PTA生产过程先进控制

客户名称：仪征化纤化工厂

工艺简介

PTA生产过程分为氧化单元和精制单元。氧化单元的原料为对二甲苯（PX），通过氧化反应，结晶，干燥后，生产出粗对苯二甲酸(TA)。精制单元作用是将粗对苯二甲酸TA经加氢精制后，结晶，干燥，生成精对苯二甲酸(PTA)。

需求分析

PTA生产的特点是流程长、易堵、易爆、腐蚀性强。PTA装置氧化反应器的气、固、液三相反应，过程复杂，难以有效控制。装置的干扰因素多，如溶剂脱水塔的进料流量变化、进料组分波动、加热和冷却系统的干扰以及环境温度条件变化等，都对装置操作有影响。而对于氧化反应系统来说，精制结晶器或其他关键设备冲洗时，对循环物料系统稳定性影响非常明显。这些因素均影响装置的平稳操作；由于PTA生产过程具有复杂的反应及物料、能量平衡的工艺关系，因此许多过程变量存在着较强耦合关联性，装置常具有大滞后、反向响应和非线性特性等特殊的动态响应，带来操作与控制上的困难。同时，由于许多重要的工艺参数，如反应器温度、尾氧等，需手动调节，存在控制不及时的问题，无法保证装置时刻平稳一致的控制效果；4-CBA等关键质量指标没有在线分析仪器，难以直接测量。因此，采用先进控制技术来改善PTA装置整体的操作水平，提高装置经济效益的是必须且紧迫的。

建立三个APC-Adcon控制器以控制整个PTA装置，分别控制PTA装置的氧化单元和精制单元的产品质量及物耗和能耗指标。三个控制器分别控制如下各关键装置部分（a）进料混合罐、氧化反应器和第一结晶器；（b）溶剂脱水塔； (c) 精制结晶器。它们之间相对独立，可以分别考虑。其中还建立了氧化TA的4CBA软测量模型、PTA的平均粒径软测量模型和OD的工艺计算模型。并针对PTA装置的特殊要求，为氧化单元的优化负荷和自动升降负荷制定了特殊的控制和优化策略。

先进控制系统的整体运行，提高了PTA装置的操作平稳度，降低了产品质量波动，实现了卡边操作，增加了装置产量。操作人员开始接受和乐于使用这项技术，车间也逐步将PTA先进控制系统纳入车间的日常工艺管理，对先控系统的投用和运行情况进行考核，为进一步挖潜产能与降耗，产生更大的效益。图1至图4为先进控制系统投运前后的控制效果。

效益分析

该系统的成功投运，明显提高了PTA过程的平稳性、鲁棒性；提高了装置产能，提高了产品质量；明显降低了塔的酸耗，根据考核数据计算，共计可获得经济效益322.5万元/年。其中通过装置产能增加，得到效益284万元/年；通过醋酸消耗降低，得到效益38.5万元/年。取得了显著的经济效益与社会效益，具有很好的推广应用前景。