專利名稱：反饋和前饋閉環(huán)純度和回收率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二甲苯生產(chǎn)中的純度以及回收率控制，和更具體地本發(fā)明涉及一種高純度對二甲苯的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，用于將對二甲苯從二甲苯異構(gòu)體、乙苯和非芳族烴的混合物中選擇性吸附的連續(xù)分離法是通常的。一般地，該方法使用固體吸附劑，所述固體吸附劑優(yōu)先保留對二甲苯以將對二甲苯與混合物的其它物質(zhì)分離。通常，該固體吸附劑是模擬移動床的形式，其中固體吸附劑的床保持靜止，以及各種物流進入和離開該床的位置則定期移動。通常吸附劑床本身通常是固定子床的繼承。在流體通過該床流動的方向中液體輸入和輸出的位置的變換會模擬固體吸附劑在相反方向的移動。通過通常稱為旋轉(zhuǎn)閥的流體導引裝置來完成液體輸入和輸出的位置的移動，該旋轉(zhuǎn)閥與位于吸附劑子床之間的分布器相結(jié)合而工作。旋轉(zhuǎn)閥通過將液體引入或抽出管線導引到位于吸附劑子床之間的具體分布器來完成輸入和輸出位置的移動。在經(jīng)過規(guī)定的時間之后，該規(guī)定的時間稱為步進時間，旋轉(zhuǎn)閥前進一個指數(shù)并且將液體輸入和輸出再導引至緊鄰且位于之前使用的分布器的下游的分布器。通常將旋轉(zhuǎn)閥每次前進至一個新的閥位置稱為閥步進(valve step)，所有的閥步進都已完成稱為閥循環(huán)。閥循環(huán)中每個閥步進的步進時間是均勻的，和通常是大約60至大約120秒， 比如90秒。典型的方法包括24個吸附劑子床，位于該24個吸附劑子床之間的24個分布器，兩條液體輸入管線，兩條液體輸入管線，以及相關(guān)的沖洗管線。吸附劑系統(tǒng)的主要液體輸入和輸出四種物流原料，提取物，抽余液，和解吸劑組成。每種物流均以具體的流量流入或流出吸附劑系統(tǒng)，和單獨控制每個流量。進入吸附劑系統(tǒng)的原料含有要與原料物流中的其它組分相分離的對二甲苯(PX)，該原料物流典型地含有乙苯(EB)、間二甲苯(MX)、鄰二甲苯(OX)、甲苯、各種C9+芳烴和非芳族烴。進入吸附劑系統(tǒng)的解吸劑含有能夠從吸附劑中將原料組分置換出來的液體。由吸附劑系統(tǒng)中抽出的提取物含有被吸附劑選擇性吸附而被分離的對二甲苯，以及解吸劑液體。由吸附劑系統(tǒng)中中抽出的抽余液含有被吸附劑較少選擇性吸附的其它二甲苯異構(gòu)體、乙苯、非芳族烴，以及解吸劑液體。還可設(shè)置引入到吸附劑系統(tǒng)中和從吸附劑系統(tǒng)抽出的相關(guān)相關(guān)沖洗物流。上述這些沖洗物流在組成及流量上可進行變化，和可以包括但不限于對二甲苯、乙苯、間二甲苯、鄰二甲苯以及解吸劑。沖洗流量通常單獨控制。四種主要物流在整個吸附劑系統(tǒng)中被策略性地間隔開以及將子床分為四個主要區(qū)域，每個區(qū)域?qū)嵤┎煌墓δ?。區(qū)域I含有位于原料輸入和抽余液輸出之間的吸附劑子床，和對二甲苯的選擇性吸附在該區(qū)域中進行。區(qū)域II含有位于提取物輸出和原料輸入之間的吸附劑子床，和除對二甲苯之外的其它組分的解吸在該區(qū)域中進行。區(qū)域III含有位于解吸劑輸入和提取物輸出間的吸附劑子床，和對二甲苯在該區(qū)域中解吸。最后，區(qū)域IV含有位于抽余液輸出和解吸劑輸入之間的吸附劑子床，和該區(qū)域的作用是防止對二甲苯被其它組分所污染。將沖洗物流引入某些主要區(qū)域的子床中和形成次要區(qū)域，該次要區(qū)域受主要區(qū)域流量和較小沖洗流量的影響。兩種其它重要的物流是泵送循環(huán)和推送循環(huán)物流。在典型的對二甲苯分離方法中，由24個子床組成的吸附劑床被分為兩個主要腔室。其中一個腔室含有子床1至12，另一個腔室則含有子床13至24。雖然在功能上吸附劑系統(tǒng)作為一個整體沒有頂部和底部，但每個腔室具有物理意義上的頂部和底部。泵送循環(huán)和推送循環(huán)物流每個均引導離開一個吸附劑床腔室的物理底部的液體流出物備份以再重新進入其它吸附劑床腔室的物理頂部。泵送循環(huán)物流是引導來自第二腔室的物理底部的子床24的流出物以在第一腔室的物理頂部重新進入子床1的物流。推送循環(huán)物流引導來自第一腔室的物理底部的子床12的流出物以在第二腔室的物理頂部重新進入子床13。重要是注意到隨著每次閥步進，泵送循環(huán)物流和推送循環(huán)物流中的組成均會變化，以及在一個閥循環(huán)中兩種物流均順序帶有相應(yīng)于每個閥位置的組成。關(guān)于這個方面參見美國專利US5470480及其中引用的參考文獻。工業(yè)上的常規(guī)實踐是通過在線氣體色譜分析、通過產(chǎn)品物流的離線實驗室分析， 或者通過產(chǎn)品物流的在線氣相色譜以控制對二甲苯模擬移動床分離方法。當通過在線控制時，對泵送循環(huán)物流的在線氣相色譜分析通常需要大約10分鐘，而這個時間要比旋轉(zhuǎn)閥的步進時間要長相當多。因此，僅僅選擇可以進行取樣和分析的閥位置。一般來說，只在區(qū)域 I I和區(qū)域IV進行取樣和分析。這種在線氣相色譜分析過程提供的數(shù)據(jù)可供檢測過程中的擾動，但令人遺憾的是對于分離過程的表現(xiàn)而言，僅僅分析兩個閥位置的組成提供的信息是很有限的。通過使用離線實驗室氣相色譜分析以確定在循環(huán)中每個閥位置取得的泵送循環(huán)流樣品中組分濃度的值，而實現(xiàn)更為詳細的控制。之后將測量得到的濃度相對于其閥位置繪圖，這樣就可得到通常所稱的曲線圖。使用該曲線圖能夠計算對二甲苯的純度和回收率， 以及可在視覺上評定分離過程的優(yōu)化程度。然后還可判斷和實施步進時間及液體物流流量所需的改變。通過這種方式控制分離過程的缺點在于在取樣和分析結(jié)果之間存在時間延遲，而分析結(jié)果用于判斷是否進行改變及進行何種改變，手動收集物流樣品所涉及的勞動， 以及操作員手動收集物流樣品時的個人曝露。由于采用離線分析，時間延遲會達到一天或數(shù)天之長。由于存在上述缺點，精煉業(yè)者通常僅僅不經(jīng)常地進行該過程以判斷分離過程的健康度，比如每隔六個月一次，或分離過程是否存在問題。其它分離方法，比如將油與石蠟分離，已經(jīng)通過分離的純產(chǎn)品中雜質(zhì)的光譜測定來進行控制。例如，加拿大專利申請2050108中公開了在將混合物分離成各組分之后通過光譜測定該混合物中的一種組分，該組分存在于該混合物的另一組分中。使用測量的結(jié)果來控制分離過程以便將純產(chǎn)品中的雜質(zhì)數(shù)量控制到所需值。如上文所述的對二甲苯過程可通過開環(huán)方式來控制，在該方式中操作員根據(jù)產(chǎn)品純度及產(chǎn)品回收率分析器來調(diào)整過程參數(shù)。由于該過程在參數(shù)調(diào)整和最終產(chǎn)品純度和回收率之間存在時間滯后。由于原料流量、原料組成及其它變量中的正常變化，操作員會在目標純度和回收率與實際產(chǎn)品純度和產(chǎn)品回收率之間留下緩沖區(qū)。該緩沖區(qū)需要更多的能量并可能會限制生產(chǎn)。另外的相關(guān)專利申請為U. S. 5，470，482 ；5，457，260 ；6，072，576 ；6，162，644 ； 6，217，774 ；7，192，526 ；以及 U. S.專利申請 20060006113，20070119783。本申請的發(fā)明人最近在2009年5月29日提交的美國專利申請No. 61/182，466中公開了使用預測性模型在帕來克斯(Parex)法中分析儀的用途。如該申請中所公開的，可以構(gòu)建一種能夠自動調(diào)整過程參數(shù)來達到產(chǎn)品純度和回收率目標的過程控制應(yīng)用。在該應(yīng)用也使用分析儀以調(diào)整參數(shù)來矯正任何預測錯誤。由于控制器可降低產(chǎn)品純度和回收率的變化，可以獲得接近具體純度規(guī)格和所需回收率的目標產(chǎn)品。這能夠節(jié)約能源和增加生產(chǎn)量。本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種改進的前饋算法，其包括調(diào)整到如下之一對于原料組成的受控制變量數(shù)值與改進的校正性控制，其自動調(diào)整參數(shù)以降低產(chǎn)品純度中的變化。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種反饋及前饋閉環(huán)純度及回收率控制系統(tǒng)以及系統(tǒng)，比如帕來克斯 Parex單元的運行方法，其使用分析儀以及預測性模型，以提供自動調(diào)整參數(shù)以校正任何預測性錯誤來降低產(chǎn)品純度變化的過程控制系統(tǒng)。測量選自乙苯(EB)、間二甲苯(MX)、鄰二甲苯(OX)、甲苯(TOL)、非芳族烴(NA)、對二乙苯(PDEB)，以及任意C9+材料及其混合物的雜質(zhì)的一種或更多種產(chǎn)品分析儀用于計算目標產(chǎn)品的產(chǎn)品純度，該目標產(chǎn)品在公知的帕來克斯(Parex) 法中為對二甲苯(PX)。分析儀可包括抽余液系統(tǒng)中或抽余液塔系統(tǒng)中的對二甲苯分析儀，和/或原料系統(tǒng)中的對二甲苯分析儀，以便計算產(chǎn)品回收率。在篩選過程中也使用相同或不同的分析儀以預測產(chǎn)品純度。在實施方案中，應(yīng)用輸出到兩個(但不限于兩個)參數(shù)，其調(diào)整篩選操作。在其它優(yōu)選實施方案中，一種或更多種原料純度分析儀組件、原料流量、循環(huán)物組成以及沖洗流流量，它們以前饋的方式中使用來預測篩選操作、產(chǎn)品純度和產(chǎn)品回收率中的變化。應(yīng)用程序調(diào)整如下的篩選參數(shù)基位置篩選系統(tǒng)分析儀、泵送循環(huán)分析儀以及推送循環(huán)分析儀及其組合中的原料位置，前饋變量以及反饋純度及回收率計算。實時(即“當前”)數(shù)值通常通過光譜法來測定。在優(yōu)選實施方案中，對每個閥位置均進行測量，同時也可以對其它閥位置進行測量，或者甚至進行定期或隨機抽取的測量。在前述任意實施方案的優(yōu)選實施方案中，在每次閥步進時均測量一種或更多種溶質(zhì)的濃度數(shù)值，以及將結(jié)果按照閥的相對位置作圖以得到曲線圖，曲線圖可用來產(chǎn)生預測性模型和或?qū)^程進行故障排除。在另一個實施方案中，可使用來自單一步驟的濃度數(shù)值。在前述實施方案的其它實施方案中，可以省略步驟(I)、步驟(II)和步驟(III)中的一個或兩個；以及以下的一個或更多個子例程，步驟(a)到(d)，步驟(e)到(h)，或者步驟(i)到(1)可以省略。如果分析儀(或者多于一個分析)不能得到和/或無論出于什么原因如果系統(tǒng)只有部分能夠運行的情況，這是特別有用的。由于采用許多控制方案，存在為了優(yōu)選的操作而應(yīng)當觀察的工藝約束。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，對于應(yīng)當關(guān)注的任何過程變量可能存在最小和最大值。也可以有關(guān)于工藝參數(shù)變化的變化速率極限，可以存在控制方案多久作出一次參數(shù)調(diào)整的極限，等等。本發(fā)明的控制方案可根據(jù)上述約束進行控制以及可以允許將參數(shù)優(yōu)化至約束極限。控制器中使用的過程值的數(shù)值可以被過濾來使過程參數(shù)的變化變得平滑。應(yīng)設(shè)立過濾算法以最小化正常的信號噪聲而在不損失變量變化中的“真實”信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉可使用的多種過濾技術(shù)。通過以下述詳細說明、優(yōu)選實施方案、實施例以及附加的權(quán)利要求作為參考，本發(fā)明的上述及其它目的，特點和優(yōu)勢會更加明顯。附圖簡要說明

圖1是用于說明而非限制本發(fā)明一個實施方案的示意圖說明。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了一種反饋和前饋閉環(huán)純度和回收率控制系統(tǒng)，以及運行該系統(tǒng)的方法。在實施方案中，對含有模擬移動吸附劑床的對二甲苯分離過程的至少一個特征進行連續(xù)控制的方法。概括而言，特征具有初始值，Vi (或者為方便記為Vi)以及目標值或所需值，Vf (或者為方便記為Vf)。在某些實施方案中，并不必須而且也不需要從目標中選取方差，δ，如在背景技術(shù)部分中代表的現(xiàn)有技術(shù)所建議。在實施方案中，對過程進行操作以使Vi連續(xù)地向Vf移動。系統(tǒng)通過如下方法控制測量在旋轉(zhuǎn)閥循環(huán)的至少一個閥位置在泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中組分的濃度，和確定步進時間以及液體物流流量的數(shù)值中的必須變化，以便采用人工方式或借助于計算機通過應(yīng)用合適的算法以達到特征的目標值。其流量可以調(diào)整的液體物流主要為原料物流、提取物物流、抽余液物流和解吸劑物流，以及區(qū)域流。相關(guān)的沖洗物流的流量也可以調(diào)整。其濃度被測量的組分通常為但不限于，對二甲苯、其它二甲苯異構(gòu)體、乙苯以及非芳族烴。該算法將特征值的變化與步進時間和流量的變化相關(guān)聯(lián)，以及測量在每個閥位置組分濃度的數(shù)值所引起的變化。使用該算法來確定步進時間和流量中要求的變化以得到該特征的新數(shù)值，VN，該數(shù)值優(yōu)選在數(shù)字上更接近目標值。該進程可表示為|vf-vN| ^ IVf-ViI。之后根據(jù)需要對步進時間和流量進行調(diào)整，優(yōu)選采用自動方式，以及根據(jù)需要由操作員或通過自動控制來重復控制過程。需要注意的是，雖然優(yōu)選調(diào)整流量和步進時間，但同時調(diào)整兩者并不是必須的。可以僅調(diào)整流量和仍然控制該特征。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與上述現(xiàn)有技術(shù)中所述的統(tǒng)計控制或增值(delta)控制方案相比，根據(jù)本發(fā)明對于動態(tài)系統(tǒng)(比如帕來克斯Parex)的過程控制得到更好的結(jié)果。該過程控制系統(tǒng)可利用前饋信息的優(yōu)點和做出決定以改變輸出，即使控制參數(shù)的實際值等于該控制參數(shù)的目標。該過程控制系統(tǒng)還充分利用了控制參數(shù)的先前值和/或預期值，即使在控制變量的真實值與控制變量的目標值之間的差值很小或為零。其中評價在控制變量的真實值與目標值之間的差值(增值)以決定控制的輸出的增值控制方案(包括統(tǒng)計控制)并不起作用，這是由于它沒有利用控制變量的先前值和/或預期值。這會導致循環(huán)或遲緩的響應(yīng)。沒有前饋控制的增值控制無法預測到將要發(fā)生的變化，這將導致對真實數(shù)值的控制不良ο在實施方案中也很重要的是要考慮EB、MX和OX的濃度(或者這些物質(zhì)的一些其它特征)。帕來克斯Parex單元將對二甲苯(PX)與乙苯(EB)、間二甲苯(MX)、鄰二甲苯 (OX)以及其它雜質(zhì)分離開來。本發(fā)明發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過與過程控制相結(jié)合，考慮了 EB、MX 和OX的用于控制純度的控制器要優(yōu)于僅控制EB的控制器。這是由于帕來克斯Parex裝置中存在變化，其對于EB的效果相對于MX或OX是不同的。如果僅控制EB，則同時還包括MX 和OX的總純度就會不準，而且效果是協(xié)同的而不僅僅是附加的。被控制的特征通常為對二甲苯產(chǎn)品物流的純度以及對二甲苯從原料物流進入提取物物流中的回收率?？赏ㄟ^測量或計算該特征。優(yōu)選的實施方案是從組分濃度的測量值計算該特征的理論值，這是由于實際的測量會涉及在真實分離以外的位置處引入的變量。 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，上述計算是普通和通常已知的。純度或回收率均可控制，或者兩者可以同時控制，且如前文所述，控制可以是是達到特征的目標值，或者最大化或最小化特征的數(shù)值。泵送循環(huán)和推送循環(huán)物流是實施組分濃度測量的優(yōu)選位置，這是由于隨著旋轉(zhuǎn)閥的每次步進，這些物流帶有對應(yīng)于閥的相對位置的新組成。在一個完整的閥循環(huán)中，上述物流會順序帶有對應(yīng)于閥的每個相對的組成。通常來說，只測量泵送循環(huán)和推送循環(huán)中的一種物流。選擇哪個對于本發(fā)明的成功是不重要的以及可基于方便性來進行選擇。在實施方案中，一旦做出選擇，則選擇的物流要用于至少一次完整的閥循環(huán)。在實施方案中，在泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中測量其組成的組分是計算感興趣的特征所必須的那些。可以通過任何合適的分析技術(shù)來測量泵送循環(huán)和推送循環(huán)物流中組分的濃度。優(yōu)選分析時間要小于旋轉(zhuǎn)閥的步進時間，通常大約60-大約120秒，比如90秒。優(yōu)選的分析技術(shù)是光譜分析。根據(jù)本發(fā)明在泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中組分濃度數(shù)值的光譜測定通過如下方式進行首先測量泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流的吸收光譜、反射光譜或透射光譜，和之后根據(jù)預定算法來計算所述濃度的數(shù)值，所述算法將所述組分的所述濃度與該光光譜相關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)相對于專門對應(yīng)于單一測量區(qū)域測量的光譜儀，比如NIR或中紅外光譜，使用能夠同時利用NIR和中紅外光譜區(qū)域一部分進行單一測量的儀器能夠獲得優(yōu)異的結(jié)果。同時還發(fā)現(xiàn)對于關(guān)鍵的組分通過使用兩種或更多種模型可以獲得優(yōu)異的結(jié)果，對于每種模型采用不同的波長，會產(chǎn)生優(yōu)異的結(jié)果。控制系統(tǒng)優(yōu)選可基于每種模型已優(yōu)化的測量范圍自動選擇合適的模型。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已公開的內(nèi)容可以完成上述內(nèi)容。現(xiàn)有技術(shù)中已公知上述光學測量法，且現(xiàn)有技術(shù)中已公知分析光譜數(shù)據(jù)的多種算法，包括但不限于，具有潛在變量的偏最小二乘法，多元線性回歸法以及主成分回歸法。在實施方案中，開發(fā)回歸模型的優(yōu)選數(shù)學方法是通過使用用記載于US. 5，121，337 中的“受約束主光譜分析”。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可通過查閱參考文獻，比如Martens，H.； Naes, T.通過數(shù)據(jù)壓縮的多變量校準；Williams，P. ；Norris，K. Eds.；農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中的近紅外技術(shù)；Amer. Assoc. Cereal Chemists :St. Paul ；第 4 章，應(yīng)用 NIR 或 FT-IR 光譜法， 來實現(xiàn)關(guān)于多變量分析的優(yōu)化。在實施方案中，光譜分析可在線運行，其中將樣品由泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流自動傳遞到光譜儀；或者光譜分析可以在線上運行，其中將探針直接放置在泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中。在小于一分鐘時間內(nèi)就能獲得數(shù)據(jù)，而在本發(fā)明中這意味著立即且準確地控制特征值的能力。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案在于在每個閥位置測量泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中組分的濃度。如本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的，可以通過重復地進行光譜測量和將光譜平均化來降低光譜測量中的隨機噪音。因此，為了提高測量精度，本發(fā)明實施了如下的情況其中對應(yīng)于給定閥位置的組分濃度組是該閥在該位置的同時進行的重復測量的平均值。多次測量優(yōu)選在動態(tài)流動的泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中進行，使得平均值代表了在閥步進或閥步進中一部分的持續(xù)時間內(nèi)組分的平均濃度。進一步可以理解的是，如果合適的話，在一個閥步進內(nèi)動態(tài)流動物流的測量值可用于確定在閥步進持續(xù)時間內(nèi)組分濃度的曲線圖來代替平均化。也可設(shè)想將包含在合適的樣品池中來自泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流的靜態(tài)樣品進行重復測量并計算平均值。與在閥步進持續(xù)時間內(nèi)的平均值相對照，靜態(tài)測量的結(jié)果對于閥步進中一個點而言將是特定的。對于優(yōu)選實施方案而言，在閥步進中可以進行多少次測量取決于分析儀的速度以及旋轉(zhuǎn)閥的步進時間。例如，如果步進時間為60秒，和光譜分析的測量時間為6秒，則在閥前進之前最多可以進行10次光譜測量。如果在步進時間內(nèi)能夠進行的最大測量數(shù)仍不能提供足夠的精度，則可使用靜態(tài)樣品，且可增加測量的次數(shù)。然而，其導致的結(jié)果就是在這種情況下不是每個閥位置都能得到測量。本發(fā)明的目的在于，需要測量的閥位置數(shù)目小于四個。在每個閥步進測量組分的濃度值的優(yōu)選實施方案中，可以將測量結(jié)果相對于閥的相對位置作圖以生成曲線圖。雖然生成這樣的曲線圖并不是必需的，但是這可以帶來另外的好處。通過檢查曲線圖，操作員能夠獲知故障排除信息，比如是否存在過程擾動，吸附劑已經(jīng)中毒，或吸附劑水化程度是否正確。由于相對于優(yōu)選方式測量的閥位置的數(shù)量逐漸減少，雖然仍可做出曲線圖，但該圖的可用性降低，且其提供的如上文所述信息量也減少。當對于一個閥循環(huán)在泵送循環(huán)或推送循環(huán)物流中組分的濃度值已收集后，使用合適的算法來確定步進時間和/或液體物流流量所需的變化，以便對待控制的特征形成所需的變化。合適的算法可以是任何通常使用的那些，包括線性模型，一階加停滯時間模型，市售的多變量控制器，多元回歸，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模等。自身在本領(lǐng)域公知的許多商業(yè)程序是可得到的?？梢圆捎檬謩臃绞交蚪柚谟嬎銠C應(yīng)用該算法。之后根據(jù)需要來調(diào)整步進時間和液體物流流量。所需的調(diào)整可以為任意組合。例如，可以只調(diào)整一種液體物流的流量，可以調(diào)整所有的物流，或者可以調(diào)整任意的組。此外， 對于每種物流流量所需的調(diào)整的方向及程度可以不同。例如，在一個流量可能大幅增加時， 另一個流量可能會略有下降。同樣，流量調(diào)整的組合可以伴隨著步進時間的調(diào)整?？梢詫⒉竭M時間調(diào)整到更長的時間或調(diào)整到更短的時間。在很多時候，可以將一個變量調(diào)整為新數(shù)值，和由此可以改變其它條件以保持各種工藝條件恒定?？梢酝ㄟ^人工方式或自動方式來進行調(diào)整。優(yōu)選的方法是采用自動方式進行調(diào)整。然后可重復整個控制程序。在已經(jīng)達到了特征的目標數(shù)值或者已經(jīng)將特征值調(diào)整到所需值之后，控制過程可在不進行任何調(diào)整下簡單的繼續(xù)，直到特征值的數(shù)值不在可接受的范圍內(nèi)。另外，可以僅僅定期的重復該過程來監(jiān)測該特征。通過參考圖1可以更好的理解本發(fā)明，其為根據(jù)本發(fā)明的實施方案的示意說明及不應(yīng)被視為限制性的。鑒于所有公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到可以做出多種改進。
圖1為本發(fā)明的實施方案中基本控制結(jié)構(gòu)的示意圖。泵送循環(huán)分析儀控制，純度控制以及回收率控制可以有利地是啟發(fā)式模型基控制器，所述控制器控制(1)最終產(chǎn)品的的純度；(2)帕來克斯Parex法中多種組分的中間等級；以及(3)單元回收率?；谀Ｐ偷目刂破骺梢允腔跇藴誓Ｐ偷目刂破?，其本身是現(xiàn)有技術(shù)中所熟知的。這些控制器輸出帕來克斯Parex法中的操作參數(shù)，比如L2/A(區(qū)域II流量與吸收劑流量之間的比例)和原料流量，A/F(吸附劑/總芳烴原料的比例)，其被下載工藝過程中。該下載會改變帕來克斯 Parex法中的各種流量和計時器。在每個控制控制器和控制器輸出的變量之間存在基于模型的關(guān)系。這種反饋控制邏輯根據(jù)控制器輸出的變量中的變化而使用了目標數(shù)值以及實際的控制器數(shù)值，相對于控制器數(shù)值的預測。例如，如果A/F采用標準步進變化方式而變化，則回收率最終會以一些動態(tài)的方式變化到新數(shù)值。正是A/F中的變化相對于回收率和回收率的動態(tài)情況被用于該模型以預測回收率的結(jié)果。如果回收率的實際值和預測值不相匹配，或者如果回收率的目標值發(fā)生了變化，則對A/F進行調(diào)整以使回收率達到它的目標。如圖1所示，也存在前饋變量，其當被考慮時可以最小化對被控制變量的干擾。例如，如果原料PX發(fā)生了變化，之后泵送循環(huán)分析儀控制器會感應(yīng)到該變化并且采用預測的前饋方式改變L2/A變量，以減小對泵送循環(huán)分析儀數(shù)值的影響。裝置試驗用于確定基于模型的控制器與控制器操作的變量之間的關(guān)系。如上文所解釋，在裝置穩(wěn)定時，對操作的變量(比如A/F)進行步進變化和測量被控制變量(比如回收率)的響應(yīng)。在步進和響應(yīng)之間的數(shù)學關(guān)系用于基于模型的控制器。裝置試驗也可用于確定基于模型的控制器與前饋變量之間的關(guān)系。需要注意的是取決于裝置需要，可以存在另外的控制器，操作的變量和前饋變量。根據(jù)分析儀的類型，泵送循環(huán)物流中的甲苯會干擾EB峰。例如，F(xiàn)TIR能夠“觀測到”甲苯并將其報告為EB，進而提高報告的EB值?；诘絾卧脑蟽?nèi)的甲苯，可對基于 P/A模型的控制器的讀數(shù)做出校正。這樣如果原料中的甲苯發(fā)生了變化，通過簡單的增益來將這種影響從EB讀數(shù)中消除。在圖1所示的方法中，對于某些過程變量存在極限和存在該控制器不應(yīng)當違反的其它約束。圖1中的下載&控制優(yōu)化模塊跟蹤單元約束并且不允許違反那些約束的下載。 該模塊可用來優(yōu)化單元直到一個或更多個工藝約束。如上所述將控制方案中使用的許多信號過濾以便平滑由下載&控制優(yōu)化模塊造成的過程變化。雖然具體說明書及實施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述說明及實施方案僅僅是例舉而非限制。因此，本發(fā)明可以以不同于上述具體說明的方式實行。其中使用的商品名由 符號或 指示，意味著這些名稱受具體的商標權(quán)保護，例如，它們可以為在不同司法管轄區(qū)注冊的商標。本文引用的所有專利、專利申請，實驗程序 (比如ASTM方法，UL方法以及其它)和其它文件完全引入作為參考到這些公開內(nèi)容并不與本發(fā)明以及允許這些引入的所有管轄權(quán)不一致的程度。當多個下限和多個上限在此列出時，從任何下限到任何上限的范圍應(yīng)被考慮。雖然參考示例性實施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變和改進。
權(quán)利要求
1.一種使用模擬移動床從其組成至少含有溶質(zhì)對二甲苯(PX)、鄰二甲苯(OX)、間二甲苯(MX)和乙苯(EB)的物流中分離出溶質(zhì)的方法，該模擬移動床包括多個床以及具有多個輸入及輸出物流，其中每個物流均具有獨立的流量，步進時間，多個閥位置以及泵送循環(huán)和 /或推送循環(huán)物流，所述方法包括使用基于模型的控制與預測性前饋以將所述泵送循環(huán)和 /或推送循環(huán)的特征值，VPAc，控制到所需值VPAf，使用基于模型的控制與預測性前饋以將溶質(zhì)的回收率的特征值VRc控制到所需值VRf，使用基于模型的控制與預測性前饋控制以將產(chǎn)品純度的特征值VPc控制到所需值VPf，所述方法包括步驟(I)、(II)和(III)中的至少一個，分別包含子步驟例程(a)至(d)、(c)至(h)、⑴至(1)(I) (a)由信息確定VPAc，所述信息包括在一個或更多個閥循環(huán)中至少一個閥位置的閥位置改變之后在具體時間在所述泵送循環(huán)和/或推送循環(huán)物流中至少一種所述溶質(zhì)的當前濃度的在線取樣或線上取樣中的至少一種；然后(I) (b)比較VPAc和VPAf ；以及(I) (c)根據(jù)預先確定的基于模型的算法調(diào)整選自該方法中至少一種物流的步進時間和流量中的至少一個參數(shù)，所述算法將特征的當前值的變化與所述至少一個參數(shù)的變化以及VPAf相關(guān)聯(lián)，優(yōu)選包括來自至少一個其它過程變量的前饋動作，更優(yōu)選其中所述至少一個其它變量為用于調(diào)整VPAc值的甲苯濃度，然后在至少一個步驟(a)、步驟(b)和步驟(c) 之后，(I)(d)重復至少一個步驟(a)、步驟(b)和步驟(c)；以及(II)(e)由信息確定VRc，所述信息包括以下的至少一個該方法中至少一種物流中至少一種所述溶質(zhì)的當前濃度的在線取樣、線上取樣、和至少一個流量計；然后(II) (f)比較VRc和VRf ；然后(II) (g)根據(jù)預先確定的算法調(diào)整選自該方法中至少一種物流的步進時間和流量中的至少一個參數(shù)，所述算法將特征的當前值的變化與所述至少一個參數(shù)的變化以及VRf相關(guān)聯(lián)，優(yōu)選包括來自至少一個其它過程變量的前饋動作；然后在至少一個步驟(e)、(f)和(g) 之后；(II)(h)重復至少一個步驟(e)、步驟(f)和步驟(g)；以及(III)(i)由信息確定VPc，所述信息包括以下的至少一個該方法中至少一種物流中至少一種所述溶質(zhì)的當前濃度的在線取樣、線上取樣、和離線取樣；然后(III) (j)比較VPc和VPf ；然后(III) (k)根據(jù)算法調(diào)整選自該方法中至少一種物流的VPAf、步進時間、和流量的至少一種參數(shù)，所述算法將特征的當前值的變化與所述至少一個參數(shù)的變化以及VPf相關(guān)聯(lián)， 優(yōu)選包括來自至少一個其它過程變量的前饋動作；然后(III) (1)重復至少一個步驟(i)、(j)、(k)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟(I)、(II)、和(III)中的至少兩個，其包括所述子例程。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟(I)、(II)、和(III)中的所有三個，其包括所述子例程。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括重復同樣的步驟或多個步驟，其包括所述子例程。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述方法為從所述溶質(zhì)中分離對二甲苯 (PX)的方法。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述方法為Parax 方法。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中工藝約束的數(shù)值通過下載控制器關(guān)注。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述工藝約束包括在下載和可以優(yōu)化多少下載參數(shù)的極限之間的最小時間。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括使用GC分析儀分析所述泵送循環(huán)和/或推送循環(huán)物流。
10.如權(quán)利要求1-8任一項所述的方法，包括使用IR分析儀分析所述泵送循環(huán)和/或推送循環(huán)物流。
全文摘要
提供一種閉環(huán)純度及回收率控制系統(tǒng)，以及操作如帕來克斯Parex單元的二甲苯分離系統(tǒng)的方法。
文檔編號C07C15/073GK102448917SQ201080023113
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月29日
發(fā)明者R·A·莎夫爾, R·L·朗 申請人:?？松梨诨瘜W專利公司