先进控制技术在己内酰胺生产中的运用

吴林涛，佘林源，罗 岩，廖秋实，刘燕琴

（湖北三宁化工股份有限公司，湖北宜昌 443206）

1 蒸馏先进控制功能简介

蒸馏先进控制功能主要有以下几点。

（1）常减压装置采用先进控制技术，可以使装置运行更平稳、更精细[1]。本先进控制系统根据蒸馏一塔和蒸馏三塔的塔况（传热系数和蒸气压力综合评价因子），实现蒸馏一、三塔的负荷智能优化分配；同时实现总蒸发量的优化分配。通过上述优化控制，得到蒸馏一塔、二塔和三塔的蒸发量和进料负荷的先进控制系统计算值，然后利用模型预测控制技术实现单塔的蒸气压力和塔底温度的先进控制，实现成品质量和产出的卡边控制。

（2）软测量技术可以使得各工艺参数达到设定指标[2]。蒸馏通过进料碱度的软测量，实现蒸馏进料碱度的闭环控制，同时兼顾己内酰胺产品的消光控制。

（3）初步实现了己内酰胺班产、日产和历史产量查询，以及消耗在线统计。

（4）蒸馏二塔出现淹塔报警时，可及时对淹塔原因进行分析，并提出预防措施，确保装置长周期运行[3]。

（5）蒸馏塔运行周期显示及注碱管线堵塞诊断等功能。

2 蒸馏工段先进控制系统运行分析

2.1 运行周期评价

己内酰胺装置蒸馏塔平均运行周期对比见图1。

图1 己内酰胺装置蒸馏塔平均运行周期对比

如图1所见，先进控制系统投用前，蒸馏一、二和三塔蒸煮次数相对先进控制系统投用后的蒸煮次数明显多，先进控制系统投用后，蒸馏一、二和三塔的运行时间增长。

2.2 成品质量控制评价

同比时间2015.8—2015.10（常规控制）与2016.8—2016.10（先进控制），环比时间是 2016.1—2016.6（先进控制）与2016.8—2016.10，对比分析蒸馏一塔馏分、蒸馏三塔馏分以及混合馏分质量指标。

2.2.1 碱度与水分

工业用己内酰胺碱度的分析方法采用滴定分析方法，国家标准：GB/T 13255.6—2009《工业用己内酰胺试验方法 第6部分：酸度或碱度的测定》。

工业用己内酰胺水分含量的分析方法采用共沸法和卡尔·费休法，国家标准：GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和试验方法》。

碱度、水分常规控制和先进控制同比、环比统计结果见表1。

窗外，不知何时下起了雨，噼噼啪啪打得窗玻璃响，让人为着明天陡生出一种焦忧。王爷却兀自轻轻地笑了。这地方天气，凡前夜下雨或者大风，次日惯常都会是晴的。

表1 碱度、水分常规控制和先进控制同比、环比统计结果

从表1分析，碱度同比，一塔碱度整体呈下降趋势，三塔、混合馏分碱度整体平均水平略有上涨；碱度环比，一塔馏分平均水平略有上升，三塔馏分以及混合馏分碱度整体略有下降。水分同比与环比，一塔馏分、混合馏分整体平均值有上涨，三塔馏分整体略有下降。但碱度与水分从标准方差分析，先进控制投用后蒸馏一塔、蒸馏三塔以及混合馏分碱度、水分稳定性同比、环比有较大提升。

2.2.2 消光与挥碱

工业用己内酰胺在290 nm波长处的吸光度的测定方法采用分光光度法，国家标准：GB/T 13255.5—2009《工业用己内酰胺试验方法 第5部分：290 nm波长处吸光度的测定》。

工业用己内酰胺中挥发性碱含量的分析方法采用蒸馏后滴定分析方法，国家标准：GB/T 13255.4—2009《工业用己内酰胺试验方法 第4部分：挥发性碱含量的测定 蒸馏后滴定法》。

消光、挥碱常规控制和先进控制同比、环比统计结果见表2。

表2 消光、挥碱常规控制和先进控制同比、环比统计结果

从表2分析，消光同比结果，一塔馏分整体呈下降趋势，三塔、混合馏分整体平均水平有下降趋势，且混合馏分下降明显；消光环比结果，蒸馏一塔、三塔以及混合馏分均有下降趋势，且一塔和混合馏分下降明显。但从标准方差分析，先进控制投用后，蒸馏三塔馏分消光同比结果，稳定性有一定下降，蒸馏一塔馏分以及混合馏分消光稳定性同比、环比有较大提升。挥碱同比结果，一塔、三塔和混合馏分整体平均水平有上涨趋势，挥碱环比结果，一塔馏分稳定，三塔和混合馏分挥碱平均水平上涨。从标准方差分析，先进控制投用后，三塔馏分挥碱同比、环比稳定性有所下降，一塔馏分和混合馏分挥碱的整体稳定性同比、环比均有一定提升。

2.3 先进控制系统其他功能评价

2.3.1 碱度软测量功能评价

目前蒸馏碱度基本实现以碱度软测量功能来进行自动控制，碱度软测量是根据蒸发进料量及加碱量计算得出的一个蒸馏进料在线碱度，有时计算与实际值偏差较远，此时就根据分析数据对软测量进行校偏处理，但软测量整体趋势调控基本可以达到要求，蒸馏进料碱度平稳性较好。

2.3.2 蒸馏二塔淹塔报警功能评价

蒸馏二塔淹塔报警主要是基于二塔温度和蒸发量下降趋势进行计算，得出一个淹塔报警值，虽然受各种因素的影响，如切换残液管、真空波动和馏分波动等因素影响，但是可以起到提醒的作用，及时发现问题。

2.3.3 产量、消耗在线统计功能评价

对生产运行的监控和统计起到了较好作用，一定程度上方便了操作。

3 结论

（1）先进控制技术在蒸馏塔中的运用，延长了蒸馏塔的运行周期。

（2）先进控制技术通过对蒸馏塔的负荷智能优化分配和总蒸发量的优化分配，利用模型预测控制技术实现了单塔的蒸气压力和塔底温度的先进控制，提高了成品质量的稳定性。

（3）初步实现了己内酰胺班产、日产和历史产量查询以及消耗在线统计。

（4）蒸馏碱度基本实现以碱度软测量功能来进行自动控制，软测量整体趋势调控基本可以达到要求，蒸馏进料碱度平稳性较好。