先进控制与实时优化技术在乙烯裂解炉上的实践应用.pdfVIP

先进控制与实时优化技术在乙烯裂解炉上的应用 汪哗哗(中石化北京燕山石油化工股份有限公司，北京102500) 摘要：乙烯工业是衡量一个国家工业化水平的重要支柱性 制策略具有比单回路控制更优良的控制性能。通常简称为 产业，尤其在石油化工领域更是如此。在国际上，乙烯产量的 APC(Advancedprocesscontr01)，通常包括变增益控制、模型预 大小早已成为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。 测控制、非线性控制三大类，其中应用最广泛、最成功的是模型 在乙烯生产领域，蒸汽裂解是化工企业生产乙烯的最常用方 预测控制技术。这种先进的控制技术在很多方面都有着优良 法。而裂解炉作为生产乙烯的重要装置，其性能的好坏直接影 的使用性能，传统的单回路控制只能对单变量进行有限的检测 响着乙烯的产量和质量。本文说明了对裂解炉实施先进控制 和控制，因此不适合应用在很多具有综合变量的生产过程当 和实时优化技术的重要性和必要性，并在此基础上对应用的方 中。然而模型预测控制因其高稳定的多变量控制、抗干扰能力 案和原理进行了阐述。 强等特点广泛的应用在乙烯生产过程中的裂解炉控制之中。 关键词：乙烯裂解炉；先进控制；实时优化；系统设计；实施 2．2先进控制技术的应用 方案 以模型预测控制为核心APC技术广泛的应用于石油化工 近年来，随着国家对石油化工产业的大力投入和相关技术 行业，尤其是在乙烯裂解炉上的应用。作为一项过程控制技 的突破，我国乙烯工业取得了较快的发展，但是在一些领域和 术，为了能够将其应用于流程工业之中，相关工程技术人员就 国外发达国家相比仍然存在着不足和较大差距。除了裂解原 必须具备相关的工艺和流程知识。这种先进控制技术是一种 料性能的差异，我国乙烯工业在先进控制技术和实时优化技术 综合性的技术，在其设计理念和结构框架中常常包含着控制理 方面研究不足是造成这种差距的又一主要原因。在我国乙烯 论和工艺技术，因此这就决定了先进控制技术的技术要求、应 工业发展过程中，先后经历了电动仪表控制时代、集散控制时 用特点会因流程的不同，控制对象的差异而存在多样化的特 代(DCS)，在这个代际跨越过程中其自动化生产水平有了显著点，目前先进控制技术(APC)在石油化工领域被广泛的应用，其 的提高。但是在实际应用过程中，集散控制系统只是在改善生 中在乙烯裂解装置中的应用有着重要的意义。 产稳定性和可靠性方面取得了成效，很大一部分生产潜能仍然 2．3控制方案原理 未能被发掘出来。因此为了进一步挖掘生产潜能、改善系统控 DMCplus是一种功能强大，性能出色的高效变量控制软件， 制性能、提高经济效益，研究和应用新一代的控制和优化系统 可以最大限度的挖掘乙烯生产过程中的生产潜能。因为DMC— 已经成为了我国乙烯生产行业亟待解决的紧迫问题。 plus可以实时的调整控制回路的调谐，所以可以不受约束的控 1乙烯工业的发展现状 制乙烯裂解炉中的各种技术参数和变量。其控制原理是DMC． 为了提高我国乙烯工业发展水平、缩小和国外发达国家的 plus软件通过子控制器在控制器中对具有不同响应时间的系统 差距，我国的许多乙烯生产企业都在乙烯生产过程中引入了一 变量进行逻辑计算和相关处理，其原理如图l所示。 些国外的先进控制和优化软件，但是由于价格和成本高居不下 难以大规模使用，因此这些控制和优化软件所起到的作用也随 @圉@圆筒 之降低。近年来为了改变这种局面，国内相关人员在优化乙烯 裂解炉的操作、系统性能方面进行了大量的有益尝试，因为技 @ 术条件的限制，这些尝试大都停留在实现生产平稳性、提高仪 一[二j亘] 表控制水平等方面，在一些制约生产和发展的关键领域比如裂 岔 8 圈◇ 解炉裂解深度实时控制方面至今仍然存在技术空白。 近年来，国内很多研究机够和科研院校都在该方面做了大 量的技术工作，其中北京化工研究院对乙烯裂解模型进行了长 图1控制嚣原理图 期的研究，在此基础上开发出了多种适合不同使用环境和使用 3实时优化技术概