[發(fā)明專利]醋酸脫水共沸精餾系統(tǒng)水相回流的專家控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010193950.2
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101881941A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李紹軍;黃定偉;許周凱
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程與控制工程交叉領(lǐng)域，涉及一種醋酸脫水非均相共沸精餾系統(tǒng)水相回流的控制方法。

背景技術(shù)

醋酸在工業(yè)上有廣泛的用途，它可以作為氧化反應(yīng)的溶劑，也可作為有機(jī)合成工業(yè)的重要原料。在醋酸使用過程中，常常需要將醋酸進(jìn)行提純、精制，這就涉及到醋酸與水溶液的分離。而在醋酸分離過程中，會(huì)產(chǎn)生含醋酸的廢水，雖然廢水中醋酸含量較低，但工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的醋酸廢水總量很大，每年被排放掉的醋酸量很高，這不僅是資源的浪費(fèi)，還給環(huán)境造成了巨大危害。因此，工業(yè)上對廢水的排放有嚴(yán)格的要求。例如在對二甲苯氧化生產(chǎn)過程中，作為溶劑的醋酸使用后要對其進(jìn)行提純，將氧化反應(yīng)生成的水以及配制催化劑時(shí)加入的水從中脫去，工藝指標(biāo)要求經(jīng)脫水后塔頂餾出物含醋酸小于1％。醋酸和水的分離可采用普通精餾法或共沸精餾法。水和醋酸由于相對揮發(fā)度接近于1，采用普通精餾需要較多的塔板數(shù)和較大的回流比，能耗較大。而且，塔頂排放水中醋酸含量也較高，環(huán)保處理費(fèi)用高，醋酸損失大。目前一般采用非均相共沸精餾的方法，常用的共沸劑有醋酸正丙酯、醋酸正丁酯、醋酸異丁酯等。非均相共沸精餾由于具有低能耗、所需塔板數(shù)較少、分離效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醋酸脫水工業(yè)。一般共沸精餾塔的控制采用共沸精餾塔上部溫度突變的界面溫度來控制塔頂分相器中酯相回流，進(jìn)而保證塔頂?shù)拇姿岷靠刂圃诃h(huán)保要求之下。除了酯回流外，共沸精餾塔還有部分水以回流的方式返回到塔頂。一般情況下，水相回流量是生產(chǎn)操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及溫度界面位置進(jìn)行調(diào)整，人為因素較大。當(dāng)進(jìn)料狀況發(fā)生變化，如進(jìn)料醋酸濃度增加，精餾系統(tǒng)控制穩(wěn)定后，雖然塔釜出料組成能控制平穩(wěn)，但塔頂餾出物中醋酸往往會(huì)超出環(huán)保要求，這時(shí)需要對回流作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)進(jìn)料中水含量較高時(shí)，水相回流應(yīng)該降低或關(guān)閉，但實(shí)際操作過程中，操作工往往不予調(diào)整，這樣進(jìn)入塔內(nèi)的水過量，需要成比例的共沸劑過量加入塔內(nèi)，使之與水形成共沸物而從塔頂排出，這造成了能耗的大量浪費(fèi)。

為此，本發(fā)明針對醋酸脫水共沸精餾塔建立水相回流優(yōu)化模型，根據(jù)模型的輸出，進(jìn)行專家控制實(shí)時(shí)調(diào)整水相回流，使共沸精餾塔在較優(yōu)的條件下操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種醋酸脫水非均相共沸精餾系統(tǒng)水相回流的控制方法，使水相回流控制成為自動(dòng)控制。該非均相共沸精餾系統(tǒng)的共沸劑可以是醋酸正丁酯、醋酸正丙酯、醋酸異丁酯或醋酸乙酯。該方法首先分析進(jìn)料的組成狀況，通過專家控制器計(jì)算并控制系統(tǒng)的水相回流量；進(jìn)料組成變化時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整水回流量，實(shí)現(xiàn)對塔頂出料醋酸含量的控制，保證塔頂出料達(dá)到環(huán)保要求。本發(fā)明的方法主要由以下步驟構(gòu)成：

1、進(jìn)料組成情況分析

進(jìn)料狀況分析可以分以下幾種情況：

(1)當(dāng)共沸精餾塔只有一股進(jìn)料時(shí)，如果進(jìn)料有電導(dǎo)率儀，可以直接通過電導(dǎo)率計(jì)算出進(jìn)料中醋酸含量；

(2)當(dāng)精餾塔只有一股進(jìn)料，沒有電導(dǎo)率儀時(shí)，可以通過進(jìn)料流量，塔釜采出醋酸的流量以及塔釜控制的醋酸含量計(jì)算出進(jìn)料中的醋酸含量。即：實(shí)時(shí)測量精餾塔的進(jìn)料流量和塔釜出料流量，將采集的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后按式(1)對進(jìn)料組成進(jìn)行計(jì)算：

X=FB×XBF---(1)]]>

其中，X為進(jìn)料中醋酸組成分率，X_B為塔釜醋酸組成分率，F(xiàn)為進(jìn)料流量，F(xiàn)_B為塔釜出料流量。

(3)如果精餾塔采用多流股進(jìn)料時(shí)，可采集塔頂采出水的流量、塔釜采出醋酸的流量和塔釜控制的醋酸含量計(jì)算出進(jìn)料中的醋酸含量。即：實(shí)時(shí)測量精餾塔的進(jìn)料流量和塔釜出料流量，將采集的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理后按下式對進(jìn)料組成進(jìn)行計(jì)算：