醋酸论文：醋酸合成反应器控制回路与策略设计及仿真研究

1、醋酸论文：醋酸合成反应器控制回路与策略设计及仿真研究【中文摘要】醋酸是一类重要的基础有机化工原料，其发展是有机化学工业的一面镜子。甲醇羰基化合成醋酸工艺是目前市场上竞争力最强的醋酸生产工艺，由于其压倒性的经济优势，在市场上占领主体地位。在此生产工艺中，甲醇和一氧化碳在催化剂的作用下合成醋酸,反应过程为强放热反应。放出的热量导致反应温度升高，温度升高又将加快反应速率，构成正反馈系统，将使整个生产过程不可控。本文通过对反应器系统工艺的深入研究，根据工艺操作的具体参数，结合相关工程项设计经验和设计规范，设计了反应器温度控制系统的控制策略。其中，反应器温度的粗调控制回路为甲醇进料流量比值控制和甲醇进料

2、温度串级-前馈控制，前者针对反应器热量移出的主要手段一闪蒸出料所做的控制，后者的是为了进一步稳定反应器的反应温度减少波动；由于羰基化合成醋酸是强放热反应，前两个粗调回路不足以将所有的反应热移出，因此增加反应器温度的细调控制回路一外循环换热串级-分程控制回路。三个控制回路协同工作，将反应器温度控制在工艺操作允许的范围内。性能优异的控制器是控制回路稳定控制过程参数,达到工艺操作要求的重要保障。预测函数控制是第三代模型预测控制算法，具有控制输入规律性，在线计算量少，可行性高等优点。本文针对甲醇进料温度串级-前馈控制回路，设计预测函数控制器并进行MATLA仿真分析。仿真结果表明，预测函数控制算法具有良

3、好的跟踪性能和抗干扰能力。温度、流量等检测单元和调节阀等执行单元是控制回路的重要组成部分。本文对所设计的控制回路中涉及到的检测元件和执行元件，选取测量关键参数甲醇进料流量的流量计和特殊应用、选型困难的闪蒸调节阀，进行详细的选型设计，使其能满足应用场合的工况要求，完成回路控制的目标。【英文摘要】Asanimportantclassofbasicorganicchemicalrawmaterial,thedevelopmentofaceticacidisamirroroftheorganicchemicalindustry.Themethanolcarbonylationinaceticacidp

4、roductionisthemostcompetitiveinthemarket.Withitsoverwhelmingeconomicadvantages,itoccupiesthedominantposition.Intheprocess,methanolreactswithcarbonmonoxidebycatalyst,whichranksasahighlyexothermicreaction.Theheatreleasedbythereactioncausestemperaturerising,thentheincreaseoftemperatureacceleratestherea

5、ctionrate.Theprocessconstitutesapositivefeedbacksystem,whichmakesthewholeproductionprocessuncontrollable.Thecontrolstrategyofreactortemperaturecontrolsystemisdesignedinthispaper,byanalyzingthereactorsystemandprocessparameters,combiningwithprojectdesignexperieneeanddesignspecification.Inthisstrategy,

6、thecoarsecontrolloopsofsystemaremethanolfeedrationcontrolloopandmethanolcascade-feedforwardtemperaturecontrolloop.Theformerloopisformaterialflowingintoflashtank,whichistheprimarymeansofreactorcooling;thelaterloopisforfurtherstabilizingthereactiontemperature.Forthereactionishighlyexothermic,thesetwoc

7、ontrolloopsarenotenoughtoremoveallofthereactionheat,thusincreasesanothercontrolloopcascade-splitcontrolloop.Theexcellentcontrollerisimportantguaranteeforcontrollingprocessparameterstoreachtheprocessoperationrequirements.Predictivefunctionalcontrol(PFC)isthethirdgenerationofmodelpredictivecontrolalgo

8、rithm,whichhasadvantagesofcontrollinginputregularity,lesscalculatingtimeandhighfeasibility.Inthispaper,PFCcontrollerformethanoltemperaturecascade-feedforwardcontrolloopisproposed,thensimulatebyMATLAB.ThesimulationresultshowsthatPFCcontrollerhascapabilityofgoodtrackingperformaneeandanti-jamming.Measuringunit,suchastemperatureandflowmeters,executiveunits,likecontrolvalves,areimportantpartsofcontrolloop.Inthispaper,themeasuringkeyparameter,methanolflowmeterandspeciallyappliedcontrolvalvearedelicatelydes