專利名稱：控制乙酸工藝的方法
技術領域：
本公開內容涉及通過il^化甲醇或其可羰基化衍生物而制備乙酸的工 藝的控制，特別涉及在工藝不正常^^作期間和在恢復期間的工藝控制。
背景技術：
在當前所用的乙酸合成工藝中，商業上最適用的一種是如1973年10 月30日授予Paulik等的美國專利No. 3，769，329中教導的用一氧化碳催化
化甲醇。該a&化催化劑包含或溶解或iHtt液體反應介質中或負載
在惰性固體上的銠和含卣助催化劑，例如;^甲烷。銠可以以許多形式中 的任一種引入反應體系內，而活性催化劑復合物內的銠部分的準確性質則 不確定。同樣，卣化物助催化劑的性質并不關鍵。該專利人公開了大量合 適的助催化劑，其中大部分是有tefe化物。最典型且適用地，通過將一氧 化碳氣體連續鼓泡通過其中溶解或懸浮有催化劑的液體反應介質而進行該 反應。
對現有技術中在銠催化劑的存在下將醇羰基化生成比該醇多1個碳原 子的羧酸的工藝的改進公開在共同轉讓的美國專利No. 5，001，259 (1991年 3月19日頒布)、No. 5,026,908 (1991年6月25日頒布)、No. 5,144,068 (1992年9月1日頒布)和1992年7月1日公布的歐洲專利No. EP0 161 874B2中。如其中所/〉開的，乙酸由甲醇或其可a^化衍生物在包含乙酸 甲酯、g化甲烷(特別是碘化甲烷)和以催化有效濃度存在的銠的反應介 質中生成。這些專利公開了可以通過將反應介質中碘離子的特定濃度保 持在作為碘化甲烷或其它有機碘化物存在的碘化物含量以上，以及保持催 化有效量的銠和至少有限濃度的水，即佳反應介質中水濃度非常低，即4 wt %或更低(盡管一般工業方法中水保持為約14- 15wt% )，仍能使g化
反應器的產率和催化劑穩定性保持在意外高的水平。該碘離子作為簡單的
鹽存在，優選碘化鋰。這些專利教導乙酸甲S旨和碘鹽的濃JL^影響特別在反 應劉氐的水^l下使甲醇^S-化生成乙酸的速率的重要械。通過使用較高濃度 的乙酸甲酯和碘鹽，即使氣態>^介質中的水^^#31]約0.1 wt%，如jtW氐以致 可以寬魏筒稱為"有卩l^^"的水，仍獲得了意夕M級的催化劑穩定'I4^^ 器產率。矽卜，所用的^JI介質改善了^^化劑的穩定性，即催化劑耐受沉, 能力，特別是在該工藝的產物回收步驟中。在這些步驟中，為回收乙醆產物而進 行的蒸餾^f主^f走催化劑中的一IU械，而在紐器內絲的環嫂中， 一氧化 a具有對銠穩定化效果的配體。通過引用將美國專利No. 5，001359、 No. 5，026"08和No. 5,144,068結W此。
如任何復雜的化學工藝，上述甲醇n化工藝要求監測和控制許多工 藝條件，例如甲醇和一氧化碳的ii^速率、反應器溫度和壓力、閃蒸器溫 度和壓力、蒸餾條件等。特別地，認真控制工藝條件以確保乙酸產物極度 純，特別是基本不含水、甲醇和丙酸。因此，當這些工藝條件的其中一個 或多個因意外事故，例如一氧化碳供應突然減少、催化劑泵出現故障等而 突然變化時，必須調整生成速率(通常是降低)以確保乙酸產物能繼續滿 足品質恥洛。但是，希望的是在過程擾動后盡可能迅速地回到正常操作條 件。但是，已觀察到采用標準線性控制算法的過程控制器沒有提供從大程 度的過程擾動而充分迅速地恢復，因為這些控制器被調節在"正常"操作 M的窄范圍內，而不是在由于明顯擾動造成的寬范圍內保持控制。特別 地，線性控制器受到限制在于控制器增益(即與某些控制變量相關的目標 條件的偏差程度與利用操縱變量得到的修正控制動作程度之間的關系)固 定而不可變化。增益的例子有熱交換器使得工藝流的溫度發生l度變化所 要求的蒸汽流變化的量。在速率變化過程中，例如擾動，工藝流的組成將 改變，導致影響溫度發生1度變化所要求的蒸汽量變化。由于線性控制器 的這種限制，大多數多變量預測控制器不能夠保持控制，并從大程度的過 程擾動中快速恢復。即使這些控制器基于該工藝的經驗或理論模型運行， 它們控制方案的一個基本假設通常是過程增益(即過程對控制動作的響應
程度)或多或少是線性的。這種假設的結果是對于化學工藝有點不可靠， 特別是目標條件的偏差非常大或許多相關反應同時發生的情況下。這正是 乙g應器中的狀況，其中除了曱醇羰基化以外， 一個曱醇分子可以(可
逆地)與乙酸分子反應形成乙酸甲酯和水；兩個甲醇分子可以反應形成二 甲醚和水；乙酸曱酯也可以直接與一氧化碳和7jc反應形成乙酸。事實上， 結果是甲醇羰基化反應器的過程增益中的至少某些不僅是非線性的，而且 實際上根據工藝條件而改變動作(sign)。在甲醇氟基化工藝發生明顯不 正常操作的過程中，增益尤其不可能恒定，導致線性控制不夠有效。
盡管已發覺基于線性模型的控制器對于乙^應體系存在缺陷，但一 般并不認為采用非線性控制器對于這種應用就適合。直到現在， 一般認為 非線性控制器最好用在其中故意改變過程調定點(例如改變產物等級)并 且目的是使等級之間的過渡時間達到最小的環境中。現有非線性控制應用 集中在其中產物等級頻繁變化的聚合物生產中。這些應用并沒有關注與速
率相關的變化。但是，仍需要能夠響應意外擾動而管理非線性過程以提供 迅速恢復的控制系統。
一種目前可商購的這種系統是ASPEN Technology的系統，其采用兩 個獨立的部件來管理過程擾動。除了用于保持控制直至擾動已解決的動態 控制器以外，ASPEN的解決方案采用獨立的增益調度部件，用來管理返回 到正常操作M。實際上，增益調度器將從異常^Ht返回到正常IH^視為 等級變化，并對這種返回施以一系列幾乎線性的過渡。然而，仍需要將這 些部件集成的控制系統。本公開內容實現了該目的。
發明內容
一方面，本公開內容描述了控制通過g化甲醇或其可n化衍生物 而生成乙酸的工藝的方法，包括監測乙酸的生成速率；響應于工藝條件或 工藝i殳備條件變化而降低該生成速率；在將該生成速率降低之后，將過程 控制在該降^f氐的生成速率下；在所述條件變化已解決之后，升高生成速率， 直至生成速率至少返回到正常操作范圍；其中在降低生成速率、將過程控
制在該降低的生成速率下和升高生成速率直至該生成速率返回到正常操作 范圍的至少一個步驟過程中，通迚基于工藝模型的非線性多變量控制來控 制該工藝。所公開的方法可以在各種條件變化過程中保持控制，這些M
變化包括但不限于下面的一種或多種(a)—氧化碳的可利用性明顯降低； (b)催化劑或原料泵出現故障；(c)加熱或冷卻能力損失；(d)下游提
純塔的溢流；(e)與提純塔相關的一股或多股流中的組成明顯偏離預期值 (例如輕質餾^^塔的頂部水不足或乙酸過量，這可以導致相分離損失)； (f)乙酸產物的儲存容量不足；以及類似變化。該方法也能夠在過渡是計
劃的生成速率或等級變化的情況下保持控制。
另一方面，本公開內容描述了一種通過甲醇g化生成乙酸的方法，
包括利用基于該工藝的非線性模型的多變量非線性預測控制器控制至少該
工藝的反應段和/或該工藝的提純段的步驟。該控制器在正常操作過程中、
的工藝模型來控制該工藝，
附圖簡介
在本發明允許各種修改和可替換形式的同時，已通過附圖中的實施例 示出了具體的實施方案，并且詳細描述于此。但是，應該理解到本發明并 非意在受限于所公開的特定形式.相反，本發明意在涵蓋落在所附權利要 求所限定的本發明范圍內的所有修改、等同和可替換形式。
圖1是適合與本發明使用的M性甲醇裁J^化工藝的示意圖。
圖2是當使用根據本發明一方面的基于非線性模型的控制器時，乙酸 生成速率與包括過程擾動的時段和隨后期望的恢復時段的時間的圖。
圖3是乙酸生成速率與過程擾動后的恢復時段的時間的圖.曲線A表 示操作者管理調節控制后結合基于標準線性模型的控制的響應。曲線B表 示利用才艮據本發明 一方面的基于非線性模型的控制器所得到的改進響應。
說明性實施方案的描述
以下描述本發明的一種或多種說明性實施方案，為清j^見，該說明 書中沒有描述實際實現時的所有特征。當然要認識到，在任何這種實際實 施方案的開發中，必須作出許多特定執行的決定，以實現開發商的特定目 標，例如符合有關系統和有關商業的限制，而這從一種實現方案到另一種 實現方案是變化的。而且，要認識到這種開發的努力可能復雜而耗時，然 而卻是本領域技術人員受益于4^^開內容所做的常規工作，
圖l描繪了生產乙酸的常用甲醇^^化工藝。如美國專利No. 3，769，329 和5,001,259 (通過引用將其結合于此)中所解釋的，該^l&化反應一般這 樣進行如上述，將一氧化碳和包含甲醇和/或其可羰基化衍生物的原料引 入裝有催化劑例如銠或銥催化劑、有M化物例如碘代甲烷和(在銠催化 劑情況下)無機硤化物例如碘化鋰的攪拌反應器中。將反應器排出物閃蒸， 以回收催化劑和無積減化物。這往往在單獨的容器(圖1中未示出)中完 成，并且殘余物從其循環到反應器，頂部產物去經歷另外的提純。將閃蒸 產物經過一系列蒸餾，以通過在"輕餾分"或"分流"塔中脫除未反應的 甲醇、乙酸甲酯和碘代甲烷并將其循環，從而提純乙酸產物；在干燥塔中 脫除水；并且(如果必要)在"重餾分"塔中脫除丙酸、例如巴豆醛的其 它含n化合物和例如琳氏己烷的高級烷基映。已知許多進一步的提純步 驟，例如輕餾分塔的塔頂排出物一般由輕重不同的液相組成，這兩種液相 在傾析容器中分離，并且在返回反應器之前可以分別進行處理(例如脫除 烷烴或乙醛)。 一般公知的是，這種液液相分離如果不能保持，則意味著 存在某些工藝問題；如果不修正，可以明顯損害該工藝的性能。
同樣要理解到，許多其它過程擾動可能要求臨時降低乙酸的生成速率， 直至該問題得到修正。例如，供A^應器的一氧化碳或甲醇的明顯減少則 明確要求降低所述生成速率。不夠明顯的是，催化劑泵出現故障或用于加 熱蒸餾塔的蒸汽損失可能也要求臨時降低速率。提純塔溢流表明反應體系 的組成變化，可能也要求降低速率。作為實踐中的事故，如果乙酸產物可 用的儲存容量不夠，降低速率可能也是必要的。
當過程擾動要求降低乙酸生成速率時，使該速率降低的持續時間達到
最短當然非常重要。如果擾動相對小，則典型的線性多變量預測控制器可
以自動修正它；但是在大擾動情況下，控制器中所提供的預測模型一般沒 有強勁到足以準確計算出所要求的修正動作。特別地，因為這種控制器假 設過程增益是線性的，所以該控制器的輸出變化非常緩慢(并且以恒速)， 以避免過度補償。結果，可能要花費幾小時，或者甚至幾天將乙酸工藝從 嚴重的過程擾動中恢復，甚至在該擾動本身已解決之后。當由于需求高而 裝置在生產能力或接近生產能力下運行時，返回到滿生產能力的過長延遲 可能相當于成百萬美金的利潤損失。
已獲得一定成功的一種可替換方案是"增益調度"。該方案采用有限 數目的區別組控制器調節參數來控制整個工藝操作范圍內的離散、恰當表 征的操作區域。實際上，該方案通過將該工藝再劃分為若干操作區域，過 程增益在這些操作區域內或多或少是線性的，從而解決非線性過程增益。 實現該方案的兩個基^戰是開發多個區別組的控制參數和準確標識操作 區域之間的過》度點。
確保在嚴重的過程擾動期間保持工藝控制也極其重要。為了全部有效， 也許不可能，或者不合適將恢復階段再劃分為多個線性區域。因而，增益-調度系統變得無效。增益-調度系統并不特別適合于管理過程擾動，因為它 們主要設計用來方便兩種操作狀態之間的按計劃過渡，并不適合從操作條 件的意外、明顯的變化中快速恢復。特別地，該增益調度方案對于每種可 能擾動的恢復就有效地要求單獨一組工藝調節^:。比較而言，根據本發
明的基于非線性模型的控制系統僅要求單獨一組控制參數，因為該模型本 身就考慮了工藝擾動。
如上提到的，直至最近，仍認為基于模型的非線性工藝控制不適合用 于復雜的化學工藝，例如甲醇u化，因為存在大量竟爭的反應、過程增 益的復雜行為以及開發適用于實現非線性控制的準確工藝模型的高成本。 但是，本申請人良現基于準確工藝模型的非線性控制可以比增益-調度或類
似方案提供明顯更快的從過程擾動中恢復過來，因為該控制器能夠更好地 正確預測控制器輸出變化對過程的影響。這種更快速恢復相當于獲利增加，
因為工藝更快速地返回到在其最佳生產能力下操作。
這種改進的恢復時間示意性地繪于圖2中，該圖是乙酸生成速率與時 間的通用圖。目標生成速率Rl保持到時間tl，過程擾動(例如一氧化碳 的供應突然減少)要求生成速率在時間t2降到R2直至t3,此時要求速率 降低的條件得到修正。利用根據本發明的基于非線性模型的控制，非線性 多變量控制器使工藝在時間t4返回到生成速率Rl。相反，由于線性多變
量控制器僅在窄的^Mt范圍中運行，所以通常通過線性自動控制與直## 作者控制的組合來管理過程恢復。在這些條件下，該工藝返回到生成速率
Rl會更慢。在根據本發明的基于非線性模型的控制下，控制器能更好地預 測控制器輸出變化的效果，從而允許更快的響應。結果，工藝更快地返回 到穩態。這繪于圖3中，其中利用基于線性模型的控制與直接^Mt者控制 的組合，工藝沿曲線A返回到穩態，在時間t5達到原速率Rl。相反，利 用根據本發明方法的基于非線性模型的控制，工藝沿更陡(即更快)的曲 線B返回到穩態，在時間t4達到原速率Rl。要認識到，當控制系統基于 該工藝的準確非線性模型時，該工藝從過程擾動恢復要快得多。
在各種實施方案中，4fL據本發明的基于非線性模型的控制也可以用于 控制在正修正要求速率降低的條件的時間段，即時間t2和t3之間的工藝。 因為所降低到的生成速率R2可能對于每個單獨類型的過程擾動是唯一的， 并且實際上對于同一過程擾動的每次再現分別是唯一的，所以基于非線性 模型的控制在該修正階段比基于線性模型的控制有益。如果在該時間段使 用基于線性模型的控制，則必須對每種可想到的過程擾動都開發出區別組 的控制參數.類似地，要認識到在各種實施方案中根據本發明的基于非線 性模型的控制也可以用于控制在生成速率正降低的時間段，即時間tl和t2 之間的工藝。
由此，本申請人已發現對于甲醇羰基化工藝，所已知的非線性控制的 缺陷不再比其優點多。特別地，開發完全考慮過程增益的非線性性的預測 模型的高成本被這種模型所允許的更快速返回穩態所帶來的潛在成本節約 抵消。
用于實現多變量非線性控制的合適控制軟件包括PAS， Inc.的Galaxy Nonlinear Control系統。PAS NOVA⑧建模系統或類似軟件包可以用于開 發該系統的第一原理模型。該系統特別適合乙酸工藝，因為它能夠將反應 器中復雜的反應方案以及下游分離工藝進行建模。不像線性模型預測控制 系統，Galaxy系統考慮了工藝的非線性性，以使單獨一組控制器調節械 可以用來管理整個工藝。這與"增益調度"方案根本性不同，在"增益調 度"中根據現工藝條件，執行單獨的若干組控制參數。
本領域4支術人員受益于^^開內容將認識到，對于任何特定的乙酸工 藝，例如控制變量的因變量和例如操縱變量、外部擾動的自變量可能不同。 雖然各種工藝實現方案可能共同具有某些這種因變量和自變量，^L各種 實現方案中也可能存在差異。類似地，對于工藝控制受主要關注的這組增 益對于甲醇g化工藝的各種實現方案將不同。雖然某些增益可能與每種 工藝實現方案都相關，但是可以預料到某些增益僅對于某些工藝實現方案 重要。同樣，對于建模而言，任何增益的重要性會隨工藝而變化。
典型的曱醇^S^化工藝可能具有多達20-25個與目標條件相關的因 變量和多達15 - 20個提^H務正控制的自變量。可以預計到是i午多甲醇n 化工藝所共享的因變量包括一氧化碳供給閥輸出-百分比開度、 一氧化碳 供應流率、反應器冷卻閥輸出-百分比開度、反應器液位、反應器到閃蒸 器的流動閥輸出-百分比開度、催化劑循環流動閥輸出-百分比開度、輕 餾分塔差壓、輕餾分^^頂傾析器重相比重、干燥塔差壓、干燥塔拴制溫 度、千燥塔底段水濃度、千燥塔殘余水濃度、干燥塔蒸汽流動閥輸出和干 燥^頂接收器液位。本領域技術人員受益于^^開內容將認識到，所有 這些因變量可能與某些工藝不相關，并且另外的因變量可能與某些工藝相 關。
可以預計到是許多甲醇羰基化工藝所共享的自變量包括甲醇進料流 率、反應器溫度、反應器到閃蒸器的流率、干燥，制溫度、干燥^頂 接收器到干燥塔的回流流率、干燥^^頂接收器循環到反應器的流率和干 燥*頂接收器壓力。本領域技術人員受益于^/>開內容將認識到，所有
這些自變量可能與某些工藝不相關，并且另外的自變量可能與某些工藝相 關。
鑒于可能與任何特定工藝實現方案相關的因變量和自變量的數目，對 于非線性多變量控制可能考慮的潛在增益的數目潛在是相當大的。如根據 工藝建模可能確定的，可能預計是許多曱醇M化工藝實現方案所共享的
增益(以下表示為自變量:因變量)包括a)干燥塔控制溫度千燥塔殘余 水濃度；b)干燥塔控制溫度干燥塔蒸汽流動閥輸出；c)干燥*頂接 收器壓力干燥塔差壓；d)千燥i^^頂接收器循環到反應器的流率干燥 ^頂接收器液位；e)干燥i^頂接收器到干燥塔的回流流率干燥塔差 壓；f)干燥^頂接收器到干燥塔的回流流率干燥塔控制溫度；g)干 燥^頂接收器到干燥塔的回流流率:干燥塔蒸汽流動閥輸出；h)千燥塔 塔頂接收器到干燥塔的回流流率干燥塔差壓；i)干燥塔壓力干燥塔底 段水濃度；j)干燥塔壓力干燥塔控制溫度；k)干燥塔壓力干燥塔殘余 水濃度；1)干燥塔壓力干燥塔蒸汽流動閥輸出；m)甲醇進料流率一 氧化碳供應流率；n)甲醇進料流率:一氧化碳供給閥輸出-百分比開度；o) 甲醇進料流率干燥塔差壓；p)甲醇i^流率干燥塔薈頂接收器液位； q)甲醇進料流率干燥塔殘余水濃度；r)甲醇進料流率輕餾分塔差壓； s)甲醇，流率輕餾分JI^頂傾析器重相比重；t)甲醇進料流率反應 器冷卻閥輸出-百分比開度；u)甲醇進料流率反應器液位；v)反應器 溫度輕餾分^^頂傾析器重相比重；w)反應器到閃蒸器的流率催化劑 循環流動閥輸出-百分比開度；x)反應器到閃蒸器的流率輕儲分塔差壓； y)反應器到閃蒸器的流率反應器液位；和z)反應器到閃蒸器的流率反 應器到閃蒸器的流動閥輸出-百分比開度.本領域技術人員受益于^^開 內容將認識到，所有這些增益可能與某些工藝的模型不相關，并且另外的 增益可能與某些工藝的才莫型相關。模型中所包括的增益的具體選擇隨工藝 的不同而變化，并且隨許多因素變化，包括但不限于控制目的、控制策略 以及其它實際考慮，例如信號可靠度。確
領域技術人員的常規工作。
在特別優選的實施方案中，基于沖莫型的控制系統還包括實時經濟優化 能力。這種特征允許系統確定并實施相對于原料和設施(例如蒸汽和電) 的成本優化乙酸生成速率的控制改變，以使工藝可以在經濟上最有益的條 件下運行。
為方便更好地理解本發明，下面給出了某些實施方案的某些方面的實 施例。下面的實施例絕不能讀成限制或限定本發明的范圍。
實施例
實施例1
甲醇羰基化工藝，例如圖1中一般示出的，在基于甲醇流率目標生成
速率Rl的穩態條件下以少^^式運行。
在時間tl，該工藝遭遇擾動， 一氧化碳流率降低。在時間t2，該工藝 正在降低的生成速率R2下運行，R2是速率R1的32。/。。此時，使工藝在 由第一原理建模得到的基于多變量非線性模型的控制下。工藝正在時間t2 下運行的條件作為與該工藝擾動之前M件之差或者作為各條件占該工藝 擾動之前(100% )的百分比提供如下
溫度差-12 TO
^^應器壓力94.6%
一氧化碳流率32%
在時間t3， 一氧化碳流率恢復。此時，工藝正在生成速率為速率Rl 的31 %下運行.時間t3下的工藝條件作為與該工藝擾動之前^件之差或 者作為M件占該工藝擾動之前(100% )的百分比提供如下
溫度差-20 "C
反應器壓力100%
一氧化碳流率31%
將該工藝保持在基于多變量非線性模型的控制下，以使工藝返回到前 面與目標生成速率R1相關的穩態條件下，這在時間t4實現。在時間t4，
工藝條件作為與該工藝擾動之前4^Hf之差或者作為各條件占該工藝擾動 之前(100% )的百分比提供如下
溫度差<1匸
反應器壓力100%
一氧化碳流率100%
根據該實施例從降低的生成速率R2的恢復示于圖2中和圖3中的曲 線B。
時間t2、 t3和t4下的反應介質的本體組成，包括但不限于碘代甲烷和 乙酸甲酯的含量，與該工藝擾動之前的那些含量基本沒有變化，這證明了 基于多變量非線性模型的控制使乙酸工藝在擾動后有效地返回目標生成速 率的能力。
對比實施例2
如實施例1所idi^行甲醇a^化工藝，不同之處在于在時間t3，使 該工藝在操作者管理調節控制和基于多變量線性模型的控制組合下，以使 工藝返回到與目標生成速率Rl相關的先前穩態條件下，這在時間t5實現。 根據該對比實施例從降低的生成速率R2的恢復示于圖3中的曲線A。
因此，本發明令人滿意地適合實現所述目的，獲得所提到的以及其所 固有的結果和優點，雖然參照本發明示例性實施方案描繪并描述本發明， 但這種參照并非意味著限制本發明，并且不要臆測這種限制。如相關領域 的普通技術人員受益于4^>開內容想到的，本發明在形式和功能上能夠進 行大量修改、替換和等同，例如，本發明并不限于用銠作催化劑的工藝的 應用。本發明可以用于使用其它催化劑體系的系統，包括使用銥的工藝。 所繪和所述的本發明實施方案僅是示例性的，不能窮盡本發明的范圍。因 此，本發明意在僅由所附權利要求的精神和范圍(全面想到了各方面的等 同方案)限定。
權利要求
1.一種控制通過羰基化甲醇或其可羰基化衍生物生成乙酸的工藝的方法，包括如下步驟監測乙酸的生成速率；響應于工藝條件或工藝設備條件的變化而降低所述生成速率；在將該生成速率降低之后，將所述工藝控制在該降低的生成速率下；以及在所述條件變化已解決之后，升高生成速率，直至生成速率至少返回到正常操作范圍；其中在降低生成速率、將所述工藝控制在該降低的生成速率下和升高生成速率直至該生成速率返回到正常操作范圍的至少一個步驟過程中，通過基于該工藝的模型的非線性多變量控制來控制該工藝。
2. 如權利要求l所述的方法，其中所述工藝模型包括所述工藝的至少 反應段的動態模型。
3. 如權利要求l所述的方法，其中所述工藝模型包括所述工藝的至少 提純段的動態模型。
4. 如權利要求l所述的方法，其中所述工藝模型包括所述工藝的至少 反應段的笫一原理模型。
5. 如權利要求l所述的方法，其中所述工藝模型包括所述工藝的至少 提純段的第一原理模型。
6. 如權利要求1所述的方法，其中所述條件變化選自(a) —氧化碳 的可利用性明顯降4氐；(b)催化劑泵出現故障；(c)加熱或冷卻能力損 失；(d)下游提純塔的溢流；(e)與提純塔相關的一股或多股流中的組 成明顯偏離期望值；(f)乙酸產物的儲存容量不足；以及它們的組合。
7. 如權利要求l所述的方法，還包括當所述生成速率在正常^Mt范圍 內時基于所述工藝才莫型連續地優化工藝條件的步驟。
8. 如權利要求7所述的方法，其中所述優化步驟平衡與生成速率的上 升或下降有關的經濟值和與所^率的上升或下降有關的原料和能源的成 本變化。
9. 一種通過甲醇g化生成乙酸的工藝，包括利用基于該工藝的第一 原理模型的多變量非線性預測控制器控制至少該工藝的反應段的步驟，其 中所述控制器采用相同工藝模型來控制正常操作期間、工藝擾動狀態期間 和所述擾動已解決之后的恢復期間的過程。
10. 如權利要求9所述的工藝，其中所述工藝擾動狀態包括(a)—氧 化碳的可利用性明顯降低；(b)催化劑或原料泵出現故障；(c)加熱或 冷卻能力損失；(d)下游提純塔的溢流；(e)與提純塔相關的一股或多 股流中的組成明顯偏離期望值；(f)乙酸產物的儲存容量不足；以及它們 的組合中的一種或多種。
11. 如權利要求9所述的工藝，還包括當所述工藝在正常操作范圍內 操作時使用基于所迷工藝的模型連續地優化工藝條件的控制器的步驟。
12. 如權利要求ll所述的工藝，其中所述優化步驟平衡與乙酸生成速 率的上升或下降有關的經濟值和與所^率的上升或下降有關的原料和能 源有關的成本變化。
13. 如權利要求1所述的方法，其中至少在控制降低的生成速率下的 工藝的步驟期間，通過基于所述工藝的模型的非線性多變量控制來控制所 述工藝。
14. 如權利要求1所述的方法，其中至少在升高生成速率直至生成速 率返回正常操作范圍的步驟期間，通辻基于所述工藝的模型的非線性多變 量控制來控制所述工藝。
15. —種控制通過皿化甲醇生成乙酸的工藝的方法，包括如下步驟 監測乙酸的生成速率；響應于工藝條件或工藝設M件的變化而降低所述生成速率； 在將該生成速率降低之后，通過基于所述工藝的模型的非線性多變量 控制來控制所述工藝；在所述條件變化已解決之后，升高生成速率；以及 保持基于所述工藝的模型的非線性多變量控制，至少到所述生成速率 返回到正常操作范圍。
全文摘要
本發明公開了一種控制甲醇羰基化生成乙酸的工藝的方法。該方法包括如下步驟監測乙酸的生成速率；響應于工藝條件或工藝設備條件變化而降低該生成速率；在將該生成速率降低之后，將過程控制在該降低的生成速率下；在所述條件變化已解決之后，升高生成速率，直至生成速率至少返回到正常操作范圍；其中在降低生成速率、將過程控制在該降低的生成速率下和升高生成速率直至該生成速率返回到正常操作范圍的至少一個步驟過程中，通過基于過程模型的非線性多變量控制來控制該工藝。還公開了一種生成乙酸的工藝，其中利用基于該工藝非線性模型的多變量非線性預測控制器控制至少該工藝的反應段。所述工藝的控制在正常操作期間、工藝擾動狀態期間和所述擾動已解決之后的恢復期間基于相同的模型。
文檔編號C07C51/00GK101116039SQ200680004413
公開日2008年1月30日 申請日期2006年2月7日 優先權日2005年2月8日
發明者J·M·卡伍德, L-K·劉, S·U·庫爾卡尼 申請人:塞拉尼斯國際公司