[發(fā)明專利]PTA氧化單元異常運行狀態(tài)的溯源診斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010855985.1
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112198842A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 顏學峰;于健博
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司 31203
• 代理人: 顧蘭芳

本發(fā)明公開了對精對苯二甲酸工藝流程氧化單元運行異常狀態(tài)的溯源診斷方法。該方法以PTA過程中的全局變量作為運行異常狀態(tài)溯源診斷方法的輸入變量，以正常運行狀態(tài)下保存的數(shù)據(jù)集作為訓練集構建溯源診斷模型。首先對訓練樣本進行異常值檢測去除數(shù)據(jù)中的不健康數(shù)據(jù)以排除掉對建模的影響。之后對訓練樣本進行標準化處理以消除各個維度量綱對建模結果的不必要影響。接下來構建稠密連接自編碼器，并將預處理之后的數(shù)據(jù)送入DC?SAE中進行無監(jiān)督建模。最后當實時的異常狀態(tài)數(shù)據(jù)被送入訓練好的DC?SAE模型中時，依據(jù)重構數(shù)據(jù)與輸入變量的偏差構建故障溯源熱力圖以可視化造成異常狀態(tài)的溯源變量。

技術領域

本發(fā)明屬于石油化工與過程控制交叉領域，涉及精對苯二甲酸(以下簡稱PTA，即Purified Terephthalic Acid)工藝過程中氧化單元異常運行狀態(tài)的溯源診斷方法。

背景技術

精對苯二甲酸(PTA)是重要的大宗有機原料之一，主要用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯以及聚對苯二甲酸丁二醇酯，也用作染料中間體，是制造聚酯纖維、薄膜、絕緣漆的重要材料。廣泛用于與化學纖維、輕工、電子、建筑等國民經(jīng)濟的各個方面，與人民生活水平、居住環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關。

PTA生產(chǎn)工藝過程共有兩個組成部分：一是二甲苯(PX)氧化工藝；另一則是粗對苯二甲酸(CrudeTerephthalic，CTA)精制工藝。PX氧化工藝流程為：以對PX為原料，醋酸為溶劑，在醋酸鈷，醋酸錳催化劑的作用下，以四溴乙烷為促進劑與空氣中的氧氣反應，生成CTA。反應中放出的大量反應熱通過溶劑的蒸發(fā)帶走，并通過副產(chǎn)蒸汽回收這部分熱量。氧化反應液經(jīng)串聯(lián)的結晶器降溫降壓，再經(jīng)過濾，干燥，得到中間產(chǎn)品CTA。在此過程中會產(chǎn)生的副產(chǎn)物的主要成分為4-CBA。CTA精致工藝流程為：將CTA用脫離子水配成一定濃度的漿料，加熱至要求溶解溫度后送至加氫反應器。通過催化加氫反應，使4-CBA還原成PTA。由于對甲基苯甲酸易溶于水中，因此于再結晶，分離和干燥時，可將對甲基苯甲酸分離，而可得到高純度的純對苯二甲酸(PTA)。

在PTA的整條生產(chǎn)工藝流程中，主要的反應副產(chǎn)物的是中間物4-CBA，通常4-CBA不但會在結晶時與TA形成共晶而污染TA，還會在下游產(chǎn)品生產(chǎn)中影響TA的聚合反應。4-CBA含量高低是PTA質量的重要指標，而加氫精制過程的主要任務就是降低CTA中的4-CBA含量得到精制的對苯二甲酸。CTA用脫離子水配成一定濃度的漿料，加熱至要求溶解溫度后送至加氫反應器。通過催化加氫反應，使粗對苯二甲酸中所含4-CBA轉化為水溶性物質。加氫反應液在串聯(lián)的結晶器中逐級降溫降壓后送去離心機分離，得到的濾餅再用脫離子水打漿，然后經(jīng)過濾和干燥，制得纖維級精對苯二甲酸，PTA生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。其中，副產(chǎn)物4-CBA在整個生產(chǎn)過程中處于極其重要的地位，它的產(chǎn)出含量直接反映了PTA氧化單元的運行狀態(tài)：適度氧(正常狀態(tài))、欠氧化(異常狀態(tài)1)和過氧化(異常狀態(tài)2)。當發(fā)生工況處于異常狀態(tài)時，說明該反應過程處于反應不充分或反應過充分的狀態(tài)，進一步會影響到PTA的生產(chǎn)質量。因此，準確地找到異常運行狀態(tài)的溯源診斷方法，可以幫助工藝流程快速地找到發(fā)生異常的變量，進而確定發(fā)生故障的過程位置，進而可以迅速地排除不健康狀態(tài)，提高工作效率和產(chǎn)品質量。所以，建立PTA氧化單元的異常運行狀態(tài)的溯源診斷模型，對于工藝流程有著非常重要的作用。