一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法與流程
1.本發(fā)明屬于甲醇低壓羰基合成醋酸技術(shù)領(lǐng)域，涉及醋酸生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)，具體涉及一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
2.醋酸是一種重要的基本有機(jī)化工原料，可用于制取醋酸乙烯單體( vcm)、醋酸纖維、醋酐、對(duì)苯二甲酸、、聚乙烯醇、醋酸酯及金屬醋酸鹽等，在染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥及黏合劑、有機(jī)溶劑等方面有著廣泛的用途，是近幾年來發(fā)展較快的重要的有機(jī)化工產(chǎn)品之一。甲醇低壓羰基合成法制醋酸可以以煤為原料，收益率高，成本低，是醋酸生產(chǎn)的先進(jìn)技術(shù)，也是目前常用的制取醋酸的方法。
3.目前，采用的甲醇低壓羰基化法合成醋酸的工藝生產(chǎn)路線為：以甲醇和co為原料在第
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族金屬催化劑作用下連續(xù)反應(yīng)，通過精餾可以得到純度高于99. 8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的醋酸，反應(yīng)工段會(huì)副產(chǎn)少量丙酸、氫氣和二氧化碳，丙酸可以回收利用或可用焚燒處理，氫氣、二氧化碳以及少量未反應(yīng)的一氧化碳再回收利用。精餾工段目的是提純醋酸：從反應(yīng)段采出的粗產(chǎn)品，經(jīng)閃蒸（閃蒸蒸發(fā)），進(jìn)入脫輕塔，脫出及未反應(yīng)完成的甲醇及其反應(yīng)性衍生物，得到含水醋酸，進(jìn)入脫水塔，在脫水塔脫出水后，更到含少量丙酸的無水醋酸，送入成品塔，在成品塔，脫出丙酸及重組分后得到合格的醋酸產(chǎn)品。
4.工業(yè)冰乙酸gb/t1628-2008對(duì)成品醋酸中的丙酸無要求，但是，gb/t1628-2020（從2021年開始實(shí)施）對(duì)成品醋酸中的丙酸提出明確要求，i型要求丙酸含量小于等于0.05%(w)，ⅱ型要求丙酸含量小于等于0.08%(w)，所以，現(xiàn)在都需對(duì)醋酸中的丙酸含量進(jìn)行精確控制，醋酸和丙酸的分離集中在成品塔，成品醋酸中的丙酸含量，可以控制成品塔釜采出的廢酸的量來實(shí)現(xiàn)，廢酸采出越多，成品醋酸中的丙酸含量越低，也意味著損失的醋酸越多，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到要求，并且盡量減少隨廢酸排除的醋酸的損失，仍需進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有工藝，以滿足生產(chǎn)需求，并盡可能減少物料的損失，降低生產(chǎn)成本。
5.另外，合成工段是生產(chǎn)醋酸的核心，其作用是在催化劑和助催化劑系統(tǒng)的作用下，使co與甲醇發(fā)生羰基化反應(yīng)生成醋酸，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需將反應(yīng)熱移除，以維持反應(yīng)器的溫度；反應(yīng)液的閃蒸蒸發(fā)可以帶走一部分熱量，另一部分的熱量可以通過設(shè)置的外循環(huán)換熱器移除。在合成工段中，反應(yīng)器內(nèi)溫度是影響醋酸產(chǎn)率的重要因素，反應(yīng)器內(nèi)溫度過高，反應(yīng)速度快，單位時(shí)間、單位體積產(chǎn)能會(huì)提高，但是，太高的反應(yīng)溫度，會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)的增加以及增加設(shè)備的腐蝕，影響產(chǎn)品收率和降低設(shè)備使用壽命；反應(yīng)器中溫度過低，導(dǎo)致反應(yīng)速度低，單位時(shí)間、單位體積產(chǎn)能會(huì)降低，所以需要將反應(yīng)器溫度控制在較佳的溫度范圍，即能保證生產(chǎn)能力，又能控制副反應(yīng)和保證設(shè)備使用壽命。
6.如現(xiàn)有文獻(xiàn)于2003年11月19日公開的公開號(hào)為“cn1457335a”名稱為“控制反應(yīng)的方法及控制裝置”的發(fā)明專利申請(qǐng)，提出一種采用監(jiān)測閃蒸后的循環(huán)母液的溫度和流量來控制反應(yīng)器的溫度，該控制方法的溫度反饋不及時(shí)，且易造成精餾工序的波動(dòng)，不利于整個(gè)醋酸合成工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。目前也有采用監(jiān)控閃蒸比從而調(diào)節(jié)反應(yīng)器溫度，此種控制方法，
因反應(yīng)器溫度波動(dòng)范圍較大，不利用反應(yīng)系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，進(jìn)入精餾系統(tǒng)的物料流量隨之波動(dòng)，也不利于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，如何穩(wěn)定控制醋酸合成工藝，保證各個(gè)工段穩(wěn)定運(yùn)行，減小成分含量波動(dòng)，仍是目前需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
7.經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在甲醇低壓羰基化法合成醋酸的工藝中，在成品塔的提餾段溫度的變化與產(chǎn)品醋酸中丙酸含量和塔釜廢酸采出量密切相關(guān)，溫度的精確控制有利于精確控制合成醋酸產(chǎn)品中丙酸含量。
8.本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，可以有效控制從成品塔中采出的醋酸物料中丙酸含量不高于0.05%（w），乙酸含量不小于99.8%（w），且保證反應(yīng)器中的溫度較平穩(wěn)地處于預(yù)期的溫度范圍，保證生產(chǎn)工藝的不同工段的成分含量穩(wěn)定。
9.本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：通過控制設(shè)置在鍋爐與外循環(huán)換熱器之間管線上的流量傳感器、調(diào)節(jié)閥iii來控制一段反應(yīng)器中的溫度；通過控制設(shè)置在鍋爐與段間換熱器之間管線上的流量傳感器iii調(diào)節(jié)閥iv來控制二段反應(yīng)器出口的溫度。采用兩個(gè)換熱器，分別對(duì)一段反應(yīng)器和二段反應(yīng)器進(jìn)行溫度控制，將兩段反應(yīng)器溫度都控制在較佳的溫度范圍內(nèi)，既能保證生產(chǎn)能力，又能控制副反應(yīng)和保證設(shè)備使用壽命。
10.一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：一段反應(yīng)器、二段反應(yīng)器、段間換熱器、氣液分離器、閃蒸器、脫輕塔、脫水塔、成品塔、dcs和鍋爐，一段反應(yīng)器外接有外循環(huán)換熱器，通過設(shè)置在成品塔提餾段上的溫度傳感器i，以及成品塔塔釜采出段上設(shè)置的流量傳感器i和調(diào)節(jié)閥i來控制調(diào)節(jié)醋酸產(chǎn)品液中的丙酸含量；通過控制設(shè)置在鍋爐與外循環(huán)換熱器之間管線上的流量傳感器ii、調(diào)節(jié)閥iii來控制一段反應(yīng)器中的溫度，通過控制設(shè)置在鍋爐與段間換熱器之間管線上的流量傳感器iii、調(diào)節(jié)閥iv來控制二段反應(yīng)器出口的溫度，外循環(huán)換熱器中的介質(zhì)來自于鍋爐中的熱水，所述鍋爐中的介質(zhì)通過管線i輸送至外循環(huán)換熱器，經(jīng)熱交換后介質(zhì)通過管線ii送回至鍋爐，一段反應(yīng)器上設(shè)置有溫度傳感器ii，鍋爐連接有排氣管線，排氣管線上設(shè)有調(diào)節(jié)閥ii。
11.進(jìn)一步的，所述鍋爐通過管線iii連接段間換熱器的介質(zhì)進(jìn)口，段間換熱器中的介質(zhì)與物料進(jìn)行換熱后，從介質(zhì)出口排出再經(jīng)管線iv送回至鍋爐。
12.進(jìn)一步的，所述段間換熱器一端安裝在一段反應(yīng)器的頂部；另一端與上方的二段反應(yīng)器連接，所述二段反應(yīng)器的出料口連接氣液分離器。
13.進(jìn)一步的，所述一段反應(yīng)器為流體攪拌反應(yīng)器。
14.進(jìn)一步的，所述流體攪拌反應(yīng)器包括反應(yīng)釜、設(shè)置在反應(yīng)釜內(nèi)的流體攪拌機(jī)構(gòu)和設(shè)置在反應(yīng)釜底部的破旋擋板；流體攪拌機(jī)構(gòu)包括噴嘴和導(dǎo)流筒，所述反應(yīng)釜設(shè)有內(nèi)置進(jìn)料管，內(nèi)置進(jìn)料管外接甲醇進(jìn)料管線和co進(jìn)料管線，內(nèi)置進(jìn)料管置于反應(yīng)釜內(nèi)部一端連接噴嘴，所述噴嘴置于導(dǎo)流筒內(nèi)的上部，噴嘴和導(dǎo)流筒之間設(shè)置有用于減少物流噴射中形成渦流現(xiàn)象的導(dǎo)流管，進(jìn)入反應(yīng)釜中的物料經(jīng)內(nèi)置進(jìn)料管后通過噴嘴噴射，再經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入
導(dǎo)流筒，并在導(dǎo)流筒及破旋擋板之間形成流體混合攪拌和反應(yīng)的連續(xù)通路。
15.進(jìn)一步的，所述導(dǎo)流管包括文丘里管、兩端直徑大于中部直徑的多段變徑管。
16.進(jìn)一步的，所述導(dǎo)流筒出口與破旋擋板之間的距離為導(dǎo)流筒長度的1/4-1/2倍，導(dǎo)流筒長度是導(dǎo)流管長度10-15倍，導(dǎo)流筒直徑是與反應(yīng)釜直徑的1/8-1/12倍。
17.進(jìn)一步的，所述二段反應(yīng)器為平推流反應(yīng)器。
18.進(jìn)一步的，所述一段反應(yīng)器的內(nèi)徑大于二段反應(yīng)器的內(nèi)徑。
19.進(jìn)一步的，所述段間換熱器為列管換熱器。
20.進(jìn)一步的，所述一段反應(yīng)器的出口、中部、下部均設(shè)有溫度傳感器，通過溫度傳感器采集不同位置的溫度信號(hào)，并上傳至dcs，dcs將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制；所述氣液分離器的上部、中部、下部也設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，多個(gè)溫度傳感器在氣液分離器的不同位置上采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs，dcs將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制；所述成品塔提餾段的上部、中部、下部也設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，多個(gè)溫度傳感器在提餾段的不同位置上采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs，dcs將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制。
21.進(jìn)一步的，所述閃蒸器的下方設(shè)置有蒸發(fā)器。
22.進(jìn)一步的，所述閃蒸器與蒸發(fā)器為一體式閃蒸蒸發(fā)器，一體式閃蒸蒸發(fā)器包括閃蒸段和蒸發(fā)段，閃蒸段位于蒸發(fā)段的上方，蒸發(fā)段外接有換熱器i（44.3），閃蒸段上方還連接有洗滌段。
23.一種甲醇低壓羰基合成醋酸的控制方法，采用如前述的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：a. 通過設(shè)置在一段反應(yīng)器上的溫度傳感器ii和設(shè)置在管線i上的流量傳感器ii，分別采集溫度信號(hào)和流量信號(hào)，并將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs，dcs將收到的溫度信號(hào)和預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器ii發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器ii發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)與流量傳感器ii控制連接的調(diào)節(jié)閥iii的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器ii發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)與流量傳感器ii控制連接的調(diào)節(jié)閥iii的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；b.通過設(shè)置在二段反應(yīng)器出口處的溫度傳感器iii和設(shè)置在管線iii上的流量傳感器iii，分別采集溫度信號(hào)和流量信號(hào)，將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs，dcs將收到的溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器iii發(fā)出一個(gè)維持采集
流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器iii發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整流量閥iv，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器iii發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整流量閥iv，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；c.通過溫度傳感器i采集成品塔提餾段上的溫度信號(hào)，塔釜采出段上設(shè)置的流量傳感器i采集流量信號(hào)，將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs，dcs將收到的溫度信號(hào)和預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器i發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器i發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整與流量傳感器i控制連接的調(diào)節(jié)閥i的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs向流量傳感器i發(fā)出一個(gè)減小采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整相應(yīng)調(diào)節(jié)閥i的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs，再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度。
24.進(jìn)一步的，在對(duì)一段反應(yīng)器內(nèi)溫度進(jìn)行控制時(shí)，設(shè)定的溫度為180-205℃；在對(duì)段間換熱器的溫度進(jìn)行控制時(shí)，設(shè)定的溫度為180-205℃；在對(duì)醋酸產(chǎn)品中丙酸含量控制過程中，成品塔提餾段溫度設(shè)定為142-144℃。
25.本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：1、本發(fā)明中，采用本方案中的控制系統(tǒng)得到的醋酸產(chǎn)品液中丙酸含量低于0.05%（w），產(chǎn)品中醋酸含量≥99.8%（w），符合工業(yè)冰乙酸gb/t 1628-2020ⅰ型指標(biāo)。且采用本方案，可將醋酸產(chǎn)品液中丙酸含量穩(wěn)定地維持在0.04-0.05%（w）之間，且使各批次得到的醋酸產(chǎn)品液中丙酸差異非常小，醋酸產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，將丙酸含量控制在0.04-0.05%（w）之間的主要原因是考慮了生產(chǎn)成本的問題，低于0.04%（w）會(huì)增加生產(chǎn)成本。
26.2、本方案中，作為優(yōu)選方案中的之一的控制系統(tǒng)，包括一段反應(yīng)器、段間換熱器、二段反應(yīng)器、氣液分離器，且段間換熱器設(shè)置在一段反應(yīng)器的頂端，二段反應(yīng)器設(shè)置在段間換熱器的頂端，氣液分離器設(shè)置在二段反應(yīng)器的頂端，采用兩段式反應(yīng)器，一段反應(yīng)器為主反應(yīng)段，為帶外循環(huán)換熱器的全混流反應(yīng)器，保持較理想反應(yīng)速度；二段反應(yīng)器主要為轉(zhuǎn)化段，為平推流反應(yīng)器，提高原料的轉(zhuǎn)化率，盡量減少醋酸甲酯的循環(huán)量，兩段反應(yīng)器之間有換熱器，以保持兩段反應(yīng)均處于最佳的反應(yīng)溫度，其實(shí)現(xiàn)混合流到平推流過渡，進(jìn)而提高醋酸合成效率和質(zhì)量。其中，段間換熱器設(shè)置在一段反應(yīng)器與二段反應(yīng)器之間，可使兩段反應(yīng)器分別調(diào)節(jié)溫度，并保證兩段反應(yīng)均在合理的溫度下反應(yīng)，提高了反應(yīng)質(zhì)量和效率；將氣液分離器設(shè)置在二段反應(yīng)器的頂端，保證氣液分離器既不破壞平推流，又可以造成足夠大的空間分離氣泡；段間換熱器、外循環(huán)換熱器和鍋爐等設(shè)置，通過對(duì)流量的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)溫度的控制，維持兩段反應(yīng)的最佳反應(yīng)溫度，即能保證反應(yīng)速度和醋酸產(chǎn)品質(zhì)量；其中，外循環(huán)換熱器的設(shè)置，將一段反應(yīng)器中的反應(yīng)熱用于產(chǎn)生蒸汽，涉及的反應(yīng)液經(jīng)換熱后，再回到一段
反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)而維持一段反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度，如：控制一段反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為180-205℃，段間換熱器出口的流體溫度為175-200℃，控制二段反應(yīng)器出口的流體溫度為180-205℃，使一段反應(yīng)器與二段反應(yīng)器出口都在較佳的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)，兩段反應(yīng)器都維持較高的反應(yīng)效率，即段間換熱器的目的是控制兩端的反應(yīng)都在較適宜的溫度范圍內(nèi)，一方面避免溫度過高而造成設(shè)備腐蝕，另一方面提高反應(yīng)速率，且保證物料充分反應(yīng)。采用外循環(huán)換熱器熱水的流量來控制一段反應(yīng)器內(nèi)溫度，使一段反應(yīng)器內(nèi)溫度穩(wěn)定；采用段間換熱器熱水來降低二段反應(yīng)器入口溫度，從而保證二段反應(yīng)器出口溫度與一段反應(yīng)器的溫度一致。一段反應(yīng)器反應(yīng)液循環(huán)出口與外循環(huán)換熱器進(jìn)口連通，外循環(huán)換熱器出口與一段反應(yīng)器進(jìn)料口連通，將一段反應(yīng)器中的反應(yīng)熱用于產(chǎn)生蒸汽，涉及的反應(yīng)液經(jīng)換熱后，再回到一段反應(yīng)器內(nèi)，進(jìn)而維持一段反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度。
27.3、本發(fā)明中，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中攪拌反應(yīng)器易泄露的缺點(diǎn)，采用流體攪動(dòng)代替機(jī)械攪拌，使流體攪拌反應(yīng)裝置內(nèi)的流體達(dá)到均勻混合。
28.4、本發(fā)明中，采用本方案中的控制系統(tǒng)使得到每批次中的產(chǎn)品液中丙酸含量穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量較好，副產(chǎn)也便于統(tǒng)一處理。
29.5、本發(fā)明中，采用本方案的自動(dòng)控制系統(tǒng)，安全性高，控制更精準(zhǔn)，及時(shí)掌握反應(yīng)的過程，有利于整線控制，對(duì)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，節(jié)約成本。
30.6、本發(fā)明中，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，節(jié)省人力，避免人為操作的不穩(wěn)定性，且操作方便。
附圖說明
31.圖1為本發(fā)明中的系統(tǒng)連接圖。
32.圖2是本發(fā)明中控制產(chǎn)品液中的醋酸含量的邏輯控制圖。
33.圖3是本發(fā)明中一段反應(yīng)器中溫度的邏輯控制圖。
34.圖4是本發(fā)明中二段反應(yīng)器中溫度的邏輯控制圖。
35.圖5是本發(fā)明另一種較優(yōu)實(shí)施方式的系統(tǒng)連接圖。
36.圖6是本發(fā)明的局部系統(tǒng)連接示意圖。
37.圖7本發(fā)明中一段反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
38.圖8是圖7中一段反應(yīng)器的a-a剖視圖。
39.圖9是實(shí)施例6中局部結(jié)構(gòu)示意圖。
40.圖10是實(shí)施例7的控制系統(tǒng)的局部示意圖。
41.圖11是一體式閃蒸蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
42.圖12是實(shí)施例8中成品塔的結(jié)構(gòu)示意圖。
43.圖13是導(dǎo)流管為文丘里管的結(jié)構(gòu)示意圖。
44.圖14是導(dǎo)流管為變徑管結(jié)構(gòu)示意圖。
45.其中，1、一段反應(yīng)器；2、氣液分離器；3、二段反應(yīng)器；4、閃蒸器；5、脫輕塔；6、脫水塔；7、成品塔；8、dcs；9、溫度傳感器i；10、流量傳感器i；11、調(diào)節(jié)閥i；12、外循環(huán)換熱器；13、鍋爐；14、管線i；15、管線ii；16、溫度傳感器ii；17、排氣管線；18、調(diào)節(jié)閥ii；19、壓力傳感器i；20、流量傳感器ii；21、調(diào)節(jié)閥iii；22、段間換熱器；23、管線iii；24、管線iv；25、流量傳感器iii；26、調(diào)節(jié)閥iv；27、溫度傳感器iii；28、反應(yīng)釜；29、流體攪拌機(jī)構(gòu)；30、破旋擋板；31、
噴嘴；32、導(dǎo)流筒；33、文丘里管；34、溫度傳感器a；35、溫度傳感器b；36、溫度傳感器c；37、溫度傳感器d；38、溫度傳感器e；39、溫度傳感器f；40、溫度傳感器g；41、溫度傳感器h；42、溫度傳感器j；43、蒸發(fā)器；44、一體式閃蒸蒸發(fā)器；45、甲醇進(jìn)料管線；46、co進(jìn)料管線；47、換熱器i；48、高壓吸收塔；49、成品醋酸管線；50、廢酸采出管線；51、進(jìn)水管；52、內(nèi)置進(jìn)料管；53、多段變徑管；54、收縮段管；55、擴(kuò)散段管；56、過渡段管；22.1、介質(zhì)進(jìn)口；22.2、介質(zhì)出口；44.1、閃蒸段；44.2、蒸發(fā)段；44.3、換熱器ii；44.4、洗滌段。
具體實(shí)施方式
46.下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
47.實(shí)施例1：本實(shí)施例以一條每小時(shí)合成75噸醋酸的甲醇低壓羰基合成醋酸生產(chǎn)線為例，進(jìn)一步說明本技術(shù)方案。
48.該甲醇低壓羰基合成醋酸的生產(chǎn)線采用的是本方案中的甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：一段反應(yīng)器1、氣液分離器2、閃蒸器4、脫輕塔5、脫水塔6、成品塔7、集散控制系統(tǒng)（下稱：dcs8）和鍋爐13，一段反應(yīng)器1與氣液分離器2之間設(shè)有二段反應(yīng)器3，一段反應(yīng)器1頂部連接有段間換熱器22，段間換熱器22的頂部連接二段反應(yīng)器3，參考圖1，反應(yīng)物原料-甲醇或其反應(yīng)性衍生物通過甲醇進(jìn)料管線45，反應(yīng)原料-一氧化碳通過co進(jìn)料管線46輸送至一段反應(yīng)器1中，并向一段反應(yīng)器1中加入包含第
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族金屬催化劑，助催化劑、水、醋酸、乙酸甲酯以及碘化物的均相混合物，所述一段反應(yīng)器1為全混流反應(yīng)器。一段反應(yīng)器1中的物料經(jīng)外循環(huán)換熱器12換熱后的物料再返回至一段反應(yīng)器1中，外循環(huán)換熱器12中的熱源介質(zhì)為鍋爐13中的熱水，鍋爐13連接進(jìn)水管51，由于本反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即需要通過鍋爐13中的熱水對(duì)物料進(jìn)行降溫，讓其維持在預(yù)期的溫度范圍內(nèi)，即管線i14中的熱水經(jīng)外循環(huán)換熱器12熱交換后產(chǎn)生低壓蒸汽，再送回鍋爐13。
49.本實(shí)施例中，在一段反應(yīng)器1中反應(yīng)后生產(chǎn)的產(chǎn)物輸送至段間換熱器22進(jìn)行熱交換后，再進(jìn)入二段反應(yīng)器3中繼續(xù)反應(yīng)，再將生成的物流送入氣液分離器2進(jìn)一步處理，經(jīng)氣液分離器2處理后得到的氣體從頂部進(jìn)入換熱器i47進(jìn)行冷凝，冷凝的液體返回前端反應(yīng)器，未冷凝的不凝氣送入高壓吸收塔48進(jìn)一步處理。
50.本實(shí)施例中，從氣液分離器2分離得到的液體輸送至閃蒸器4中進(jìn)一步處理，并在低于反應(yīng)器的壓力（反應(yīng)器的壓力為3.0mpa，閃蒸器4中的壓力為0.2 mpa）下操作，得到與氣液分離器2出口相比富含的物流和富含醋酸的物流，富含醋酸的物流通過泵循環(huán)回一段反應(yīng)器1；富含的物流送至脫輕塔5。
51.本實(shí)施例中，所述脫輕塔5用于進(jìn)一步分離進(jìn)入脫輕塔5的物流，得到與進(jìn)入脫輕塔5的物流相比更富含的塔頂物流和更富含醋酸的側(cè)線流。
52.本實(shí)施例中，所述脫水塔6用于處理從脫輕塔5輸入的含醋酸的側(cè)線流，脫水塔6塔釜得到與進(jìn)料物料相比，富含醋酸和丙酸的物流。
53.本實(shí)施例中，所述成品塔7用于分離得到醋酸，最后得到成品醋酸和富含丙酸的塔底物流。
54.本實(shí)施例中，通過設(shè)置在成品塔7提餾段上的溫度傳感器i9，以及塔釜連接的廢酸采出管線50上設(shè)置的流量傳感器i10和調(diào)節(jié)閥i11來控制調(diào)節(jié)產(chǎn)品液中的丙酸含量。具體控
制方法為：具體地，參考圖2，成品醋酸從成品醋酸管線49排出，富含丙酸的塔底物流從廢酸采出管線50輸出至下一工序。所述dcs8分別與流量傳感器i10、調(diào)節(jié)閥i11和溫度傳感器i9控制連接，該控制系統(tǒng)將成品塔7提餾段的溫度設(shè)定值為t0，參考圖2，溫度傳感器i9將采集到的溫度信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)實(shí)時(shí)溫度t1，流量傳感器i10將采集到的流量信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)初始流量m1，經(jīng)dcs8控制調(diào)節(jié)后的流量為m1＇。
55.當(dāng)t1＝t0時(shí)，dcs8向流量傳感器i10發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)t1＜t0時(shí)，dcs8向流量傳感器i10發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)閥門i11的開度，將調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t1＇等于設(shè)定的溫度t0為止，此時(shí)流量傳感器i10采集的采出段上的流量為m1＇；當(dāng)t1＞t0時(shí)，dcs8向流量傳感器i10發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整相應(yīng)閥門i11的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t1＇等于設(shè)定的溫度t0為止，此時(shí)流量傳感器i10采集的采出段上的流量為m1＇。
56.下述表1是設(shè)定溫度、每隔10min人工記錄dcs8收到的溫度傳感器i9反饋溫度（t1）、流量傳感器i10反饋流量（調(diào)節(jié)閥i11開度前（m1）、后（m1＇）），以及采出管線中丙酸、乙酸的含量的統(tǒng)計(jì)表。
57.表1由表1可知，采用上述控制系統(tǒng)，可以保證成品塔7連接的成品醋酸管線49中的物料的丙酸含量不超過0.05%（w），乙酸含量≥99.9%（w），達(dá)到gb/t 1628-2020ⅰ型的要求。
58.本實(shí)施例中，所述一段反應(yīng)器1連接有外循環(huán)換熱器12，外循環(huán)換熱器12中的介質(zhì)來自于鍋爐13中的熱水，所述鍋爐13中的介質(zhì)通過管線i14輸送至外循環(huán)換熱器12，經(jīng)熱交換后介質(zhì)通過管線ii15送回至鍋爐13，一段反應(yīng)器1上設(shè)置有溫度傳感器ii16，管線i14上設(shè)有流量傳感器ii20和調(diào)節(jié)閥iii21，所述一段反應(yīng)器1內(nèi)的溫度通過dcs8與溫度傳感器ii16、流量傳感器ii20和調(diào)節(jié)閥iii21進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
59.具體地，參考圖1，一段反應(yīng)器1通過外接的外循環(huán)換熱器12與鍋爐13水進(jìn)行熱交換，來實(shí)現(xiàn)一段反應(yīng)器1的溫度恒定，所述dcs8分別與流量傳感器ii20、調(diào)節(jié)閥iii21和溫度傳感器ii16控制連接，該控制系統(tǒng)將一段反應(yīng)器1中的預(yù)設(shè)溫度ta分別按表2中各組對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。
60.參考圖3，溫度傳感器ii16將采集到的溫度信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)實(shí)時(shí)溫度t2，流量傳感器ii20將采集到的流量信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)初始流量m2，經(jīng)dcs8控制調(diào)節(jié)后的流量為m2＇；
當(dāng)t2＝ta時(shí)，dcs8向流量傳感器ii20發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)t2＜ta時(shí)，dcs8向流量傳感器ii20發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)閥門iii的開度，將調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t2＇等于設(shè)定的溫度ta為止，此時(shí)流量傳感器ii20采集的管線i14上的流量為m2＇；當(dāng)t2＞ta時(shí)，dcs8向流量傳感器ii20發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整相應(yīng)閥門iii的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t2＇等于設(shè)定的溫度ta為止，此時(shí)流量傳感器ii20采集的管線i14上的流量為m2＇。
61.下述表2是設(shè)定溫度、每隔10min人工記錄dcs8收到的溫度傳感器ii16反饋溫度（t2）、流量傳感器ii20反饋流量（調(diào)節(jié)閥iii21開度前（m2）、后（m2＇）），以及調(diào)節(jié)后的溫度t2＇、調(diào)節(jié)后的溫度t2＇與預(yù)設(shè)溫度ta的差值δt的統(tǒng)計(jì)表。
62.表2由表2可知，一段反應(yīng)器1中的溫度采用通過dcs8與溫度傳感器ii16、流量傳感器ii20和調(diào)節(jié)閥iii21可以進(jìn)行良好的控制調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)反應(yīng)迅速，同時(shí)，調(diào)節(jié)后的溫度與預(yù)設(shè)溫度波動(dòng)范圍可以控制在2℃以內(nèi)。以編號(hào)6組為例，設(shè)定溫度ta為200℃，當(dāng)采集的溫度為198℃時(shí)，此時(shí)流量傳感器ii20采集到的管線i14上的流量為8500kg/h，即采集到的溫度小于設(shè)定的溫度，此時(shí)調(diào)小調(diào)節(jié)閥iii21開度，此時(shí)流量傳感器ii20采集到的管線i14上的流量7600kg/h，調(diào)節(jié)后的通過溫度傳感器ii16檢測到的一段反應(yīng)器1中的溫度為200.5℃，差值δt（t2＇-ta）小于2℃，符合預(yù)期要求，則保持該狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行。
63.本實(shí)施例中，所述鍋爐13通過管線iii23連接段間換熱器22的介質(zhì)進(jìn)口22.1，段間換熱器22中的介質(zhì)與物料進(jìn)行換熱后，從介質(zhì)出口22.2排出再經(jīng)管線iv24送回至鍋爐13，管線iii23上設(shè)有流量傳感器iii25和調(diào)節(jié)閥iv26，二段反應(yīng)器3的出口處設(shè)有溫度傳感器ii16，通過控制設(shè)置管線iii23上的流量傳感器iii25、調(diào)節(jié)閥iv26來控制二段反應(yīng)器3出口的溫度。
64.具體的，所述dcs8分別與流量傳感器iii25、調(diào)節(jié)閥iv26和溫度傳感器iii27控制連接，該控制系統(tǒng)將二段反應(yīng)器3的溫度設(shè)定值為tb，所述二段反應(yīng)器3出口處的溫度tb與一段反應(yīng)器1的預(yù)設(shè)溫度ta一致，參考圖4，溫度傳感器iii27將采集到的溫度信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)實(shí)時(shí)溫度t3，流量傳感器iii25將采集到的流量信號(hào)上傳至dcs8，得到一個(gè)初始流量m3，經(jīng)dcs8控制調(diào)節(jié)后的流量為m3＇。
65.當(dāng)t3＝tb時(shí)，dcs8向流量傳感器iii25發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)t3＜tb時(shí)，dcs8向流量傳感器iii25發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)閥門iv的開度，將調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t3＇等于設(shè)定的溫度tb為止，此時(shí)流量傳感器iii25采集的管線iii23的流量為m3＇；
當(dāng)t3＞tb時(shí)，dcs8向流量傳感器iii25發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整相應(yīng)閥門iv的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs8，再次進(jìn)行比較，直至調(diào)節(jié)后的溫度t3＇等于設(shè)定的溫度tb為止，此時(shí)流量傳感器iii25采集的管線iii23的流量為m3＇。
66.下述表3是設(shè)定溫度、每隔10min人工記錄dcs8收到的溫度傳感器iii27反饋溫度（t3）、流量傳感器iii25反饋流量（調(diào)節(jié)閥iv26開度前（m3）、后（m3＇）），以及調(diào)節(jié)后的溫度t3＇、調(diào)節(jié)后的溫度t3＇與預(yù)設(shè)溫度tb的差值δt，以及一段反應(yīng)器1的預(yù)設(shè)溫度ta的統(tǒng)計(jì)表。
67.表3由表3可知，采用上述控制方法，一方面可保證二段反應(yīng)器3中的溫度與其預(yù)設(shè)值之間維持在一個(gè)較窄的范圍（未超過2℃）內(nèi)，且溫度調(diào)節(jié)迅速；另一方面，可調(diào)節(jié)二段反應(yīng)器3出口溫度與一段反應(yīng)器1內(nèi)的溫度保持一致，即可將一段反應(yīng)器1內(nèi)溫度與二段反應(yīng)器3出口端溫度穩(wěn)定在180-205℃范圍值內(nèi)，使整個(gè)方案處于較高反應(yīng)速率狀態(tài)，同時(shí)控制副反應(yīng)發(fā)生及延長設(shè)備使用壽命，同時(shí)溫度的波動(dòng)范圍越穩(wěn)定，反應(yīng)器的使用效率越高。
68.經(jīng)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一段反應(yīng)器1中的溫度控制在180-205℃較適宜，即設(shè)定溫度也應(yīng)當(dāng)控制在180-205℃為宜。
69.本實(shí)施例中，鍋爐13還連接有排氣管線17，排氣管線17上設(shè)有調(diào)節(jié)閥ii18，管線ii15上設(shè)有壓力傳感器i19，壓力傳感器i19與調(diào)節(jié)閥ii18控制連接。
70.實(shí)施例2本實(shí)施例是基于實(shí)施例1作進(jìn)一步限定，以對(duì)本技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
71.本實(shí)施例中，所述一段反應(yīng)器1為流體攪拌反應(yīng)器，參考圖7-8所示：所述流體攪拌反應(yīng)器包括反應(yīng)釜28、設(shè)置在反應(yīng)釜28內(nèi)的流體攪拌機(jī)構(gòu)29和設(shè)置在反應(yīng)釜28底部的破旋擋板30；流體攪拌機(jī)構(gòu)29包括噴嘴31和導(dǎo)流筒32，所述反應(yīng)釜28設(shè)有內(nèi)置進(jìn)料管52，內(nèi)置進(jìn)料管52外接甲醇進(jìn)料管線45和co進(jìn)料管線46，所述內(nèi)置進(jìn)料管52優(yōu)選“l(fā)”形導(dǎo)管，內(nèi)置進(jìn)料管52置于反應(yīng)釜28內(nèi)部一端與噴嘴31連接，所述噴嘴31置于導(dǎo)流筒32內(nèi)的上部，噴嘴31和導(dǎo)流筒32之間設(shè)置有用于減少物流噴射中形成渦流現(xiàn)象的導(dǎo)流管，本實(shí)施例中的導(dǎo)流管采用文丘里管33，參考圖13，文丘里管33結(jié)構(gòu)為呈變徑設(shè)置的收縮段管54和擴(kuò)散段管55，收縮段管54和擴(kuò)散段管55的小徑口端相連接。進(jìn)入反應(yīng)釜28中的物料經(jīng)內(nèi)置進(jìn)料管52后通過噴嘴31噴射，再經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入導(dǎo)流筒32，并在導(dǎo)流筒32及破旋擋板30之間形成流體混合攪拌和反應(yīng)的連續(xù)通路。保證在高效率反應(yīng)下，涉及反應(yīng)器所占高度小，流體攪拌機(jī)構(gòu)29阻力低，噴嘴31所需能量也低。該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)也能保證物料的有序進(jìn)入和有效排出，進(jìn)而保證甲醇低壓羰基制備醋酸工序的穩(wěn)定性和有序性。
72.當(dāng)然，本方案中的導(dǎo)流管還可以設(shè)計(jì)成其他的具有減少物流噴射中形成渦流現(xiàn)象作用的結(jié)構(gòu)，如兩端直徑大于中部直徑的多段變徑管53，參考圖14，多段變徑管53包括收縮段管54、過渡段管56與擴(kuò)散段管55，過渡段管56兩端分別連接收縮段管54和擴(kuò)散段管55。
73.本實(shí)施例中的導(dǎo)流筒32出口與破旋擋板30之間的距離為導(dǎo)流筒32長度的1/3倍，導(dǎo)流筒32長度是文丘里管33長度的12倍，導(dǎo)流筒32直徑是反應(yīng)釜28直徑的1/10倍。
74.在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要綜合考慮反應(yīng)器規(guī)格、耐腐蝕度及生產(chǎn)工藝控制參數(shù)等因素，適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)流筒32出口與破旋擋板30之間的距離，一般該距離控制在導(dǎo)流筒32出口與破旋擋板30之間的距離為導(dǎo)流筒32長度1/4-1/2倍為宜，導(dǎo)流筒32長度是導(dǎo)流管長度的10-15倍為宜，導(dǎo)流筒32直徑是反應(yīng)釜28直徑的1/8-1/12倍為宜。
75.對(duì)于流體攪拌機(jī)構(gòu)29在反應(yīng)釜28內(nèi)的固定，一般采用支撐件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流筒32與反應(yīng)釜28內(nèi)壁之間的連接，優(yōu)選的，至少選用兩個(gè)支撐件均勻分布在導(dǎo)流筒32與反應(yīng)釜28內(nèi)壁之間；同樣的，可采用不銹鋼支撐件實(shí)現(xiàn)文丘里管33與導(dǎo)流筒32內(nèi)壁之間的連接，優(yōu)選的，至少采用兩個(gè)支撐件均勻分布在文丘里管33與導(dǎo)流筒32內(nèi)壁之間。更為優(yōu)選的，固定導(dǎo)流筒32的支撐件與固定文丘里管33的支撐件之間呈錯(cuò)開設(shè)置，進(jìn)而提高流體攪拌機(jī)構(gòu)29在反應(yīng)釜28內(nèi)的穩(wěn)固性。
76.實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1-2相比，區(qū)別在于，本實(shí)施例對(duì)二段反應(yīng)器3作進(jìn)一步的限定，以對(duì)本技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
77.二段反應(yīng)器3為平推流反應(yīng)器，保證在流體流動(dòng)方向上（從下向上）沒有返混，即在垂直于流動(dòng)方向的平面上達(dá)到最大程度的反應(yīng)，提高原料的轉(zhuǎn)化率，減少醋酸甲酯的循環(huán)量。
78.此外，一段反應(yīng)器1內(nèi)徑大于二段反應(yīng)器3內(nèi)徑，可有效保證二段反應(yīng)器3中的平推流反應(yīng)模式，即提高反應(yīng)效率和質(zhì)量。
79.實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例1-3相比，區(qū)別在于，本實(shí)施例對(duì)與二段反應(yīng)器3連接的段間換熱器22作進(jìn)一步的限定，以對(duì)本技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
80.所述段間換熱器22為列管換熱器，一方面降低二段反應(yīng)器3的入口溫度，另一方面也較好的銜接流體攪拌反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器，即實(shí)現(xiàn)混合流到平推流過渡，如：列管換熱器中的列管像梳子一樣梳理了紊亂的渦流，也產(chǎn)生了必要的阻力（該阻力主要是流體在管間流動(dòng)的摩擦力），極大程度的降低了氣泡合并的程度，增加氣液接觸面積，使相間傳質(zhì)均勻。
81.實(shí)施例5本實(shí)施例與實(shí)施例1-4相比，區(qū)別在于，本實(shí)施例考察溫度傳感器在一段反應(yīng)器1不同位置進(jìn)行布置，以及溫度傳感器在氣液分離器2的不同位置進(jìn)行布置對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的影響，以對(duì)本技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，參考圖9。
82.所述一段反應(yīng)器1的上部、中部或下部分別設(shè)有溫度傳感器a34、溫度傳感器b35、溫度傳感器c36，當(dāng)然在初期考察時(shí)，每個(gè)部位不限于至設(shè)置1個(gè)溫度傳感器，所述溫度傳感器a34、溫度傳感器b35、溫度傳感器c36分別在一段反應(yīng)器1的相應(yīng)位置實(shí)時(shí)采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs8， dcs8將多個(gè)溫度傳感器采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算后，再與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較。
83.同理，所述氣液分離器2的上部、中部或下部分別設(shè)有溫度傳感器d37、溫度傳感器e38、溫度傳感器f39，所述二段反應(yīng)器3的出口處于氣液分離器2下部，所述溫度傳感器d37、
溫度傳感器e38、溫度傳感器f39分別在氣液分離器2的相應(yīng)位置實(shí)時(shí)采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs8，dcs8將多個(gè)溫度傳感器采集到的溫度信號(hào)進(jìn)行分析、運(yùn)算后，再與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較。
84.此外，再統(tǒng)計(jì)實(shí)施例1-5中一段反應(yīng)器1出口溫度、二段反應(yīng)器3入口溫度、二段反應(yīng)器3出口溫度，結(jié)果如表4所示。
85.表4由表4可知，實(shí)施例1-5均采用了具有兩段反應(yīng)器的方案，且在一段反應(yīng)器1、二段反應(yīng)器3間設(shè)置有段間換熱器22，可將一段反應(yīng)器1內(nèi)溫度與二段反應(yīng)器3出口溫度控制在相同溫度或者極相近的溫度范圍，一方面可保證兩段反應(yīng)器都處于預(yù)期的較優(yōu)溫度環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，提高反應(yīng)速率和反應(yīng)效率，同時(shí)，也便于調(diào)節(jié)兩段反應(yīng)器中的溫度，利于控制反應(yīng)段的溫度；另一方面，可以控制副反應(yīng)的發(fā)生和延長設(shè)備使用壽命。
86.采用本方案中的一段反應(yīng)器1，替代傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌，可以有效避免出現(xiàn)反應(yīng)器出現(xiàn)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，作業(yè)環(huán)境更安全，維修頻次更少，設(shè)備使用壽命更長。另外，一段反應(yīng)器1、氣液分離器2上不同位置設(shè)置有溫度傳感器，并采用多個(gè)位點(diǎn)的溫度信號(hào)，保證檢測的準(zhǔn)確性，避免因傳感器連續(xù)使用時(shí)間過長或傳感器故障造成生產(chǎn)線停車，或造成生產(chǎn)線各工段不穩(wěn)定的問題。
87.實(shí)施例6本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，區(qū)別在于，在所述閃蒸器4的下方設(shè)置有蒸發(fā)器43，參考圖10，經(jīng)過閃蒸器4和蒸發(fā)器43后處理后，得到的物料與氣液分離器2出口相比富含的物流和富含醋酸的物流，富含醋酸的物流通過泵循環(huán)回至一段反應(yīng)器1；富含的物流進(jìn)入脫輕塔5。
88.優(yōu)選的，本方案以一種更優(yōu)選的一體式閃蒸蒸發(fā)器44為例，進(jìn)一步說明本方案。
89.本方案中，采用一體式閃蒸蒸發(fā)器44對(duì)氣液分離器2輸出的液體進(jìn)一步處理，得到富含的物流和富含醋酸的物流，一體式閃蒸蒸發(fā)器44的結(jié)構(gòu)，參考圖11，一體式閃蒸蒸發(fā)器44包括閃蒸段44.1和蒸發(fā)段44.2，閃蒸段44.1位于蒸發(fā)段44.2的上方，蒸發(fā)段44.2外接有換熱器ii44.3，閃蒸段44.1上方還連接有洗滌段44.4，該一體式閃蒸蒸發(fā)器44結(jié)構(gòu)巧妙、緊湊，占用面積小，便于控制。
90.采用本方案的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品計(jì)，本方案消耗催化劑0.04g。而傳統(tǒng)技術(shù)方案中的將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2內(nèi)部，且閃蒸段44.1上部無洗滌裝置（即同現(xiàn)有技術(shù)cn2604435y），生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需消耗0.15g催化劑；現(xiàn)有技術(shù)中的將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2內(nèi)部，閃蒸段44.1上部設(shè)有洗滌裝置，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需要消耗催化劑0.10g；現(xiàn)有技術(shù)中將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2外部，閃蒸段44.1上部無洗滌裝置，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需要消耗催化劑0.07g。可見，采用本方案中的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，可以明顯降低催化劑的損耗，降低生產(chǎn)成本。
91.實(shí)施例7本實(shí)施例與實(shí)施例2相比，區(qū)別在于，本實(shí)施例采用與實(shí)施例6相同的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，控制方法與實(shí)施例1相同，參考圖5，進(jìn)一步說明本技術(shù)方案。
92.采用本方案的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品計(jì)，本方案消耗催化劑0.045g。而傳統(tǒng)技術(shù)方案中的將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2內(nèi)部，且閃蒸段44.1上部無洗滌裝置（即同現(xiàn)有技術(shù)cn2604435y），生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需消耗0.15g催化劑；現(xiàn)有技術(shù)中的將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2內(nèi)部，閃蒸段44.1上部設(shè)有洗滌裝置，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需要消耗催化劑0.10g；現(xiàn)有技術(shù)中將換熱器設(shè)在蒸發(fā)段44.2外部，閃蒸段44.1上部無洗滌裝置，以生產(chǎn)1噸醋酸產(chǎn)品需要消耗催化劑0.07g。可見，采用本方案中的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，可以明顯降低催化劑的損耗，降低生產(chǎn)成本。
93.實(shí)施例8本實(shí)施例與實(shí)施例2相比，區(qū)別在于，本實(shí)施例采用與實(shí)施例6相同的一體式閃蒸蒸發(fā)器44，進(jìn)一步的，所述成品塔7的提餾段的中部、進(jìn)口以及出口部位分別設(shè)有溫度傳感器g40、溫度傳感器h41、溫度傳感器j42，溫度傳感器g40、溫度傳感器h41、溫度傳感器j42分別在提餾段的不同位置上采集得到提餾段的相應(yīng)的溫度信號(hào)t
3 、t
4 、t5，并將全部溫度信號(hào)上傳至dcs8，dcs8將接收到的全部溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到新溫度信號(hào)t1＇，再將此新溫度信號(hào)t1＇與預(yù)先設(shè)定的溫度t0進(jìn)行比較，控制方法與實(shí)施例2相同。
94.本實(shí)施例中，溫度預(yù)設(shè)值t0為143℃。
95.下述表5是設(shè)定溫度、每隔10min人工記錄dcs8收到的溫度傳感器g40、溫度傳感器h41、溫度傳感器j42反饋溫度、流量傳感器i10反饋流量（調(diào)節(jié)閥i11開度前（m1）、后（m1＇）），以及成品醋酸管線49中丙酸、乙酸的含量的統(tǒng)計(jì)表。
96.表5由表5可知，采用上述控制方法，可保證成品塔7連接的成品醋酸管線49中的物料中的丙酸含量不超過0.05%（w），乙酸含量≥99.9%（w），達(dá)到gb/t 1628-2020ⅰ型的要求。醋
酸丙酸在成品塔7內(nèi)分離，在提餾段，由于組分含量的變化，造成溫度自上至下升高，在提餾段總是存在某一溫度敏感板，經(jīng)研究與試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該板的溫度與產(chǎn)品醋酸中的丙酸含量、以及塔釜廢酸采出量密切相關(guān)。將溫度采集點(diǎn)設(shè)置在該處，通過與塔釜的排放量結(jié)合，能有效的控制成品丙酸的含量。
97.綜上，由上述實(shí)施例可知，采用本方案公開的控制系統(tǒng)及方法，可以有效控制從成品塔7中采出的成品液物料中丙酸的含量，提高采出物料的質(zhì)量，同時(shí)，在采用甲醇低壓羰基合成醋酸工藝中，提餾段的溫度控制在142-144℃，有利于控制合成醋酸產(chǎn)品中丙酸含量在≤0.05%（w）范圍內(nèi)。通過控制設(shè)置在鍋爐13與外循環(huán)換熱器12之間管線上的流量傳感器、調(diào)節(jié)閥iii21來控制一段反應(yīng)器1中的溫度；通過控制設(shè)置在鍋爐13與段間換熱器22之間管線上的流量傳感器iii25調(diào)節(jié)閥iv26來控制二段反應(yīng)器3出口的溫度，采用兩個(gè)換熱器，分別對(duì)一段反應(yīng)器1和二段反應(yīng)器3進(jìn)行溫度控制，將兩段反應(yīng)器溫度都控制在較佳的溫度范圍，既能保證生產(chǎn)能力，又能控制副反應(yīng)和保證設(shè)備使用壽命。可保證生產(chǎn)線的各工段穩(wěn)定運(yùn)行，保證反應(yīng)器以及其他工段涉及的設(shè)備中組分比穩(wěn)定，以及溫度、壓力等參數(shù)穩(wěn)定。
98.以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括一段反應(yīng)器（1）、二段反應(yīng)器（3）、段間換熱器（22）、氣液分離器（2）、閃蒸器（4）、脫輕塔（5）、脫水塔（6）、成品塔（7）、dcs（8）和鍋爐（13），一段反應(yīng)器（1）外接有外循環(huán)換熱器（12），通過設(shè)置在成品塔（7）提餾段上的溫度傳感器i（9），以及成品塔（7）塔釜采出段上設(shè)置的流量傳感器i（10）和調(diào)節(jié)閥i（11）來控制調(diào)節(jié)醋酸產(chǎn)品液中的丙酸含量；通過控制設(shè)置在鍋爐（13）與外循環(huán)換熱器（12）之間管線上的流量傳感器ii（20）、調(diào)節(jié)閥iii（21）來控制一段反應(yīng)器（1）中的溫度，通過控制設(shè)置在鍋爐（13）與段間換熱器（22）之間管線上的流量傳感器iii（25）、調(diào)節(jié)閥iv（26）來控制二段反應(yīng)器（3）出口的溫度，外循環(huán)換熱器（12）中的介質(zhì)來自于鍋爐（13）中的熱水，所述鍋爐（13）中的介質(zhì)通過管線i（14）輸送至外循環(huán)換熱器（12）中，經(jīng)熱交換后的介質(zhì)通過管線ii（15）送回至鍋爐（13），一段反應(yīng)器（1）上設(shè)置有溫度傳感器ii（16），鍋爐（13）連接有排氣管線（17），排氣管線（17）上設(shè)有調(diào)節(jié)閥ii（18）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述鍋爐（13）通過管線iii（23）連接段間換熱器（22）的介質(zhì)進(jìn)口（22.1），段間換熱器（22）中的介質(zhì)與物料進(jìn)行換熱后，從介質(zhì)出口（22.2）排出再經(jīng)管線iv（24）送回至鍋爐（13）。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述段間換熱器（22）一端安裝在一段反應(yīng)器（1）的頂部；另一端與上方的二段反應(yīng)器（3）連接，所述二段反應(yīng)器（3）的出口連接氣液分離器（2）。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述一段反應(yīng)器（1）為流體攪拌反應(yīng)器。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述流體攪拌反應(yīng)器包括反應(yīng)釜（28）、設(shè)置在反應(yīng)釜（28）內(nèi)的流體攪拌機(jī)構(gòu)（29）和設(shè)置在反應(yīng)釜（28）底部的破旋擋板（30）；流體攪拌機(jī)構(gòu)（29）包括噴嘴（31）和導(dǎo)流筒（32），所述反應(yīng)釜（28）設(shè)有內(nèi)置進(jìn)料管（52），內(nèi)置進(jìn)料管（52）外接甲醇進(jìn)料管線（45）和co進(jìn)料管線（46），內(nèi)置進(jìn)料管（52）置于反應(yīng)釜（28）內(nèi)部一端連接噴嘴（31），所述噴嘴（31）置于導(dǎo)流筒（32）內(nèi)的上部，噴嘴（31）和導(dǎo)流筒（32）之間設(shè)置有用于減少物流噴射中形成渦流現(xiàn)象的導(dǎo)流管，進(jìn)入反應(yīng)釜（28）中的物料經(jīng)內(nèi)置進(jìn)料管（52）后通過噴嘴（31）噴射，再經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入導(dǎo)流筒（32），并在導(dǎo)流筒（32）及破旋擋板（30）之間形成流體混合攪拌和反應(yīng)的連續(xù)通路。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)流管包括文丘里管（33）、兩端直徑大于中部直徑的多段變徑管（53）。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述導(dǎo)流筒（32）出口與破旋擋板（30）之間的距離為導(dǎo)流筒（32）長度的1/4-1/2倍，導(dǎo)流筒（32）長度是導(dǎo)流管長度10-15倍，導(dǎo)流筒（32）直徑是與反應(yīng)釜（28）直徑的1/8-1/12倍。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述二段反應(yīng)器（3）為平推流反應(yīng)器。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述一段反應(yīng)器（1）的內(nèi)徑大于二段反應(yīng)器（3）的內(nèi)徑。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述段間換熱器（22）為列管換熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述一段反應(yīng)器（1）的上部、中部、下部均設(shè)有溫度傳感器，通過溫度傳感器采集不同位置的溫度信號(hào)，并上傳至dcs（8），dcs（8）將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制；所述二段反應(yīng)器（3）的出口、中部、下部也設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，多個(gè)溫度傳感器在二段反應(yīng)器（3）的不同位置上采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs（8），dcs（8）將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制；所述成品塔（7）提餾段的上部、中部、下部也設(shè)有多個(gè)溫度傳感器，多個(gè)溫度傳感器在提餾段的不同位置上采集溫度信號(hào)，并上傳至dcs（8），dcs（8）將接收到的多個(gè)溫度信號(hào)進(jìn)行分析處理后得到運(yùn)算后的新溫度信號(hào)，再將新溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，用于控制系統(tǒng)的邏輯控制。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述閃蒸器（4）的下方設(shè)置有蒸發(fā)器（43）。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述閃蒸器（4）與蒸發(fā)器（43）為一體式閃蒸蒸發(fā)器（44），一體式閃蒸蒸發(fā)器（44）包括閃蒸段（44.1）和蒸發(fā)段（44.2），閃蒸段（44.1）位于蒸發(fā)段（44.2）的上方，蒸發(fā)段（44.2）外接有換熱器i（47）（44.3），閃蒸段（44.1）上方還連接有洗滌段（44.4）。14.一種甲醇低壓羰基合成醋酸的控制方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1的自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括：a. 通過設(shè)置在一段反應(yīng)器（1）上的溫度傳感器ii（16）和設(shè)置在管線i（14）上的流量傳感器ii（20），分別采集溫度信號(hào)和流量信號(hào)，并將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs（8），dcs（8）將收到的溫度信號(hào)和預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器ii（20）發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器ii（20）發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)與流量傳感器ii（20）控制連接的調(diào)節(jié)閥iii（21）的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs（8），再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器ii（20）發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)節(jié)與流量傳感器ii（20）控制連接的調(diào)節(jié)閥iii（21）的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs（8），再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；b.通過設(shè)置在二段反應(yīng)器（3）出口處的溫度傳感器iii（27）和設(shè)置在與段間換熱器（22）介質(zhì)入口連接管線上的流量傳感器iii（25），分別采集溫度信號(hào)和流量信號(hào)，將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs（8），dcs（8）將收到的溫度信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器iii（25）發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器iii（25）發(fā)出一個(gè)減少采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整流量閥iv，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs（8），再次進(jìn)行比
較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器iii（25）發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整流量閥iv，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs（8），再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；c.通過溫度傳感器i（9）采集成品塔（7）提餾段上的溫度信號(hào)，塔釜采出段上設(shè)置的流量傳感器i（10）采集流量信號(hào)，將溫度信號(hào)和流量信號(hào)上傳至dcs（8），dcs（8）將收到的溫度信號(hào)和預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較：當(dāng)采集到的溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器i（10）發(fā)出一個(gè)維持采集流量的信號(hào)；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)大于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器i（10）發(fā)出一個(gè)增加采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整與流量傳感器i（10）控制連接的調(diào)節(jié)閥i（11）的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回至dcs（8），再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度；當(dāng)采集到的溫度信號(hào)小于設(shè)定的溫度時(shí)，dcs（8）向流量傳感器i（10）發(fā)出一個(gè)減小采集流量的信號(hào)，并控制調(diào)整相應(yīng)調(diào)節(jié)閥i（11）的開度，調(diào)整控制后的流量信號(hào)再返回dcs（8），再次進(jìn)行比較，直至溫度信號(hào)等于設(shè)定的溫度。15.根據(jù)權(quán)利要求14的一種甲醇低壓羰基合成醋酸的控制方法，其特征在于：在對(duì)一段反應(yīng)器（1）內(nèi)溫度進(jìn)行控制時(shí)，設(shè)定的溫度為180-205℃；在對(duì)段間換熱器（22）的溫度進(jìn)行控制時(shí)，設(shè)定的溫度為180-205℃；在對(duì)醋酸產(chǎn)品中丙酸含量控制過程中，成品塔（7）提餾段溫度設(shè)定為142-144℃。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種甲醇低壓羰基合成醋酸的自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于工業(yè)合成醋酸技術(shù)領(lǐng)域，包括一段反應(yīng)器、二段反應(yīng)器、段間換熱器、氣液分離器、閃蒸器、脫輕塔、脫水塔、成品塔、DCS和鍋爐，一段反應(yīng)器外接有外循環(huán)換熱器，通過設(shè)置在成品塔提餾段上的溫度傳感器和塔釜采出段上設(shè)置的流量傳感器和調(diào)節(jié)閥精確控制成品醋酸中丙酸的含量；控制設(shè)置在鍋爐與外循環(huán)換熱器之間管線上的介質(zhì)流量來控制一段反應(yīng)器中的溫度，同時(shí)公開了該系統(tǒng)的控制方法，使得到的產(chǎn)品液符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，本控制系統(tǒng)安全性高，控制更精準(zhǔn)，及時(shí)掌握反應(yīng)的過程，有利于整線控制，對(duì)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，節(jié)省人工，節(jié)約成本，并保證產(chǎn)品質(zhì)量。并保證產(chǎn)品質(zhì)量。并保證產(chǎn)品質(zhì)量。
