連續(xù)重整生產(chǎn)過程先進控制
工藝簡介
連續(xù)重整裝置采用的是UOP公司發(fā)展的移動床連續(xù)重整、連續(xù)再生技術。原料是加氫裂化重石腦油和加氫處理過的脫戊烷油。催化劑是采用UOP新一代連續(xù)重整催化劑R-132。連續(xù)重整可以使催化劑始終處于新鮮狀態(tài)下進行反應,并在高苛刻度下運行,從而得到較高芳烴含量的產(chǎn)物和付產(chǎn)氫。
需求分析
從連續(xù)重整裝置的控制現(xiàn)狀分析,常規(guī)的PID控制通常對工藝設備和生產(chǎn)過程的各種參數(shù)(如溫度、壓力、流量、液位等)分別加以控制,構成相互獨立的控制回路。常規(guī)的PID控制本質(zhì)上是一種單輸入單輸出(SISO)控制系統(tǒng),它無法將相關的多個變量統(tǒng)籌考慮,協(xié)調(diào)控制。因而,只能采用多變量控制技術來解決裝置優(yōu)化問題。
控制產(chǎn)品質(zhì)量是裝置優(yōu)化控制的基礎,只有在產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下,才能追求產(chǎn)品的產(chǎn)量最大和生產(chǎn)的消耗最小等效益指標。在產(chǎn)品的質(zhì)量控制中,實時在線質(zhì)量分析數(shù)據(jù)是十分重要的。本裝置將通過采用相應的工藝計算軟件和軟測量技術來實現(xiàn)質(zhì)量效益指標(芳烴收率、催化劑結焦含量等)的在線分析檢測。
連續(xù)重整裝置期望的工藝目標是追求裝置經(jīng)濟效益的最佳化,即要兼顧目的產(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。
控制目標
u 提高操作穩(wěn)定性,主要過程變量波動幅度減小30%-50%;
u 卡邊操作,提高芳烴產(chǎn)率,芳烴產(chǎn)率提高0.3%;
u 局部優(yōu)化,提高增壓氫收率;平穩(wěn)操作,降低裝置綜合能耗,裝置能耗降低2kg標油/t;
u 平穩(wěn)操作,保證塔的分離效果,預加氫脫戊烷塔塔底C5<1.0%,塔頂C6+<0.5%;重整脫戊烷塔塔底C5<1.0%,塔頂C6+<0.5%;重整脫庚烷塔塔底C6C7<1.0%,塔頂C8<1.0%;
u 穩(wěn)定生產(chǎn)操作,減少事故發(fā)生,與常規(guī)PID控制相比,各個生產(chǎn)參數(shù)自動調(diào)整,重要生產(chǎn)參數(shù)自動維持在工藝和設備的許可范圍內(nèi),使生產(chǎn)更安全,并把生產(chǎn)參數(shù)保持在優(yōu)化區(qū)域。
先進控制方案
先進控制將裝置的經(jīng)濟目標由兩個先進控制器(連續(xù)重整反應器先進控制器和連續(xù)重整塔系先進控制器)來實現(xiàn)。它們通過直接控制軟測量、工藝計算推斷出的芳烴收率等質(zhì)量指標及平穩(wěn)控制各過程參數(shù)(塔系靈敏板溫度和液位等)來優(yōu)化重整裝置,通過卡邊(優(yōu)化反應器四反入口溫度和塔系回流比控制等)來挖掘經(jīng)濟效益。
應用效果
具體表現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)提高主要變量的穩(wěn)定性,使主要過程控制變量的均方差減小30%;主要過程變量包括連續(xù)重整塔系的塔頂液位和靈敏板溫度,氣液分離罐液位,連續(xù)重整反應器四反入口溫度等,實現(xiàn)了常規(guī)控制和先進控制雙向的無擾動切換,為保證連續(xù)重整裝置的“安穩(wěn)長滿優(yōu)”生產(chǎn)奠定了基礎。
(2)采用機理模型預測芳烴收率和催化劑結焦含量等,優(yōu)化反應溫度,對連續(xù)重整反應器四反入口溫度進行卡邊操作,提高芳烴產(chǎn)率,使芳烴產(chǎn)率提高0.46%。具體見下圖1與圖2
(3)燃料氣壓力的波動為整個連續(xù)重整裝置的主要干擾變量,將燃料氣作為干擾變量,克服燃料氣壓力波動的影響,平穩(wěn)反應器和塔系的操作,降低裝置綜合能耗, 通過優(yōu)化連續(xù)重整裝置塔系的回流比降低回流節(jié)約能耗,優(yōu)化反應器四反入口溫度降低第一反應器和第二反應器入口溫度節(jié)約能耗,通過以上措施使裝置能耗降低2.18kg標油/t。
(4)完成DA202、DA203、DA301和DA302等塔的壓力補償溫度(PCT)和初餾點(IBP)的工藝計算,將PCT溫度和初餾點作為被控變量,克服壓力波動對塔操作的影響,在提高塔操作穩(wěn)定的基礎上提高塔的分離效果, 先進控制投用后。重整脫戊烷塔塔底C5的含量控制在1%以內(nèi),減小波動幅度50%。預加氫脫戊烷塔塔底C5的含量控制在1%以內(nèi),塔頂C6+含量控制在0.5%以內(nèi), 重整脫庚烷塔塔底C6、C7控制在1%以內(nèi),塔頂C8控制在1.0以內(nèi),減小波動幅度30%
(5)操作人員勞動強度下降,先控系統(tǒng)得到了操作人員的認可和歡迎。
由于先進控制系統(tǒng)的運行效果明顯,實現(xiàn)了正常工況下的完全自動控制,操作人員只需監(jiān)視運行情況,基本不再需要操作調(diào)整。因此先進控制系統(tǒng)得到了操作人員的歡迎。
下面以芳烴收率的優(yōu)化為例介紹系統(tǒng)實施效果:在第一反應器平均溫度實際降低0.6 0C、第二反應器實平均溫度實際降低10C,第四反應器平均溫度實際提高10C,其它操作條件基本不變的情況下,芳烴收率獲得明顯提高,詳細情況見下圖。
從圖中可以明顯看出,在進料芳潛相近的情況下,優(yōu)化后的芳烴收率有了顯著提高。
效益分析
先進控制的投用,平穩(wěn)了連續(xù)重整裝置操作、降低了運行能耗。每年減少能量消耗約¥283萬元;在進料芳潛相近的情況下,先控實施后芳烴收率有了顯著提高。每年芳烴收率提高增加效益約¥311萬元。綜上,在連續(xù)重整先進控制系統(tǒng)實施后每年帶來的總經(jīng)濟效益約為¥594萬元。
國內(nèi)現(xiàn)有在連續(xù)重整裝置上實施的先進控制系統(tǒng)主要單獨利用多變量預測控制技術或軟測量技術或流程模擬技術,沒有將多變量預測控制技術、軟測量技術、工藝計算技術和重整裝置流程模擬計算技術針對重整裝置進行整體應用。本項目首次將三項技術結合起來,在連續(xù)重整裝置上進行整體應用。是國產(chǎn)軟件在重整裝置上進行先進控制系統(tǒng)的首次整體實施,可以為相關企業(yè)提高關鍵裝置的控制與管理水平,提高企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟效益提供技術支持。具有很強的推廣應用價值。
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