如何使大型精對苯二甲酸（PTA）生產裝置在現(xiàn)有裝置和工藝條件下保持低成本、高收率的理想狀態(tài)，是國內很多企業(yè)關心的問題。由華東理工大學等單位在深度融合的基礎上共同完成的大型PTA裝置優(yōu)化運行技術，將裝置潛能發(fā)揮到最大，并進一步降低了能耗物耗，為國內大型石油化工裝置的節(jié)能減排作出了典范。該項目也因此獲得了2011年度國家科學技術進步二等獎。
據(jù)了解，該項目的相關技術已相繼成功應用到揚子石化2套36萬噸/年、1套65萬噸/年PTA裝置和天津石化34萬噸/年PTA裝置上，主要技術經濟指標達到或超過了同類裝置國際先進水平，取得了顯著經濟效益。
項目第一完成人、華東理工大學錢鋒教授日前接受記者采訪�！皩σ呀浗ê玫拇笮蚉TA裝置，長期以來，我們的思想都是通過自動控制的手段，將溫度、流量、壓力、成分等參數(shù)穩(wěn)定控制在工藝設計值上。但現(xiàn)在我們要反問，這樣的設計值是不是合理的。此外，在現(xiàn)場操作中，裝置能否適應原料特性、產品需求等不確定性因素的變化，有沒有可能突破原有設計的制約，使裝置實現(xiàn)利潤最大化。從這兩點出發(fā)，我們啟動了大型石化裝置的優(yōu)化運行項目。”錢鋒說。
在PTA優(yōu)化運行項目的實施過程中，錢鋒教授帶領的團隊最終取得了四方面的創(chuàng)新，其一是在對二甲苯（PX）氧化反應單元，研發(fā)了PX富氧氧化反應過程智能建模與優(yōu)化運行技術，消除了氧化單元生產瓶頸；其二是在加氫精制單元進行了多項創(chuàng)新，研發(fā)了漿料預熱器、反應器、結晶器等的建模與優(yōu)化運行技術；其三是在溶劑脫水塔單元，研發(fā)了共沸精餾溶劑脫水過程的建模與優(yōu)化運行技術，確保了溶劑脫水系統(tǒng)運行平穩(wěn)；其四是針對PTA聯(lián)合裝置，研發(fā)了PTA聯(lián)合裝置資源優(yōu)化配置和公用工程用能優(yōu)化技術，實現(xiàn)了多套PTA裝置之間的柔性操作和資源有效利用。
錢鋒告訴記者，深層次的優(yōu)化運行必須根據(jù)裝置的特性來操作，這就需要知道裝置的生產機理，但由于涉及原始的專利技術，通常裝置的專利商是不會透露的。為此，研究團隊必須從實驗室小試開始，研究過程的機理，然后建立工藝機理模型，再融合裝置的實際運行工況信息，對工藝機理模型進行實時自適應校正，并采用信息化手段把生產裝置“搬到”計算機里，對生產過程的操作機理特性進行仔細研究，最后通過集散控制系統(tǒng)（DCS）對裝置生產過程進行實時調控。
“比如揚子石化引進的第三套PTA裝置，技術檔次在國內算是最先進的。其溶劑脫水單元采用了先進的‘醋酸—水—醋酸正丙酯—醋酸甲酯—PX’多元體系共沸精餾技術，已經大大降低了裝置能耗。但我們對此也要考慮如何進一步優(yōu)化它的運行。我們首先通過實驗室小試，獲得了該體系完備的基礎物性數(shù)據(jù)，據(jù)此建立了共沸精餾溶劑脫水過程的工藝機理模型，通過工藝操作變量靈敏度分析與綜合，發(fā)現(xiàn)了影響生產過程性能指標與消耗的主導因素，提出了溶劑脫水塔系的優(yōu)化操作條件，修改了原來引進的工藝包設計參數(shù)。工業(yè)應用實施后，裝置再沸蒸汽用量下降20%，共沸劑消耗下降40%左右，取得了很大的經濟效益�！卞X鋒介紹說。
“我國各套PTA裝置引進時，都代表了當時世界的先進水平；隨著裝置運行過程中工藝、設備等生產條件的變化，需要結合國內PTA 生產特點，再創(chuàng)新引進的國外技術。就PTA裝置優(yōu)化運行方面的應用技術而言，目前國內外研發(fā)與應用、處于同一起跑線。我們曾在2005年也獲得過國家科技進步獎，但那時候是對裝置的單元過程或者單個設備進行智能控制與局部優(yōu)化�，F(xiàn)在是從裝置的整體運行特征行為出發(fā)，而且是從聯(lián)合裝置入手進行全流程系統(tǒng)優(yōu)化運行技術的研發(fā)與工程應用，這對國內外都有借鑒作用�！卞X鋒進一步解釋說。