背景

用于丙烯腈的回收和凈化系統(tǒng)為已知的，參見例如美國專利號4,234,510；3,936,360；3,885,928；3,433,822；和3,399,120。通常，丙烯、氨和空氣在具有氨氧化催化劑的蒸氣相中反應(yīng)。蒸汽狀的反應(yīng)器流出物然后通至驟冷系統(tǒng)中，其中反應(yīng)器流出物直接與含水驟冷液(通常為水)接觸。該驟冷去除未反應(yīng)的氨和重聚合物。驟冷氣體然后行進(jìn)至吸收塔。

在吸收器中，氣體直接與吸收液（也通常為水）接觸。水、丙烯腈、乙腈、HCN和相關(guān)的雜質(zhì)留在吸收器底部的含水溶液中。惰性氣體從吸收器頂部去除。然后，含水溶液行進(jìn)至回收塔。該塔通過萃取蒸餾從所述含水溶液中去除乙腈。

在丙烯腈制造過程中，回收塔在從包含丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈、水和其它不需要的雜質(zhì)的富水中回收粗丙烯腈中起到關(guān)鍵作用，所述雜質(zhì)在反應(yīng)器中的氨氧化過程期間產(chǎn)生。萃取蒸餾的方法用于回收塔以分離丙烯腈和乙腈，其具有非常接近的沸點(diǎn)。溶劑水添加在塔的頂部以促進(jìn)萃取蒸餾。乙腈和其它重雜質(zhì)隨著溶劑水在塔中強(qiáng)制下降，然而，HCN和丙烯腈-水共沸物從塔頂部回收作為粗丙烯腈。然后，粗丙烯腈在純化區(qū)段進(jìn)一步處理以回收純的丙烯腈。塔的底部區(qū)段用于回收粗乙腈，通過汽提過程使用回收塔的再沸器中的蒸汽。

塔從富水中回收粗丙烯腈的操作性能取決于多個過程參數(shù)，例如，添加的溶劑水的量，溶劑水的溫度，用于再沸器的蒸汽的量，和富水的溫度。所有這些變量對塔的塔頂組合物以及塔負(fù)荷具有強(qiáng)烈的影響。過程變量之間的關(guān)系的這種多變量性質(zhì)造成了適當(dāng)?shù)乜刂脐P(guān)鍵變量并優(yōu)化它們的問題。傳統(tǒng)的控制方法(例如PID控制)引起變量中的顯著變動并導(dǎo)致并非最優(yōu)的塔性能。優(yōu)化塔性能對節(jié)省蒸汽使用量和提高設(shè)備處理量是非常重要的。例如，使用過量的溶劑水確實(shí)減少雜質(zhì)的量，例如在回收的粗丙烯腈中噁唑和乙腈的量，但是增加了塔的負(fù)荷，因此增加了蒸汽使用量。這減少了塔處理更多富水的能力，其減少了總體設(shè)備處理量。另一方面，較少的溶劑水增加了雜質(zhì)的量以及在粗丙烯腈中乙腈的量。過量的這些雜質(zhì)最后處于最終產(chǎn)品中，導(dǎo)致不符合丙烯腈產(chǎn)品規(guī)格需求。

概述

萃取蒸餾方法包括提供包括丙烯腈和乙腈的混合物到至少一個蒸餾塔中；將包括丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供塔頂流和側(cè)流。所述方法包括在塔頂流中保持約0.05重量%或更少的乙腈和在側(cè)流中保持約0.5重量%或更少的丙烯腈。

萃取蒸餾方法包括向至少一個蒸餾塔提供包括丙烯腈和乙腈的混合物；將包括丙烯腈和乙腈的所述混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；和將丙烯腈-水共沸混合物與乙腈分離以提供塔頂流和側(cè)流。所述方法包括使用添加到蒸餾塔的含水溶劑流以及蒸餾塔的溫度來控制塔頂流雜質(zhì)和側(cè)流雜質(zhì)。

萃取蒸餾塔控制方法包括提供包括丙烯腈和乙腈的混合物到至少一個蒸餾塔中；將包括丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供塔頂流和側(cè)流；和控制塔頂流中乙腈的量和側(cè)流中丙烯腈的量，使用高級過程控制器基于模型預(yù)測控制來確定對于操作變量的同步控制行動以便優(yōu)化至少一組參數(shù)，同時控制至少一組受控變量。在這方面，操作變量組包括添加到蒸餾塔的含水溶劑的量和蒸餾塔溫度，和受控變量組包括塔頂中乙腈的量和側(cè)流中丙烯腈的量。至少一組受控變量的控制包括控制添加到所述蒸餾塔的含水溶劑的量和所述蒸餾塔的溫度。

附圖簡述

所述方法的以上及其他方面、若干方面的特征和優(yōu)點(diǎn)從以下附圖中將更加顯而易見。

圖1提供了回收塔的總體視圖。

圖2說明了回收塔的另一個視圖。

圖3說明了包括乙腈濃縮區(qū)域的回收塔；和

圖4說明了回收塔溫度分布。

在附圖的數(shù)個視圖由始至終，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表明相應(yīng)的組件。技術(shù)人員應(yīng)理解，在附圖中的元件為簡單和清晰起見說明，和無需按比例描繪。例如，在附圖中的一些元件的尺寸相對于其它元件可放大以幫助改善不同方面的理解。此外，在商業(yè)可行方面是有用或必需的通用但易于理解的元件通常不描繪以有利于這些不同方面更不受阻礙的觀察。

詳述

以下描述不應(yīng)理解為限制意義，但是僅為了描述示例性的實(shí)施方案的通用原理而進(jìn)行。本發(fā)明的范圍應(yīng)參考權(quán)利要求限定。

回收塔

任何類型的回收塔可與本發(fā)明方法結(jié)合使用。若干類型的回收塔配置在本文中描述為實(shí)施例。

從乙腈分離丙烯腈的常規(guī)方法顯示在圖1中。如圖1所示，進(jìn)料流1從丙烯腈吸收器(未顯示)發(fā)送至第一塔10。進(jìn)料流1通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水?；緹o乙腈的水流2從第二塔20的底部或附近再循環(huán)至第一塔10的上部，以便促進(jìn)通過萃取蒸餾乙腈與丙烯腈和HCN分離。包含來自進(jìn)料1的丙烯腈、HCN和一部分水的流3從第一塔10的頂部去除。包含水和乙腈的液體流4作為進(jìn)料從第一塔10的底部發(fā)送至第二塔20。蒸氣流5從第二塔20發(fā)送至第一塔10以提供在第一塔10中蒸餾所需的熱量。蒸汽側(cè)流4v向上移動至第二塔20且包括乙腈。包含乙腈、水和少量丙烯腈和HCN的粗乙腈流6從第二塔20的頂部去除。剩余的水流7基本無丙烯腈、HCN和乙腈且不作為水流2再循環(huán)回到第一塔10，其在第二塔20的底部或附近排出第二塔20。

用于從粗乙腈分離丙烯腈的另一個常規(guī)方法顯示在圖2中。如圖2所示，進(jìn)料流101從丙烯腈吸收器(未顯示)發(fā)送至塔110。進(jìn)料流101通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水?；緹o乙腈的底部流102從塔110的底部或附近再循環(huán)至塔110的頂部，以促進(jìn)通過萃取蒸餾從丙烯腈和HCN中分離乙腈。底部流102中未再循環(huán)至塔110頂部的的部分作為流107排出塔110。包含來自進(jìn)料流101的丙烯腈、HCN和一部分水的塔頂流103從塔110頂部去除。蒸汽側(cè)流5v向上移動至塔110且含水和乙腈的側(cè)流104(對應(yīng)于圖1中的4v)從塔110去除。

回收塔的另一個實(shí)例顯示在圖3中。在這方面，設(shè)備300包括塔310。塔310包括頂部區(qū)段330、中部區(qū)段340和底部區(qū)段350。單一塔310的中部區(qū)段340可配置用以接收進(jìn)料流301。在一個方面，塔包括頂部區(qū)段和中部區(qū)段，且中部區(qū)段與頂部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個方面，塔包括中部區(qū)段和底部區(qū)段，且底部區(qū)段與中部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個方面，塔包括頂部區(qū)段和底部區(qū)段，且底部區(qū)段與頂部區(qū)段的直徑之比為約0.8-約1.2，在另一方面，約0.9-約1.1，在另一方面，約1.5-約2.5，在另一方面，約1.75-約2.25，和在另一方面，約1.8-約2。在一個方面，頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段各自為回收塔高度的約25-約40%(切線:切線(tangent to tangent))。

如圖3所示，包含丙烯腈、HCN和水的塔頂流303從塔310的頂部去除。塔頂流303發(fā)送至潷析器501。在這方面，所述方法包括將潷析器容量保持在潷析器日平均容量的約50-約70%。在另一方面，所述方法包括將潷析器容量保持在潷析器日平均容量的約50-約60%，在另一方面，約55-約70%，和在另一方面，約55-約60重量%。在另一方面，來自潷析器的有機(jī)流為提供至塔的丙烯腈和乙腈混合物體積的約6-約11%。在另一方面，來自潷析器的有機(jī)流為約6-約10%，在另一方面，約8-約10%，和在另一方面，約8.75-約10%。

進(jìn)一步如圖3所示，回收塔可包括粗乙腈濃縮區(qū)域342。粗乙腈濃縮區(qū)域342包括內(nèi)部垂直擋板344。粗乙腈濃縮區(qū)域可包括多個塔板。所述塔板位于塔的不同高度，和各個塔板包括延伸跨越粗乙腈濃縮區(qū)域342橫截面的水平面。粗乙腈區(qū)域342包括上出口，其配置用以允許側(cè)流306流出塔310的粗乙腈濃縮區(qū)域342。蒸汽可沿?fù)醢?44的任一側(cè)作為流304或蒸氣流5v向上流動。底部流302中未再循環(huán)至塔310頂部的部分作為流307排出。

回收塔可包括頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段。在一個方面，頂部區(qū)段、中部區(qū)段和底部區(qū)段各自為回收塔高度的約25-約40%(切線:切線)。各回收塔部分可進(jìn)一步分成多個部分。例如，回收塔的中部區(qū)段包括頂部部分、中部部分和底部部分。在這方面，頂部部分、中部部分和底部部分各自為所述回收塔中部區(qū)段高度的約25-約40%。在另一方面，所述回收塔的頂部區(qū)段包括頂部部分和底部部分，其各自為所述回收塔頂部區(qū)段高度的約40-約60%。在另一方面，所述回收塔的底部區(qū)段包括頂部部分和底部部分，其各自為所述回收塔底部區(qū)段高度的約40-約60%。

在另一方面，回收塔可包括約80-約120個塔板，和在另一方面，約80-約100個塔板。在回收塔中的所述多個塔板包括塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段。在這方面，塔板的頂部區(qū)段、塔板的中部區(qū)段和塔板的底部區(qū)段各自為所述回收塔中塔板總數(shù)的約25-約40%。

所述回收塔的塔板頂部區(qū)段包括塔板的頂部部分和塔板的底部部分，其各自為所述回收塔的塔板頂部區(qū)段塔板總數(shù)的約40-約60%。塔板的中部區(qū)段包括塔板的頂部部分、塔板的中部部分和塔板的底部部分。塔板的頂部部分、塔板的中部部分和塔板的底部部分各自為所述回收塔的塔板中部區(qū)段塔板總數(shù)的約25-約40%。所述回收塔的塔板的底部區(qū)段包括塔板的頂部部分和塔板的底部部分，其各自為所述回收塔的塔板底部區(qū)段塔板總數(shù)的約40-約60%。

回收塔操作

提供至回收塔的進(jìn)料流通常含有丙烯腈、氰化氫(HCN)、乙腈和水(在圖1中顯示為進(jìn)料流1，在圖2中顯示為進(jìn)料流101，和在圖3中顯示為進(jìn)料流301)。在這方面，提供至回收塔的進(jìn)料流包括約2-約10重量%的丙烯腈，在另一方面，約3-約7重量%，和在另一方面，約4-約6重量%的丙烯腈。混合物還包括乙腈，其量為約0.1-約0.3重量%的乙腈，和在另一方面，約0.15-約0.25重量%的乙腈?；旌衔镞€可包括其它成分，例如，較少量的丙烯醛和/或噁唑。提供至回收塔的進(jìn)料流具有約162℉(72.2℃)-約175℉(79.4℃)的溫度，在另一方面，約165℉(73.8℃)-約167℉(75℃)，在另一方面，約165℉(73.8℃)-約166℉(74.4℃)，和在另一方面，約166℉(74.4℃)-約167℉(75℃)。

含水溶劑，其可為溶劑水，在塔的頂部部分進(jìn)入回收塔(在圖1中顯示為為水流2，在圖2中顯示為水流102和在圖3中顯示為水流302)。引入至回收塔頂部的溶劑水跨越塔板沿塔向下流動，當(dāng)其移動至回收塔的底部時冷凝和提取乙腈。當(dāng)液體下降跨越回收塔中的塔板至塔底時，來自汽提器的熱蒸汽和從新鮮蒸汽增加的熱量沿塔向上移動通過塔板孔，使得與其上的液體密切接觸。在液體和蒸汽運(yùn)輸之間發(fā)生傳熱并趨向于將全部有機(jī)物(除了乙腈)向上移動至塔頂。進(jìn)入回收塔的含水溶劑的溫度可為約102℉(38.8℃)-約128℉(53.3℃)，在另一方面，約102℉(38.8℃)-約108℉(42.2℃)，在另一方面，約116℉(46.6℃)-約128℉(53.3℃)，和在另一方面，約105℉(40.5℃)-約106℉(41.1℃)。

通過回收塔(在圖1中顯示為流3，在圖2中顯示為流103，和在圖3中顯示為流303)產(chǎn)生的塔頂流可包括來自進(jìn)料流的丙烯腈、HCN和一部分水。在一個方面，在塔頂流中噁唑的濃度保持在約30ppm或更少，在另一方面，約25ppm或更少，在另一方面，約15ppm或更少，在另一方面，約30-約0.5ppm，在另一方面，約30-約0.5ppm，在另一方面，約25-約0.5ppm，在另一方面，約25-約5ppm，在另一方面，約15-約0.5ppm，和在另一方面，約15-約5ppm。

回收塔可提供包括水和乙腈的蒸汽側(cè)流，其基本無丙烯腈和HCN(在圖2中顯示為流104，和在圖3中顯示為流304)。在一個方面，以MSCFH計的(MSCFH-百萬標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(28320m³/hr))側(cè)流流量與以美制加侖/分鐘(0.0038m³/hr)計的塔進(jìn)料（包括丙烯腈和乙腈的混合物）之比約為0.1-約0.3，在另一方面，約0.1-約0.2125，在另一方面，約0.1-約0.2，在另一方面，約0.2-約0.225，和在另一方面，約0.2-約0.2125。在另一方面，在側(cè)流中HCN保持在約2重量%或更少的濃度，在另一方面，約1重量%或更少，在另一方面，約0.5重量%或更少，在另一方面，約2-約0.1重量%，和在另一方面，約1-約0.1重量%。

回收塔還可提供底部流(在圖1中顯示為底部流2，在圖2中顯示為底部流102，和在圖3中顯示為底部流302)，其由回收塔的底部部分離開。底部流的至少一部分可再循環(huán)回到回收塔的頂部部分。加熱回收塔的已知方法包括，例如，蒸汽、蒸汽加熱再沸器和/或與其它過程流換熱。

在一個方面，所述方法包括控制流速，以使得含水溶劑流速與包括丙烯腈和乙腈的混合物流速之比為約1:2-約1:1.6。所述方法可還包括控制流速，以提供約1:1.25-約1:1.7的側(cè)流流速與包括丙烯腈和乙腈的混合物流速之比。在另一方面，塔具有約16psid(磅/平方英寸差值(110.32kPa))或更少的壓降，和在另一方面，約12psid(82.7kPa)或更少。在這方面，psid代表塔的頂部和底部之間的壓差。

溫度控制

圖4描述了回收塔操作的溫度分布。在圖4中描述的合適的溫度控制和溫度分布對于適合的塔操作來說是重要的。溫度分布中的變化，如圖4中虛線所示，可受到以下變化的組合的影響，包括溶劑水和進(jìn)料溫度，溶劑水速率和蒸汽速率。塔壓力也會改變分布。

在曲線上點(diǎn)“A”以上的變化主要是由于組成和壓力的變化。點(diǎn)“A”以上的溫度變化不是關(guān)鍵的，但塔頂溫度應(yīng)保持盡可能低以使得去往塔頂?shù)膰f唑、乙腈、丙酮和水的量最小化。點(diǎn)“B”以下的溫度變化主要是由于塔板的壓力變化，因?yàn)樵谠搮^(qū)段中組成大部分為水。

回收塔的溫度控制包括已知的溫度控制系統(tǒng)，其可包括再沸器和換熱器。在一個方面，在回收塔底部產(chǎn)生必要的沸騰所需的熱負(fù)荷可通過在任何常規(guī)再沸騰設(shè)備內(nèi)的傳熱來提供。常規(guī)再沸器可包括殼-管式換熱器的一些變體。再沸器構(gòu)造的一些實(shí)例包括釜、熱虹吸、壓力環(huán)流、束式加熱棒、水平、垂直和下降膜。在一個方面，所述方法包括通過在回收塔的底部或附近去除液體以及在熱虹吸式再沸器中交換液體來控制溫度。在這方面，來自熱虹吸式再沸器的流出物返回至回收塔。新鮮蒸汽可注入以補(bǔ)充或替代回收塔所需的熱負(fù)荷。在另一方面，所述方法包括通過兩個并聯(lián)的垂直熱虹吸再沸器，使用源自渦輪排氣的增壓蒸汽使回收塔再沸騰。

在一個方面，回收塔溫度保持如下：

所述回收塔的中部區(qū)段的頂部部分保持在約65-約85℃的溫度下，和在另一方面，約70-約80℃；

所述回收塔的中部區(qū)段的底部部分保持在約100-約120℃，和在另一方面，約105-約115℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分保持在約55-約80℃，和在另一方面，約60-約75℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的頂部部分和底部部分具有約0-約20℃的溫差，和在另一方面，約5-約15℃；

所述回收塔的底部區(qū)段的底部部分保持在約105-約125℃，和在另一方面，約110-約120℃；和

所述回收塔的底部區(qū)段的頂部部分和底部部分具有約0-約15℃的溫差，和在另一方面，約7-約13℃。

在另一方面，回收塔溫度保持如下：

所述回收塔的中部區(qū)段的塔板的頂部部分保持在約65-約85℃的溫度下，和在另一方面，約70-約80℃；

所述回收塔的中部區(qū)段的塔板的底部部分保持在約100-約120℃，和在另一方面，約105-約115℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的塔板的頂部部分保持在約55-約80℃，和在另一方面，約60-約75℃；

所述回收塔的頂部區(qū)段的塔板的頂部部分和塔板的底部部分具有約0-約20℃的溫差，和在另一方面，約5-約15℃；

所述回收塔的底部區(qū)段的塔板的底部部分保持在約105-約125℃，和在另一方面，約110-約120℃；和

所述回收塔的底部區(qū)段的塔板的頂部部分和塔板的底部部分具有約0-約15℃的溫差，和在另一方面，約7-約13℃。

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫度控制如下：

在一個方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約35%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約50%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約75%或更大；

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約75%；和

在另一方面，回收塔的中部區(qū)段的溫降為回收塔頂部塔板與底部塔板溫降的約80%。

回收塔的溫度控制提供了具有以下組成的塔頂流、底部流和側(cè)流：

塔頂流，其包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少的乙腈，在另一方面，約0.03重量%或更少的乙腈，和在另一方面，約0.01重量%或更少的乙腈；

塔頂流，其包括約70重量%-約90重量%的丙烯腈，和在另一方面，約75-約85重量%的丙烯腈；

底部流，其包括約0-約0.0075重量%的乙腈，在另一方面，約0.0025-約0.007重量%的乙腈，和在另一方面，約0.0025-約0.005重量%的乙腈；和

側(cè)流，其包括約5-約70重量%的乙腈，在另一方面，約5-約50重量%的乙腈，和在另一方面，約6-約12重量%的乙腈。

操作回收塔的方法，所述方法包含向回收塔中的控制塔板提供約100-約105℃的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，控制塔板位于回收塔的中部區(qū)段。所述方法還包括在回收塔頂部區(qū)段提供約100℃或更少的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔，在另一方面，回收塔的頂部區(qū)段為約70-約90℃，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，進(jìn)料流包括有機(jī)物。有機(jī)物可包括丙烯腈、甲基丙烯腈、乙腈和它們的混合物。

在提供所說明的溫度之后，所述方法包括將丙烯腈和乙腈的混合物提供至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。所述方法提供了包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

在另一方面，操作回收塔的方法包括在回收塔頂部區(qū)段提供約100℃或更少的溫度，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。在這方面，回收塔的頂部區(qū)段為約70-約90℃，然后將進(jìn)料流引入至回收塔。

在提供所說明的溫度之后，所述方法包括將丙烯腈和乙腈的混合物提供至回收塔；將丙烯腈和乙腈的混合物與含水溶劑接觸以提供丙烯腈-水共沸物；將丙烯腈-水共沸物與乙腈分離以提供包括丙烯腈-水共沸物和約0.05重量%或更少乙腈的塔頂流。所述方法提供了包括約0-約0.0075重量%乙腈的底部流，和包括約5-約70重量%乙腈的側(cè)流。

高級過程控制

丙烯腈和乙腈混合物的萃取蒸餾過程的一個目標(biāo)包括減少塔頂流中和側(cè)流中的雜質(zhì)。在第一控制方面，雜質(zhì)水平的控制包括添加到回收塔的水的量和塔溫。在另一個控制方面，控制包括潷析器中材料水平或量以及跨回收塔的壓降。其它控制可包括塔頂流中噁唑雜質(zhì)的水平、側(cè)流中HCN的水平、溶劑水與富水流量之比，和側(cè)流與富水流量之比。

在一個方面，過程控制包括使用高級過程控制器，其基于模型預(yù)測控制來確定操作變量組的同步控制行動，以便優(yōu)化至少一組參數(shù)同時控制至少一組受控變量。在這方面，操作變量組可包括添加到蒸餾塔的含水溶劑的量，和蒸餾塔溫度。受控變量組可包括塔頂中乙腈的量和側(cè)流中丙烯腈的量。受控變量組可還包括潷析器水平和/或蒸餾塔壓降。在另一方面，受控變量還包括以下參數(shù)，其包括塔頂物中的噁唑水平，含水溶劑流速與包括丙烯腈和乙腈的混合物流速之比，側(cè)流流速與包括丙烯腈和乙腈的混合物流速之比，和它們的混合物。

如本文所用，術(shù)語“操作變量”是指通過高級過程控制器調(diào)節(jié)的變量。術(shù)語“受控變量”是指通過高級過程控制器保持在預(yù)定值(設(shè)定點(diǎn))或預(yù)定范圍(設(shè)定范圍)之內(nèi)的變量?！皟?yōu)化變量”是指將所述變量最大化或最小化和將變量保持在預(yù)定值。

模型預(yù)測控制的一方面為使用模型和受控變量的可得測量結(jié)果來預(yù)測未來過程行為?？刂破鬏敵鼋?jīng)計算以便優(yōu)化性能指數(shù)，其為預(yù)測誤差和計算的未來控制行為的線性或二次函數(shù)。在各個取樣瞬時，重復(fù)控制計算和基于當(dāng)前測量結(jié)果更新預(yù)測。在這方面，適合的模型為包括一組經(jīng)驗(yàn)階躍-響應(yīng)模型的模型，其表達(dá)操作變量對于受控變量上的階躍-響應(yīng)影響。

待優(yōu)化參數(shù)的最佳值可由單獨(dú)的優(yōu)化步驟獲得，或待優(yōu)化的變量可包括在性能函數(shù)中。

在可應(yīng)用模型預(yù)測控制之前，首先確定操作變量對于待優(yōu)化變量和對于受控變量的階躍變化的影響。這得到一組階躍-響應(yīng)系數(shù)。這組階躍-響應(yīng)系數(shù)形成所述方法的模型預(yù)測控制的基礎(chǔ)。

在正常操作期間，定期計算受控變量的預(yù)測值用于多個未來控制行為。對于這些未來控制行為，計算性能指數(shù)。性能指數(shù)包括兩個項，第一個項表示對于各個控制行為的預(yù)測誤差的未來控制行為之和，而第二個項表示對于各個控制行為的操作變量變化的未來控制行為之和。對于各個受控變量，預(yù)測誤差為受控變量的預(yù)測值和受控變量的參考值之間的差。預(yù)測誤差乘以加權(quán)因子，且對于控制行為的操作變量的變化乘以行為抑制因子。在此論述的性能指數(shù)是線性的。

備選地，所述項可為平方項之和，在這樣的情況下性能指數(shù)為二次的。此外，可對操作變量、操作變量的變化和對受控變量設(shè)置約束。這產(chǎn)生單獨(dú)的方程組，解方程組同時使性能指數(shù)最小化。

優(yōu)化可按兩種方式進(jìn)行：一種方式為在性能指數(shù)最小化之外單獨(dú)優(yōu)化，和第二種方式為在性能指數(shù)之內(nèi)優(yōu)化。

當(dāng)單獨(dú)進(jìn)行優(yōu)化時，包括待優(yōu)化的變量作為預(yù)測誤差內(nèi)的受控變量用于各個控制行為，且優(yōu)化產(chǎn)生用于受控變量的參考值。

備選地，在性能指數(shù)計算內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，和這產(chǎn)生性能指數(shù)中的第三個項，具有適當(dāng)?shù)募訖?quán)因子。在這種情況下，受控變量的參考值為預(yù)定的穩(wěn)態(tài)值，其保持恒定。

考慮約束，將性能指數(shù)最小化以產(chǎn)生用于未來控制行為的操作變量值。然而，僅執(zhí)行下一個控制行為。然后，再次開始用于未來控制行為的性能指數(shù)的計算。

具有階躍響應(yīng)系數(shù)的模型和在模型預(yù)測控制中所需的方程為計算機(jī)程序的一部分，執(zhí)行所述程序以便控制液化過程。裝載有這種可處理模型預(yù)測控制的程序的計算機(jī)程序被稱為高級過程控制器?？衫玫氖惺劭傻玫挠嬎銠C(jī)程序包括，例如Aspen Technology的DMCplus^?和Emerson的PredictPro^?。

在一個方面，所述方法提供了增加的塔容量。塔容量定義為所述塔可處理的富水(提供至塔的包括丙烯腈和乙腈的混合物)的量。在這方面，所述方法提供了約0.00002-約0.00003的塔容量(噸/小時)與截面積(在進(jìn)料口高度，mm²)之比。

在另一方面，所述方法提供了減少的能量用量。在這方面，所述方法提供了每加侖提供至塔的包括丙烯腈和乙腈的混合物1600btu或更少的能量用量，在另一方面，約1500btu或更少，和在另一方面，每加侖提供至塔的包括丙烯腈和乙腈的混合物約1400btu或更少。

雖然本文公開的本發(fā)明已經(jīng)通過具體的實(shí)施方案、實(shí)施例和它們的應(yīng)用來描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明范圍的情況下可對其進(jìn)行許多改進(jìn)和變化。