工藝簡介

鎮(zhèn)海煉化45萬噸/年對二甲苯（PX）聯(lián)合生產(chǎn)裝置是國內(nèi)單系列規(guī)模最大的裝置，采用了國內(nèi)與國外先進技術(shù)相結(jié)合的組合工藝技術(shù)方案。裝置是以甲苯、C8芳烴、C9芳烴為原料，生產(chǎn)PX的典型工藝流程。主要包括以下4個操作單元：歧化及烷基轉(zhuǎn)移、二甲苯分餾、PX吸附分離和二甲苯異構(gòu)化。

需求分析

PX裝置已實現(xiàn)了DCS常規(guī)控制，對于穩(wěn)定生產(chǎn)操作發(fā)揮了很大的作用。由于PX生產(chǎn)的工藝特點和常規(guī)控制系統(tǒng)的局限性，裝置的長期平穩(wěn)操作和優(yōu)化運行難以實現(xiàn)。

從PX聯(lián)合裝置生產(chǎn)過程先進控制的總體框架可以看出，PX聯(lián)合裝置期望的工藝目標是：追求裝置經(jīng)濟效益的最佳化，即兼顧目的產(chǎn)品收率、質(zhì)量及能耗等各個方面。但是，在實際生產(chǎn)中上述諸方面往往是矛盾的，需要對它們統(tǒng)籌考慮和優(yōu)化，才能達到裝置效益最佳的經(jīng)濟目標。因此先進控制將裝置的經(jīng)濟目標由8個APC-Adcon控制器來實現(xiàn)。它們通過直接多變量模型預測控制計算平穩(wěn)控制各過程參數(shù)來優(yōu)化PX聯(lián)合裝置裝置，通過“卡邊”來挖掘經(jīng)濟效益。

控制目標

確保裝置運行“安穩(wěn)長滿優(yōu)”，提高產(chǎn)品收率，降低裝置能耗。PX裝置的綜合能耗降低1%以上。

提高裝置基礎(chǔ)回路的自控率。使PX裝置的基礎(chǔ)回路的自控率達到92%以上。

提高裝置操作運行的平穩(wěn)率。使PX裝置主要工藝參數(shù)的平穩(wěn)率達到99.5%以上。

穩(wěn)定和優(yōu)化精餾系統(tǒng)和加熱爐。在滿足分離精度的前提下，保證各精餾塔的回流比在設(shè)計值以內(nèi)。

先進控制方案

建立一個大APC-Adcon控制器來控制PX聯(lián)合裝置，整個控制器包括以下幾部分：第一部分為歧化單元子控制器，第二部分為吸附分離單元子控制器，第三部分為二甲苯異構(gòu)化單元子控制器，第四部分為二甲苯分餾單元子控制器、第五部分為F401加熱爐子控制器、第六部分F402加熱爐子控制器、第七部分F301加熱爐子控制器以及100#四合一加熱爐子控制器。其中我們將建立歧化反應和異構(gòu)化反應的工藝計算模型。同時結(jié)合DCS系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)安全、可靠的切換并設(shè)計了便捷的操作界面。控制系統(tǒng)主要由DCS上位機中的先進控制系列軟件和DCS中的高級調(diào)節(jié)控制共同完成；其中，先進控制軟件更多地考慮整體控制目標，而高級調(diào)節(jié)控制則起到滿足局部控制需求和輔助先進控制軟件的作用。

應用效果

APC-Adcon先進控制軟件設(shè)計合理、功能豐富、運行可靠、操作使用方便，投用率達到95%以上。系統(tǒng)投用后明顯提高了PX裝置的操作平穩(wěn)性，降低了裝置能耗，減輕了操作人員的勞動強度，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。該成果的總體技術(shù)水平在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先位置。圖1和圖2分別是PX裝置T401、T402、T403、T203與T204一些關(guān)鍵變量先進控制系統(tǒng)投運前后的控制效果。

效益分析

PX生產(chǎn)過程先進控制項目的實施，明顯地提高了PX裝置的操作平穩(wěn)性，有效地降低了PX裝置的總能耗，同時大大降低了操作人員的勞動強度。

PX生產(chǎn)過程先進控制的成功應用不僅對于國內(nèi)的同類裝置有良好的示范作用，可以直接進行項目成果的推廣，為生產(chǎn)PX的國有企業(yè)提高整套裝置的控制與管理水平，提高企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟效益提供技術(shù)支持。