PTA优化控制技术在石油化工行业得到应用

1、PTA优化控制技术在石油化工行业得到应用 今年8月，华东理工大学副校长钱锋等人申请的专利“一种工业聚酯生产过程的智能建模方法”开始公示。这是一种工业聚酯生产过程的智能建模方法，也是该研究团队在大型石化装置智能控制与工艺优化操作领域取得的又一项成果。 十几年来，在国家自然科学基金等项目的支持下，该研究团队在钱锋的带领下，两次获得国家科技进步奖二等奖，已完成16项具有自主知识产权的国家发明专利技术（其中授权8项、公开8项）。多“兵种”合作为创新石油化工是关系到工业发展和国家战略安全的基础行业，也是国民经济发展的支柱产业。然而几年前，我国这一领域在制造装备方面却高度依赖进口，整体技术与国际先进水平之

2、间差距较大，普遍存在着国产化程度低，消化、吸收、创新不够的问题。精对苯二甲酸（简称PTA）是生产聚酯的重要原料，它与人们日常生活息息相关，随着聚酯国产化技术的突破，聚酯产量激增，带动了对其上游PTA产品需求的急剧扩张；但国内PTA产品一直存在较大的供需缺口，进口依存度很高，成为聚酯产业链发展的“瓶颈”。由于我们没有掌握核心技术，引进PTA装置的生产操作远未达到最优工况，能耗、物耗及产能与国外先进工艺技术相比存在不小的差距，PTA产品在价格、质量上处于明显劣势。当时国内PTA制造企业面临两个选择，一是研究开发PTA装置成套国产化技术，形成自主知识产权的PTA生产技术；二是用高新技术改造和提升现有

3、PTA生产技术，提升工业装置生产能级。面对国内石化企业的迫切需求，显然，采用先进信息技术工业过程建模技术、先进控制技术、优化操作技术等改造、提升现有PTA生产装置，降低生产过程物耗、能耗是投资少、见效快的首选。但这面临着一些关键技术的瓶颈：需要研究开发工艺机理、建立过程模型、实施优化控制等。华东理工大学多年来在国家自然科学基金的资助下，围绕以信息化带动工业化，采用自动化技术提升大型石化装置的生产技术水平方面打下了不错的基础。钱锋带领的创新团队集聚了来自化学工程、系统工程、机械工程、自动化、计算机等多个不同专业的人才，多“兵种”合力作战，一场研发具有自主知识产权的PTA生产过程优化控制技术的“战

4、役”揭开了序幕。他们应用“集成创新、系统优化”策略，紧密结合石油化工生产过程的内在机理特性，综合应用自动化技术、人工智能技术、化学工程与工艺技术以及专家系统控制、推断控制、预测控制等技术，先后对石油化工两大“龙头”装置大型乙烯生产装置和大型精对苯二甲酸生产装置的智能建模、先进控制与优化操作，进行了广泛深入的应用基础理论、关键技术和工程应用技术研究。从1998年开始，该技术先后在中国石化扬子石油化工股份有限公司、中国石化齐鲁股份有限公司、中国石化集团洛阳石油化工总厂等多家公司的PTA装置上成功应用示范。工业装置的长期运行考核表明了此项技术能够进一步稳定和优化乙烯和PTA装置的生产操作，使生产过程

5、的关键工艺操作指标处于最佳运行状态。研制的建模、控制与优化技术和软件具有操作简单方便、工作方式灵活、人机界面友好等优点。独创“一线工作法”石化是个高投资、高效益的产业，若停产几分钟就会造成上百万元的损失，所以企业不允许在设备上做实验。由于没有现成的资料，也没有前人的经验可以借鉴。面对复杂的工艺机理，研究人员只能根据生产的工艺机理和规律，通过计算机进行模拟、推算。“一旦计算结果不准确，不但影响产品产量和质量，严重的甚至涉及生产安全，危险性很高。因此，我们一般会设计很多种调整方案，充分听取企业的操作、技术、工程等人员的意见，再修改、再计算、再调整”钱锋说。由于长期和企业技术、工程人员“泡”在一起，

6、对方案进行再计算、修改、再调整，钱锋总结出了研究工作的“一线工作法”。其核心就是强调科学研究和技术开发讲求勤奋、求实，实实在在“沉”在现场。钱锋说：“搞控制，首先要了解生产工艺特性，而这些是坐在实验室里无法学到的。”在PTA项目研究的攻坚阶段，钱锋按照工业装置工程应用技术开发和实际生产过程的特点，把团队分成几个工程小组，分别开展对二甲苯氧化反应过程智能化工艺机理模型、PTA生产过程系列产品质量指标软测量模型、生产过程智能优化操作系统、对二甲苯氧化反应过程智能控制系统、溶剂脱水塔智能多变量预测控制系统、浆料浓度智能预测控制系统、PTA产品结晶过程智能控制系统等几个子项的研发工作。2022年，钱锋负责的“大型精对苯二甲酸生产过程智能建模、控制与优化技术”第二次获得国家科技进步奖二等奖。需求是创新的动力2022年6月，钱锋等研发的具有自主知识产权的乙烯生产先进控制技术，已被中国石油化工股份有限公司确定在上海石化、齐鲁分公司、茂名分公司、广州分公司、中原石化、东方石化、天津石化等8家单位的乙烯装置上推广应用。2022年，华中理工大学与扬子石油化工股份有限公司联合申请的国家发明专利“一种对二甲苯液相催化氧化反应动力学模型的建模方法”获上海市发明创造专利奖一等奖。这是