淺析先進(jìn)控制技術(shù)在三聚甲醛生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

宋龍飛（唐山中浩化工有限公司，河北唐山063611）

淺析先進(jìn)控制技術(shù)在三聚甲醛生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

宋龍飛（唐山中浩化工有限公司，河北唐山063611）

在三聚甲醛生產(chǎn)時(shí)，涉及諸多的環(huán)節(jié)及設(shè)備，因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，影響因素也相對(duì)較多，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各環(huán)節(jié)的精細(xì)化控制，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，本文介紹了三聚甲醛生產(chǎn)工藝及流程，重點(diǎn)闡述了先進(jìn)控制技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

先進(jìn)控制技術(shù)；三聚甲醛；生產(chǎn)過程；應(yīng)用

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，工程塑料聚甲醛扮演著重要的角色，實(shí)際生產(chǎn)中，聚甲醛主要是借助三聚甲醛獲得的。但在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，各生產(chǎn)企業(yè)為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、控制生產(chǎn)能耗，對(duì)先進(jìn)的技術(shù)給予了高度的關(guān)注，雖然部分企業(yè)利用了DCS集散控制系統(tǒng)，但由于三聚甲醛生產(chǎn)所受干擾因素較多，因此，常規(guī)的控制技術(shù)難以滿足生產(chǎn)實(shí)踐的需求。在此情況下，本文介紹了先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，以此保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及企業(yè)效益。

1　三聚甲醛生產(chǎn)工藝及流程

對(duì)于工程塑料聚甲醛而言，其生產(chǎn)的中間體為三聚甲醛。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐可知，三聚甲醛是由濃縮甲醛受催化劑硫酸的影響，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)合成的，此后需要經(jīng)過一系列的分離過程才能夠最終獲得，其中涉及的環(huán)節(jié)有濃縮、萃取與精餾等，相應(yīng)的工藝設(shè)備由反應(yīng)器、萃取塔及精餾塔。由于生產(chǎn)實(shí)踐中，該工藝流程受到的影響因素較多，因此，需要借助相應(yīng)的控制技術(shù)，常規(guī)控制主要為DCS集散控制系統(tǒng)，但此時(shí)的控制效果較差，主要是由于過于依賴人工經(jīng)驗(yàn)。為了提高控制水平，各生產(chǎn)企業(yè)對(duì)先進(jìn)控制技術(shù)給予了高度的關(guān)注［1］。

由于三聚甲醛生產(chǎn)需要消耗大量的蒸汽，因此，其能源損耗較大，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)企業(yè)的綜合效益。在此情況下，為了控制生產(chǎn)能耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)三聚甲醛生產(chǎn)的工藝與流程，采用適合的先進(jìn)控制技術(shù)與優(yōu)化系統(tǒng)。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，硫酸濃度在6～8%，合成后的三聚甲醛濃度在15～17%。具體的生產(chǎn)工藝流程為：在三聚甲醛反應(yīng)器中放入濃縮甲醛，在硫酸催化劑的作用下，發(fā)生三聚甲醛合成反應(yīng)，反應(yīng)后氣體中三聚甲醛含量在15～17%，其中部分氣體直接進(jìn)入濃縮塔，而部分氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w后進(jìn)入濃縮塔，同時(shí)未反應(yīng)完全的混合物料分別揮發(fā)至塔頂或冷凝在塔底，此時(shí)未反應(yīng)的甲醛和三聚甲醛實(shí)現(xiàn)了分離，進(jìn)而達(dá)到了濃縮的目的，此后再循環(huán)生產(chǎn)與合成。濃縮后，對(duì)三聚甲醛進(jìn)行萃取，主要是利用苯與水溶液實(shí)現(xiàn)的，再借助輕沸物脫除與重沸物脫除進(jìn)行精餾，以此保證了三聚甲醛與苯的有效分離。

2　先進(jìn)控制技術(shù)在三聚甲醛生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

在生產(chǎn)三聚甲醛過程中，利用控制先進(jìn)控制系統(tǒng)，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)的抗干擾性，進(jìn)而生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量均獲得可靠的保障，在能耗有所控制的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)企業(yè)的綜合效益也更加顯著。

在實(shí)踐中，主要是將先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)三聚甲醛的各個(gè)裝置中，如：反應(yīng)器、濃縮塔、萃取塔等，結(jié)合各裝置的工藝特點(diǎn)及過程控制需求，建立相應(yīng)的模型預(yù)測(cè)控制器，經(jīng)過對(duì)此模型中各變量的優(yōu)化與調(diào)整，以此減少相關(guān)干擾因素的影響，進(jìn)而保證了對(duì)各工藝指標(biāo)的有效控制，同時(shí)也促進(jìn)了各裝置生產(chǎn)效益的提高［2］。

對(duì)于三聚甲醛生產(chǎn)過程而言，融入先進(jìn)控制理念主要表現(xiàn)在以下幾方面：

其一，在反應(yīng)器方面，在生產(chǎn)過程中為了保證反應(yīng)環(huán)境的穩(wěn)定性，應(yīng)關(guān)注其各個(gè)影響因素，如：反應(yīng)器的壓力、液位、物料流量及其波動(dòng)等，在降低各干擾的同時(shí)，還要保證三聚甲醛的轉(zhuǎn)化率，使其具備較高的濃度。因此，應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合反應(yīng)器的工藝特點(diǎn)及操作要求，構(gòu)建相應(yīng)的多變量模型預(yù)測(cè)控制器，并對(duì)反應(yīng)器的蒸發(fā)量及濃縮塔返回量進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，以此降低了進(jìn)料波動(dòng)的影響，提高了反應(yīng)器的穩(wěn)定性。

其二，在濃縮塔方面，在生成時(shí)借助先進(jìn)控制技術(shù)，主要是以常規(guī)控制為依據(jù)，構(gòu)建濃縮過程多變量預(yù)測(cè)控制器，以此營(yíng)造穩(wěn)定的濃縮環(huán)境，保證濃縮的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮真空系統(tǒng)波動(dòng)的干擾，建立多變量預(yù)測(cè)控制器后，對(duì)回流量、蒸汽流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)也要考慮進(jìn)料流量波動(dòng)及蒸汽壓力波動(dòng)等因素。

其三，在萃取系統(tǒng)方面，實(shí)際應(yīng)用過程中主要是構(gòu)建多變量預(yù)測(cè)控制器，對(duì)盡量PH值進(jìn)行控制，以此降低進(jìn)料的影響，在確保萃取塔穩(wěn)定的情況下，控制萃取中三聚甲醛的濃度，使萃取劑/三聚甲醛的比值呈最優(yōu)化，進(jìn)而才能夠保證節(jié)能降耗目標(biāo)的達(dá)成［3］。

3　結(jié)語

綜上所述，在三聚甲醛生產(chǎn)過程中應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)，具有積極的意義，不僅有效降低了各干擾因素的影響，同時(shí)也保證了各裝置自動(dòng)化水平的提高，在企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中借助先進(jìn)、現(xiàn)代化的技術(shù)，減輕了操作人員的工作量，促進(jìn)了各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的合理性與準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上，產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率逐步提高，從而保證了企業(yè)綜合效益的增長(zhǎng)。相信，在先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用日漸廣泛的基礎(chǔ)上，三聚甲醛的生產(chǎn)過程將獲得可靠的技術(shù)保障。

［1］張樹吉，胡玉濤，李連海.先進(jìn)控制技術(shù)在三聚甲醛生產(chǎn)過程中的應(yīng)用［J］.自動(dòng)化與儀表，2013，12：28～31+41.

［2］任曉晗.三聚甲醛合成工藝過程的模擬與優(yōu)化［D］.青島科技大學(xué)，2014.

［3］侯麗.氣相色譜技術(shù)在聚甲醛工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［D］.武漢工程大學(xué)，2012.

宋龍飛（1988-），漢族，河北省保定市博野縣人，本科學(xué)歷，初級(jí)工程師，研究方向：聚甲醛生產(chǎn)。