劑或稱促進劑溴化氫（HBr）以及空氣連續送入氧化反應器，反應在一定壓力和溫度的條件下，經過一步氧化生成粗對苯二甲酸（CTA）

，然後經過結晶、催化加氫除去4-CBA等雜質，得到純度99.9%以上的精製對苯二甲酸（PTA）。因此PTA裝置分氧化和精製兩個單元。其中，溶劑脫水塔是氧化單元的一個重要組成部分。圖1是PTA裝置溶劑

脫水塔流程示意圖。

圖1 PTA裝置溶劑脫水塔示意圖 

3. 原操作情況及存在問題 

PTA裝置產量由25萬噸/年擴容到32.5萬噸/年，改造後的溶劑脫水塔T-403的負荷增加到原來的130%，塔內壓力和溫度有所下降。在2000年下半年，該塔脫水後溶劑中水含量控製在6%到8%之間，塔頂含醋酸量的平均值在3.0%以上，遠遠超過設計指標。當時常規控製存在的主要問題是：塔的操作彈性較小

；在高負荷情況下塔的分離效果達不到原設計指標，即塔頂醋酸含量在0.8%以下。在常規控製調節下
，回流量超過42噸，就很容易產生液泛情況。2001年上半年，塔的填料和篩板構造經過了改造，儀表也重新進行了調校。塔釜壓力進一步降低，整個塔段的壓差由原先的20kpa左右下降到10kpa左右，此時即使回流量的顯示值穩定在38500kg/hr時，塔的操作運行就處在液泛的邊緣。 

由於精餾過程具有滯後大
、動態響應慢、非線性嚴重、控kong製zhi回hui路lu關guan聯lian性xing強qiang等deng特te點dian，操cao作zuo難nan度du很hen大da。常chang規gui控kong製zhi靠kao人ren工gong調tiao整zheng塔ta釜fu溫wen度du或huo回hui流liu量liang的de設she定ding值zhi
，甚shen至zhi直zhi接jie調tiao節jie閥fa位wei的de開kai度du，這zhe些xie都dou是shi間jian斷duan性xing的de而er且qie執zhi行xing起qi來lai具ju有you隨sui機ji性xing。控kong製zhi係xi統tong的de運yun行xing好hao壞huai因yin操cao作zuo人ren員yuan的de技ji術shu水shui平ping、習xi慣guan和he錯cuo覺jiao而er異yi，裝zhuang置zhi的de性xing能neng也ye因yin盡jin量liang不bu幹gan預yu而er處chu於yu漂piao移yi之zhi中zhong。雖sui然ran可ke能neng在zai較jiao短duan時shi間jian內nei可ke以yi較jiao平ping穩wen的de運yun行xing
，但dan是shi未wei能neng達da到dao較jiao優you化hua的de操cao作zuo區qu域yu，這zhe對dui於yu減jian少shao醋cu酸suan損sun耗hao穩wen定ding塔ta釜fu水shui濃nong度du等deng都dou是shi不bu利li的de。 

4. 控製目標 

溶劑脫水塔先進控製係統采用多變量預測控製實現以下目標：在2000年上半年，在塔還有一定的操作裕度時，將常規PID無法實現控製的大滯後大慣性的塔頂電導率進行直接控製；通過設定塔頂電導率的設定值
，就可以平穩搜索到當前負荷工況下，塔頂酸含量最小化的極限
，及這時所需要的回流量
；shitadiwendukefugezhongganraoyinsudeyingxiang，kongzhidegengjiapingwen，shixiankongkeyizaijiaogaodehuiliuliangshangpingwenyunxing，zheyangchangqiyunxingkeyizaizongtishangjiangditadingsuanhanliang。zai2001年，在塔經常運行在液泛的邊緣時，實現常規PID無法實現的自動控製，盡量保證塔不進入液泛的工況，從而在總體上降低塔頂酸含量，並同時降低操作人員的勞動強度。

5. 先進控製方案 

溶劑脫水塔過程先進控製係統項目的第一步是通過合理有效的實驗設計和實驗測試，得到真實有效的實測數據，再利用APC-Adcon預測控製軟件包中的辨識軟件包HIDENT進行數據處理並辨識得到對象的脈衝響應矩陣形式的數學模型。 

在實驗測試的基礎上，可以辨識得到溶劑脫水塔係統先進控製APC-Adcon多變量預測控製器的各I/O變量之間相互關係的數學模型，為後麵的控製器進一步設計提供可靠的基礎。 

根據辨識出的數學模型建立APC-Adcon預測控製軟件包所需的內部模型
，並根據實際工藝特點和要求選取合理的參考軌跡

、調節變量約束、被控變量約束
、控製結構以得到APC-Adcon預測控製器。首先應用此控製器控製與內部模型相同的仿真對象進行仿真分析和研究；然後應用此控製器控製與內部模型存在一定差異的仿真對象（模型不匹配情形）進行仿真分析和研究，以檢驗控製係統的抗不確定和幹擾能力
，接著把所設計的控製係統引入Honeywell DCS集散控製係統進行實時仿真研究和分析。 

6. 先進控製係統軟硬件連接 

為了使先進控製係統應用於DCS係統，必須提供現有DCS LCN網絡和先進控製係統之間的數據通道。原DCS係統已配置PCNM數據服務器
，從係統的可擴充性
、數據通信效率等方麵綜合考慮，采用PCNM 通信方式可完全滿足先進控製係統的要求。Honeywell PCNM是基於Windows NT的文件與數據服務器
，能以設定的周期與LCN網絡交換數據。先進控製操作站與PCNM數據服務器之間的通信通過以太網實現。APC-Adcon先進控製軟件具有DDE接口，可與DDE服務器直接交換數據。 

7. 先進控製係統實施步驟 

現場調查研究、係統方案設計
；

現場第一次實驗測試、過程模型建立；

現場第二次實驗測試、過程模型檢驗和控製器設計；

先進控製係統培訓

； 

現場第一次調試投運； 

現場第二次調試投運
； 

係統正式運行
； 

係統重新投運； 

塔的再沸器蒸汽流量問題的研究； 

係統重新調整運行； 

係統維護； 

係統運行。 

8. 先進控製效果 

溶劑脫水塔(簡稱T-403塔)的先進控製係統的工作主要分2000年的係統設計、調試、運行和2001年的係統維護、調整及運行。 

T-403塔的先進控製係統自2000年8月調試完畢後，9月該廠實施人員對控製參數和工藝參數進一步調優，並對每個操作班組進行了培訓,使操作人員學會了操作和參數調整。10月操作人員開始自覺投運該係統,，從2000年10月至2000年12月三個月係統基本連續運行。但是由於氧化幹燥機每周需要定期作業，所以該係統每周也切停一次。 針對此種情況
，我們於2000年11月20日在DCS中編製了一個監督程序來統計累計運行時間和監督程序運行情況，這樣使程序更加完善。 

2001年上半年，T-403塔由於工藝狀況發生較大的改變及儀表調整的原因，先進控製係統暫時停止運行了一段時間。從2001年5月開始到10月

，先進控製係統經過了多次調整、投運和再調整的過程。其中實現了塔釜溫度和塔釜壓力的溫壓補償和某些操作經驗的專家規則控製。由於塔的壓差、溫(wen)度(du)和(he)液(ye)位(wei)極(ji)不(bu)穩(wen)定(ding)
，很(hen)難(nan)實(shi)現(xian)常(chang)規(gui)的(de)塔(ta)釜(fu)溫(wen)度(du)和(he)蒸(zheng)汽(qi)流(liu)量(liang)的(de)串(chuan)級(ji)，操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)更(geng)願(yuan)意(yi)投(tou)運(yun)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，由(you)先(xian)控(kong)來(lai)克(ke)服(fu)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)投(tou)運(yun)時(shi)
，初(chu)步(bu)穩(wen)定(ding)了(le)塔(ta)釜(fu)溫(wen)度(du)

，降(jiang)低(di)了(le)塔(ta)釜(fu)水(shui)含(han)量(liang)的(de)波(bo)動(dong)。圖(tu)2和圖3分別是脫烷烴塔先進控製係統投運前後的控製效果。 

圖2 投運前控製效果 

圖3 投運後控製效果 

9. 經濟效益及社會效益分析 

PTA生產裝置溶劑脫水塔先進控製係統投運以來，取得了顯著的經濟效益，年創利 46.8 萬元，主要由直接經濟效益和間接經濟效益兩部分組成。 

一、直接經濟效益 

在溶劑脫水塔先進控製係統運行下
，溶劑脫水塔塔頂醋酸含量在130%滿負荷下，由原來的平均值3.1%
，降低到2.6%。由物料衡算得到的塔頂采出量在13t/hr，則一年可以減少醋酸損耗為： 

13t/hr * 0.5% * 7200hr = 468t 

產生經濟效益： 

468t * 0.1萬元/t = 46.8 萬元 

二、間接經濟效益 

保證裝置的“安穩長滿優”生產。 

文章來源於:

廈門科昊自動化有限公司
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