[发明专利]精对苯二甲酸中对羧基苯甲醛含量的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油化工与过程控制交叉领域，主要是精对苯二甲酸 (Pure Terephthalic Acid，PTA)精制加氢反应过程中PTA产品——对 羧基苯甲醛(4-CBA)含量的在线实时测量方法。

背景技术

精对苯二甲酸(Pure Terephthalic Acid，PTA)是制造聚酯纤维、 薄膜、绝缘漆的重要原料，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对 苯二甲酸丙二醇酯、以及聚对苯二甲酸丁二醇酯，也用作染料中间体， PTA生产装置是整个化纤工业的龙头装置。整个PTA生产工艺包括氧化 单元和精制单元。由氧化过程得到的粗对苯二甲酸(crude terephthalic acid，CTA)中含有的主要杂质是对羧基苯甲醛(4- carboxybenzaldehyde，4-CBA)，4-CBA不但会在结晶时与对苯二甲酸 (TA)形成共晶污染TA，还会在下游产品生产中影响TA的聚合反应。 4-CBA含量高低是PTA质量的重要指标，而加氢精制过程的主要任务就 是降低CTA中的4-CBA含量得到精制的对苯二甲酸。CTA用脱离子水配 成一定浓度的浆料，加热至要求溶解温度后送至加氢反应器。通过催化 加氢反应，使粗对苯二甲酸中所含4-CBA转化为水溶性物质。加氢反应 液在串联的结晶器中逐级降温降压后送至离心机进行分离，得到的滤饼 再用脱离子水打浆，然后经过滤和干燥，制得纤维级精对苯二甲酸。其 中，加氢精制反应过程中各操作条件是否合适直接关系到PTA产品的质 量(即PTA产品中4-CBA含量)。但该指标无合适的在线分析仪进行测 定，只能离线分析且耗时长。因此建立预报性能良好的PTA产品中4-CBA 含量的关联模型，可以实现产品质量指标的实时预测。

精制单元的工艺流程图如图1所示，其中CTA加氢精制反应是整个 单元的核心。CTA加氢精制反应是高温高压下液相催化(钯/炭(Pd/C) 催化剂)反应，反应过程气液固三相共存，同时伴随着很多副反应，反 应过程涉及到气液和液固的传热、传质、催化剂内扩散等。由于CTA加 氢精制反应过程的复杂性和人类目前认知水平的限制，真正的工业CTA 加氢精制反应过程机理模型无法建立；但工业反应过程积累大量的生产 数据，这些数据蕴涵着工业装置反应过程的特征信息，因此，可以基于 工业过程生产与分析数据，建立CTA加氢精制反应过程关联模型，即PTA 产品中4-CBA含量的关联模型。

同时，加氢精制反应过程各操作条件是否合适对设备的稳定与优化 运行也是至关重要，如当反应器温度太低，对苯二甲酸将析出或不溶解， 严重时导致催化剂床堵塞，甚至造成催化剂压碎或Johnshon网压弯等 操作事故。因此，如何确定目前生产状况下最优的操作条件、维护设备 的安全、稳定与优化运行，是生产企业急迫解决的重要问题之一。基于 PTA产品中4-CBA含量的关联模型，可以有效地指导生产调整、优化装 置操作条件，从而实现了设备的维护与优化运行。

近年来软仪表技术在工业中获得了大量成功的应用，解决了许多不 可测关键控制指标的“测量”问题。软仪表技术是通过可测的辅助变量 建立关于不可测主导变量的模型，从而在线估计出实时连续的质量指标 估计值。针对PTA产品中的4-CBA含量模型的高度非线性以及难测量等 特征，本发明采用了基于自适应加权最小二乘支持向量机(Adaptive Weighted Least Square Support Vector Machine Regression)建模 方法，利用支持向量机的结构风险最小化原则、强非线性表达能力、建 立模型具有很好的泛化能力，通过分析样本残差，对每个样本进行权值 分配，提高模型预测性能，建立具有良好性能的PTA产品中的4-CBA含 量模型。

发明内容