先進控制技術在催化裂化裝置的應用.綜述ppt課件

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先進控制技術在催化裂化裝置的應用,1,1、現(xiàn)有裝置概況與課題的提出: 中石化洛陽分公司I套催化裂化裝置于1984年底建成，經(jīng)多次技術改造蠟油加工能力達到160萬t/a。顯然提高催化裝置的生產(chǎn)水平對企業(yè)的經(jīng)濟效益起著重要作用。但催化裂化工藝由于其過程的復雜性，很難用精確的反應動力學模型來描述，同時，現(xiàn)場一般也難于提供可靠的質量分析儀表進行檢測、分析進料組成的變化。基于這些復雜的情況，采用DCS的常規(guī)PID控制很難及時地進行調整，經(jīng)常造成操作波動，影響裝置的平穩(wěn)運行。于是在催化裂化裝置應用先進控制（APC）技術就成了眾多企業(yè)提高效益的明智選擇。洛陽石化分公司面對不斷變化的市場需求和運行環(huán)境，為了取得更好的經(jīng)濟效益，I套催化裂化裝置于2012年5月引入先進控制系統(tǒng)。,2,2、先進控制系統(tǒng)概況,先進控制是通過安裝于計算機上的特殊軟件與DCS上的PID調節(jié)器配合應用，對裝置進行綜合調節(jié)，同時滿足生產(chǎn)中多個控制要求的技術。先進控制器中包含有裝置信息，根據(jù)來自系統(tǒng)外部的干擾信息和生產(chǎn)中的調節(jié)信息，先進控制器可以預測出裝置未來的變化趨勢。先進控制在滿足了多個控制要求之后，能夠根據(jù)操作人員設置的參數(shù)，進一步實現(xiàn)生產(chǎn)綜合效益的最優(yōu)化，最大限度地滿足動態(tài)多變市場的需求，提高目標產(chǎn)品的市場競爭力。,3,,,,,,,,,,,,工作原理及特點： 多變量先進控制技術，是以過程計算機系統(tǒng)及其上位機為實施平臺，以常規(guī)控制為基礎，突破了常規(guī)PID控制的控制回路各自獨立的工作模式，以整個生產(chǎn)裝置或裝置單元為對象，根據(jù)各變量間的模型關系，利用先進控制方法對裝置實施協(xié)調統(tǒng)一的控制。 由于先進控制把主要被控對象和控制量全部納入控制系統(tǒng)，因而具有良好的跟蹤性能。先進控制在偏差控制的基礎上，將過程模型作為控制器內部模型，提高過程信息和知識利用率，可以實現(xiàn)多目標協(xié)調優(yōu)化控制。,4,3、先進控制系統(tǒng)的實施 3.1 反再分餾先進控制器 催化裂化分餾塔的任務主要是把反應送來的油氣混合物按沸點范圍分割為富氣、汽油、輕柴油和油漿等餾分，并保證各個餾分的質量符合規(guī)定的要求。 反再分餾先進控制器運行周期為1分鐘，控制器見下圖：,5,反再分餾先控系統(tǒng)操作畫面 ：,6,分餾系統(tǒng)先進控制器主要有以下控制指標：,1）重要變量平穩(wěn)控制。包括分餾塔頂溫度、塔底溫度、各側線抽出溫度以及回流罐液位和塔底液位的平穩(wěn)控制。 2)質量卡邊控制。通過利用基于過程動態(tài)數(shù)學模型的軟測量技術，該系統(tǒng)可以實時給出分餾塔塔底液位、溫度及各產(chǎn)品質量，將其控制在合格的范圍內，并對粗汽油、輕柴油產(chǎn)品實現(xiàn)質量卡邊控制。 3）多變量協(xié)調。在各種工況下，自動選擇操作變量MV，使其被控變量CV達到控制要求，使操作變量及其相關變量不超限。 4)實時優(yōu)化，節(jié)能降耗。在保證塔頂、塔底溫度及產(chǎn)品質量合格的情況下，適當降低塔底換熱器取熱或塔頂回流量，實現(xiàn)節(jié)能降耗。,7,3.2吸收穩(wěn)定先進控制器,吸收穩(wěn)定單元的主要作用是加工來自分餾塔頂油氣分離器的粗汽油和富氣，分離出瓦斯和液化氣，并產(chǎn)出合格的穩(wěn)定汽油。由于涉及各塔、分離罐的串聯(lián)操作，上游出料波動會對下游液位產(chǎn)生干擾，有時候會引起較大波動。設計吸收穩(wěn)定先進控制器的主要目的是通過實施非線性液位以及液位速率控制，可以維持各塔、分離罐液位平穩(wěn)，并在給定區(qū)域內,使上游出料波動減小，變化平緩，這樣對后續(xù)單元操作以及轉化率的計算都有益處。 吸收穩(wěn)定系統(tǒng)先進控制器運行周期為1分鐘，控制器見下圖：,8,吸收穩(wěn)定先控系統(tǒng)操作畫面：,9,吸收穩(wěn)定先進控制器主要有以下控制指標：,1）上下游協(xié)調控制。通過實施液位以及液位速率控制，可以維持各塔底、分離罐液位平穩(wěn)，并在給定區(qū)域內，使進料流量變化平緩。 2)支路平衡以及液位非線性控制。吸收塔、解析塔和穩(wěn)定塔都存在著支路平衡控制問題，同時還存在著液位控制問題。因此設計了一個大的非線性液位及支路平衡控制方案，在實現(xiàn)各支路溫差控制的同時，實現(xiàn)了吸收穩(wěn)定單元各塔液位的非線性控制。,10,4、先進控制器的投用,1、控制器的投用 1）檢查，工況正常，儀表數(shù)據(jù)顯示正常，各CV和MV的上、下限設置合理。 2）檢查，計時器運行正常。 3）符合條件后，先檢查各CV投入狀態(tài)，如果不為“投用”，則修改其為“投用”。檢查各CV的投用狀態(tài)是否都為”GOOD”，如果不是，依據(jù)操作畫面使用說明中羅列的情況一一排除原因，解決不了的異常情況交由工程師處理。各約束狀態(tài)是否都為”NORMAL”，如果不是，再次檢查上、下限設置是否合理。 4）檢查底層控制回路的控制模式是否處于投用APC要求的投用前（MAN或者AUT），如果不是，修改為APC要求的投用前的控制模式AUT或MAN，,11,2、單個MV的投用 1）檢查該MV儀表數(shù)據(jù)/當前值顯示正常，上、下限設置合理 。 2）檢查該MV的控制模型是否處于投用APC要求的控制前模式，如果不是，則需要將回路模式切換為自動AUT或者手動MAN模式。 3）將MV投用開關，切換到“投用”狀態(tài)。 3、單個CV的投用 1)檢查該CV儀表數(shù)據(jù)/當前值顯示正常，上、下限設置合理。 2)啟動該CV投用開關，等待MV的投用狀態(tài)顯示為”GOOD”， 則此時該變量進入先進控制監(jiān)控，該變量投用過程結束。 4、單個DV的投用 DV的投用和切除操作由儀表工程師在上位機進行。 1）檢查該DV儀表數(shù)據(jù)/當前值顯示正常。 2）啟動該DV投用開關，等待MV的投用狀態(tài)顯示為”GOOD”， 則此時該變量進入先進控制監(jiān)控，該變量投用過程結束。,12,5、先進控制器的實施效果,該系統(tǒng)自2012年5月投用，經(jīng)過兩年多的不斷調整與完善，各項功能均達到了預期目的，先進控制系統(tǒng)已經(jīng)初步發(fā)揮了作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：裝置提高液收(汽油+柴油+液態(tài)烴)收率0.75%以上，這部分提高主要來自于焦炭、油漿等重組分產(chǎn)品產(chǎn)率的降低；系統(tǒng)自動化水平大大提高，降低了操作人員的勞動強度；系統(tǒng)運行安全平穩(wěn)；改善了系統(tǒng)控制性能，主要控制指標平穩(wěn)性提高；在平穩(wěn)操作的基礎上，對系統(tǒng)主要參數(shù)實行卡邊控制，提高高價值產(chǎn)品收率，卡邊控制帶來了顯著的經(jīng)濟效益。 I套催化裂化裝置使用先進控制系統(tǒng)后，總體提高液收0.75%以上。液收是本裝置重要產(chǎn)品，提高其收率意味著經(jīng)濟效益的提升，先進控制投用前后具體各產(chǎn)品收率變化情況如下表。,13,先進控制投用前后各產(chǎn)品收率變化情況,90.27,91.81,91.29,90.59,89.87,90.33,90.13,90.62,液收 %,24.31,25.63,29.79,21.70,22.12,23.37,24.47,24.73,柴油 %,46.51,51.92,49.57,52.36,51.94,52.22,51.18,51.25,汽油 %,19.45,14.26,11.94,16.53,15.81,14.74,14.48,14.64,液化氣 %,4月,3月,2月,1月,4月,3月,2月,1月,先進控制投用后（2013年）,先進控制投用前（2012年）,時間段 產(chǎn)品收率,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14,此外，先進控制投用前后（2013年相比2012年1-4月）統(tǒng)計裝置平穩(wěn)率提高了0.2%，產(chǎn)品質量2012年1 -4月有24個點超廠控指標，而2013年僅有8個點超標，質量合格率提高了1.5%。由此可見,先進控制系統(tǒng)的應用顯著地提高了各塔設備的操作平穩(wěn)性，并實現(xiàn)了部分產(chǎn)品質量指標的卡邊控制，改善產(chǎn)品質量，降低操作難度。與此同時，隨著裝置平穩(wěn)性進一步的改善，使各塔設備的能耗大幅度地下降，實現(xiàn)裝置的安全、高產(chǎn)、低耗、節(jié)能和減排。,15,6、結語,經(jīng)過兩年多的運行，先進控制系統(tǒng)運行可靠平穩(wěn)，操作簡便。實踐證明先進控制技術在I套催化裂化裝置上的應用效果是明顯的，取得了顯著的經(jīng)濟效益，為石油化工流程工業(yè)企業(yè)更好地實現(xiàn)“安穩(wěn)長滿優(yōu)”提供更有力的支撐和保障，該先進控制系統(tǒng)是把高科技含量技術成果應用到實際生產(chǎn)裝置上的一次成功應用。,16,謝謝！,17,