【doc】乙醛氧化生产醋酸装置的监控、先进控制优化控制及管理系统

【doc】乙醛氧化生产醋酸装置的监控、先进控制优化控制及管理系统 乙醛氧化生产醋酸装置的监控、先进控制优 化控制及管理系统 第1期播直登等.乙醛氧化牛产醋酸装置的监控,先进控制优化控制及管理系 统?29 上无法实现先进控制.北京化工大学信息工程与 技术学院自动化研究所开发了一种称为内部模型 控制(IMC)的鲁棒先进控制算法.,它可以有效 地解决这一限制:IMC鲁棒先进控制可以在DCS 上实现,为此,需要改造原PID算法的组态,使它 转化为IMC.PID鲁棒先进控制算法.从表面上 看,它与PID控制没有多大区别,它照样保留了 DCS系统PID控制的可靠性和安全性,不会对生 产带来影响.但它已经是鲁棒先进控制算法了,, 可以大大提高控制速度和精度,对设定值有很好 的跟踪功能,并对干扰和模型时变有很强的鲁棒 篓 训练点数 性.该项目的IMC.PID鲁棒眭先进控制的实施, 对全厂其它装置具有很好的推广意义. 对该系统的主要回路实施鲁棒先进控制,如 反应器第一和第二节温度控制,无缓冲罐的氧气 (来自外厂)进料压力控制,塔压控制和氧化液液 位控制等. 为了实施鲁棒先进控制,对上述回路重新进 行组态后,采用鲁棒IMC—PID先进控制 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 软件 作试验.用闭环法测取被控对象模型,据此设计 鲁棒先进控制的参数.用设计好的参数修改相关 回路的有关参数. o204fltiffS(/【O0120 检验点数 图3氧化梭醋酸含量模型学习曲线,格验曲线 : 学曲线最太相对谠差0237%平均相对误差0057%:检验曲线最太相对误盏0.38% 平均相对误差0083% 实施先进控制之后,大大平稳了操作,调节阀 开度的频繁变化趋于平缓,减少调节阀的磨损,有 关参数波动范围变小,提高了控制精度,尤其是氧 620 呻 600 呈 580 气压力平稳后,太大地改善了,醛氧比的控制,使氧 化反应更趋平稳,从而产生了,相当的经济效益. 它的控制效果对比曲线如图4所示. 时闻:20008157:30:00~10:30:00时间:2001—04—1400:00,08:00 图4先进控制投运前,投运后的控制曲线 5在线优化控制 优化控制是利用优化搜索算法,根据优化的 目标 函 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数,搜寻出当前条件下的最佳生产操作条 件, 提示 春节期间物业温馨提示小区春节期间温馨提示物业小区春节温馨提示春节物业温馨提示物业春节期间温馨提示 并指导操作人员实现最佳操作条件下的 生产.结台数据监控,软仪表,先进控制等功能, 优化控制将成为提高生产效益有效手段之一. 优化控制的关键在于如何在复杂的条件下快 速有效地搜索出最佳操作条件. 乙醛氧化制醋酸装置中氧化塔氧化液醋酸 含量满足工艺的约束条件: ? 0.3%?己醛残量?06%; ? 3.6?醛氧比?4.2; ? 80??第一段温度?85?; ? 8O??第二段温度?85?. 这里,乙醛是未反应掉的残留原料,乙醛残量 过高必影响乙醛的转化率,过低说明氧化反应太 强,增加副反应产物也会影响乙醛的转化率.醛 氧比满足一定范围也是由于保证乙醛充分反应又 不过度反应的工艺要求而提出来的. 本项目优化以最大乙醛转化率为优化目标, 因此目标确立为最大的醋酸含量和满足一定范围 的较小乙醛残量,因此取目标函数为: m(醋酸含量一乙醛残量) 从工艺分析和现场了解知道,操作人员一般 调节第一,二段温度设定值和醛氧比来调控生产, 其它参数一般保持稳定.因此,在模型的六个输 碟 ? 30化工自动化及仪表第29卷 ^参数中,其中第三节温度,输人氧气量,催化剂 活性为环境变量即不可控操作变量;选取第一,二 段温度和醛氧比作为决策变量,以现场采集的数 据为优化初值,以上述各项工艺指标为约束条件 采用优化方法,搜索使目标函数最大地符合约束 条件的决策变量.根据现场采集的数据,经在线 优化计算,200143412时间16:21的优化结果如 表1所示: 该项目采用biLl优化算法以实现开环指 导l4J.NIj法是一种改进型的随机搜索优化方 法,具有收敛速度快,适应范围广等突出特点.根 据现场操作人员的实际操作习随,NLJ法提供有 效的操作建议,指导生产操作. 裹1优化结果报表 6车间管理系统 本管理系统软件按醋酸车问要求建立车间级 的集生产监测,投人产出和实时生产管理功能为 一 体的综合自动化系统.自动输出各种趋势曲 线,生产报表,可打印和存档,并设有人工录人界 面,便于人工录人管理所需的但无在线仪表的参 数. 7结论 醋酸装置已于200o.1l全部投运上述系统. 并于2001—04经厂级验收.验收时,对乙醛氧化 生产醋酸装置的优化控制进行了测试.对监控系 统,管理系统,人机界面,先进控制的控制精度和 响应速度,优化效果等进行了测试,测试结果令人 满意.醋酸产品实际消耗定额参考为例:原料 消耗量,成品生产量数据采集时间是2001—04—09 时间7:45,2001—04—15时间7:45,在此期间累计 生产产品3523t,消耗原料乙醛2750.5t,核算消 耗定额为780.73kg/t.与1999年度醋酸产品原 料乙醛桑计消耗定额783.74kg/t相比较,平均降 低3..1kg/t.按年产21万吨计算,每1乙醛成 本约3.0o元,降低乙醛单耗这一项可产生的经济 效益约为190多万元/年. [参考文献] 【11潘立登,杨军基于改进RBF神经网络的氧化塔产品收牢 模型fJ]北京化工大学.200t,28(I】:63—66 【2游浩基于内模控制的PID(IMG.1iD)控制系坑l艟苴 FOPDT和SOPm"过程中的应用:13]北化【太学删l=学 位论文,2O0O 『3]龚剖平.游浩.潘立叠应用改进的滤渡器增强内摸掩捌 系统的抗干扰能力【J:信息与控制.1999,28(增刊):166— 169. 4]杨军已醛氧化生产醋酸装置的轼涮量,先进控制和优化 控制[D]北京化:[太学碰L学位论文.2001 TheMonitor,AdvancedProcessControl,CIplimumControl andAdministrationSystemforllnAldehyde0xidizingtoAceticAcidPlant PANLi-deng,ZHAOHeng-yong,XUNan—shan (Col~geofInformationScienceandrechnotogy, BeijingUniversityofChemk'atTechnology,Belting100029,China) Abstract:Thepaperintroducesaschemeanditsimplementationofthemonitor,advancedpro cesscontrol,optimnm controlandadministrationsystemf0Tallaldehydeoxidizingtoaceticacidplant Keywords:aceticacidplant;plantmonitor;softwaremeasuring;advancedprocesscontrol;o ptimumcontml;a&ninis— trationsystem 精编细选 博采众揽 一心只为读者 全at-服-6-社会