己二醇/精對苯二甲酸比值控制的實施策略

王群(中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，遼寧 遼陽 111003)

己二醇/精對苯二甲酸比值控制的實施策略

王群
(中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，遼寧 遼陽 111003)

根據工藝對象特性，對聚酯(PET)生產的原料己二醇(EG)和精對苯二甲酸(PTA)的物質的量濃度比值控制進行分析和方案設計，利用常規儀表，PLC，TPS和EPKS實施策略的分析比較，DCS實現了EG和PTA的物質的量濃度比值的復雜控制功能，能夠很好地克服干擾的影響，使控制變得比較平穩，確保了PET產品的產量和質量，提高了生產的經濟效益。

聚酯 比值控制 常規儀表 控制系統

在工業生產過程中，常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關系，如果該比例失調，會影響產品的產量和質量，嚴重的還會造成生產事故。聚酯(PET)[1]生產的原料己二醇(EG)和精對苯二甲酸(PTA)物質的量濃度比值控制具有雙閉環比值控制系統的性質，實際上是使副物料(EG和催化劑溶液)隨動于主物料(PTA)的隨動控制系統[2]。

1 工藝對象特性

EG和PTA配比嚴格，同時要加入一定量的催化劑(醋酸銻)進行催化反應[3]，因而物料要按比例加入漿料配制罐中，制成均勻混合的漿料，在一定溫度、壓力下進行酯化、縮聚反應，來生產PET。醋酸銻和EG須在配制罐中制成一定質量濃度的催化劑溶液后，再加入漿料配制罐中。EG，PTA，醋酸銻配合比例要求恒定準確，人工操作難以控制[4]，而且配合比例是瞬時量之比，要求比值控制必須具有較好的可靠性，能夠克服各種擾動因素的影響，保持主、副物料同步變化，因而研究EG/PTA物質的量濃度比值控制的實施策略至關重要。

2 控制方案的設計

2.1比值控制系統

比值控制系統是實現兩個或兩個以上參數按一定比例關系配比的控制系統，處于主導地位的物料稱之為主物料，其流量為qm1；另一種物料按主物料進行配比，隨主物料量的變化而變化，稱為副物料，其流量為qm2[5]，比值控制系統就是要實現qm2與qm1成一定比值關系。

2.1.1雙閉環比值控制系統

雙閉環比值控制系統[6]由于主物料控制回路的存在，實現了對主物料的定值控制，大幅克服了對主物料干擾的影響，使主物料流量比較平穩，通過比值控制使得副物料流量也比較平穩。雙閉環比值控制系統在提降負荷時比較方便，只要緩慢地改變主物料控制器的給定值，就可以提降主物料，同時副物料也自動跟蹤提降，并保持兩者比值不變，雙閉環比值控制系統的原理如圖1所示。

圖1 雙閉環比值控制系統原理

2.1.2比值控制系統實施方案

比值控制系統運算式有乘法和除法[7]，要實現兩流量之間的比值關系，即qm2=Kqm1，可以對qm1的測量值乘上某一系數，作為qm2控制器的給定值，稱為相乘方案；要實現兩流量之比值為K=qm2/qm1，也可將qm2與qm1的測量值相除，作為比值控制器的測量值，稱為相除方案。兩種方案的實施如圖2所示。

2.2EG和PTA流量比值控制設計方案

EG和PTA流量比值控制設計方案如圖3所示。主控制器PTA流量控制器采用了定值控制方式，大幅地克服了對主物料干擾的影響，使PTA流量變得比較平穩。通過比值器，按要求的比例乘上某一倍數，作為副控制器EG流量控制器的給定值，使副物料與主物料之間保持一定的比值，在穩定的情況下應滿足qm2=aKqm1-bqm3(a，b——常量，換算系數)；PTA流量值直接作為催化劑溶液流量控制器的給定值，在穩定的情況下應滿足qm3=cqm1(c為常量，換算系數)。當主物料流量不變時，若副物料受到干擾，通過副物料控制回路，改變調節閥閥位來調節副物料的流量；當主物料流量變化時，通過比值控制能快速精確地使副物料隨動于主物料變化。這樣不僅實現了比較精確的物料流量比值控制，而且也確保了主、副物料總流量基本不變。

EG和PTA流量比值通常控制在1.65左右。醋酸銻作反應所需的催化劑，流量為qm3，其催化劑溶液的質量分數通常為2%，醋酸銻中銻的質量分數通常為42%。若生產1 t PET需要消耗0.862 t PTA和0.336 t EG；每噸PET中銻的質量分數為1.7×10-4。根據工藝狀況可以對這些參數進行微調，以達到更優級品的PET。PTA的相對分子質量為166.13；EG的相對分子質量為62.07。EG和PTA流量比值控制設計方案方塊圖如圖4所示。

比值器K的測量值PVK的計算公式如下，其目的是驗算比值控制器的實際的摩爾比。

圖2 比值控制系統實施方案

圖3 EG和PTA流量比值控制設計方案

圖4 EG和PTA流量比值控制設計方案

EG的設定值SPEG的計算公式如下。由

催化劑溶液的設定值SP催化劑的計算公式如下：

2.3采用EPKS系統實現EG/PTA比值控制的方案

采用EPKS系統實施EG/PTA比值控制的方案如圖5所示。

圖5 n(EG)/n(PTA)實施控制示意(EPKS)

統，給使用帶來了一定的困難，但只要在安裝時多考慮工藝現場的實際狀況，嚴謹地完成安裝工作，并根據實際情況對儀表進行部分改進，可以使分析儀長期、穩定、準確地運行。

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稿件收到日期：2013-04-10，修改稿收到日期2013-07-26。

王群(1963—),男，遼寧鞍山人，1986年畢業于撫順石油學院生產過程及儀表自動化專業，現就職于中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，多年從事煉油、化工儀表自動化維護和技術管理工作，任設備副總工程師。

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1007-7324(2013)05-0076-02