先進(jìn)控制技術(shù)在S Zorb裝置上的應(yīng)用

摘要：在某石化公司的S Zorb裝置上應(yīng)用了先進(jìn)控制技術(shù)，并結(jié)合閉鎖料斗完善系統(tǒng)提升裝置整體控制水平，挖掘裝置潛力。先進(jìn)控制器投運(yùn)后，在提高裝置運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性的同時，節(jié)能降耗，降低辛烷值損失。實施結(jié)果表明先進(jìn)控制技術(shù)在該類型裝置上的應(yīng)用，能取得顯著的經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞： S Zorb;先進(jìn)控制;模型預(yù)測控制;Profit Controller

1 引言

S Zorb技術(shù)是目前一種先進(jìn)的汽油脫硫工藝，隨著國家對環(huán)保的重視，在國內(nèi)得到越來越多的推廣應(yīng)用。裝置集合了加氫、催化、重整工藝技術(shù)，具有強(qiáng)耦合、大滯后等特性，以PID單回路控制和基于人工經(jīng)驗為主的常規(guī)DCS集散控制系統(tǒng)無法達(dá)到理想的控制效果。因此，在S Zorb裝置上實施先進(jìn)控制技術(shù)，實現(xiàn)其長期平穩(wěn)、優(yōu)化操作，對進(jìn)一步提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實意義。本文以某石化公司的S Zorb裝置為工業(yè)應(yīng)用背景，采用Honeywell公司的Profit Controller先進(jìn)控制技術(shù)，通過建立先進(jìn)控制器，結(jié)合閉鎖料斗完善系統(tǒng)來提升裝置整體控制水平，挖掘裝置潛力，并獲得了成功的工業(yè)應(yīng)用。

2 先進(jìn)控制策略

2.1 SZorb控制器策略

根據(jù)SZorb裝置的工藝特點，為裝置設(shè)計開發(fā)了1個SZorb先進(jìn)控制器。其控制策略如下：

• 加熱爐氧含量是影響加熱爐熱效率的主要參數(shù)，因此需要控制在合適的范圍內(nèi)，以瓦斯壓力作為前饋，根據(jù)加熱爐氧含量變化實時調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)變頻，實現(xiàn)加熱爐氧含量的平穩(wěn)控制;

2.2閉鎖料斗完善系統(tǒng)

建立了S Zorb裝置反再部分和閉鎖料斗部分的在線模型，其計算值可以為操作員提供參考，避免由在線分析儀的滯后性給生產(chǎn)帶來的影響，提高裝置的平穩(wěn)率。而且，反再模型的待生劑載硫量和再生劑載硫量計算數(shù)據(jù)可以運(yùn)用到先進(jìn)控制系統(tǒng)中，用來指導(dǎo)調(diào)節(jié)再生風(fēng)，實現(xiàn)精制汽油硫含量穩(wěn)定控制。

基于工藝機(jī)理的反應(yīng)再生動態(tài)模型與軟儀表計算如下：

辛烷值損失：對反應(yīng)器溫升，采用回歸方法，得到辛烷值損失計算值;

待生劑載硫量：根據(jù)硫含量在反應(yīng)部分的物料平衡，建立了待生劑載硫量的計算模型;

反應(yīng)部分藏量：通過壓差和料位，計算出反應(yīng)部分各個容器的藏量，并結(jié)合反應(yīng)部分實際藏量值和再生/待生循環(huán)量的差值，計算出反應(yīng)部分的藏量，同時采用偏差校正，以得到更準(zhǔn)確的藏量值;

再生劑載硫量：根據(jù)硫含量在再生部分的物料平衡，建立了再生劑載硫量的計算模型;

再生部分藏量：通過壓差和料位，計算出再生部分各個容器的藏量，并結(jié)合再生部分實際藏量值和再生/待生循環(huán)量的差值，計算出再生部分的藏量，同時采用偏差校正，以得到更準(zhǔn)確的藏量值。

3 先進(jìn)控制效果

3.1 S Zorb控制器控制效果

S Zorb裝置先進(jìn)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行后結(jié)果表明：先進(jìn)控制系統(tǒng)能夠根據(jù)設(shè)定的工藝參數(shù)目標(biāo)實時自動調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，大幅度提高了裝置自動化水平，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使裝置的各工藝參數(shù)趨向平穩(wěn)，波動范圍減小，為裝置進(jìn)一步優(yōu)化操作提供了有利條件。

下面對先進(jìn)控制系統(tǒng)投用前后主要工藝參數(shù)的變化情況進(jìn)行對比。

（1）加熱爐出口溫度

3.2閉鎖料斗完善在線模型運(yùn)行效果

反再模型投入運(yùn)行后，將其的待生劑載硫量和再生劑載硫量計算數(shù)據(jù)與化驗值進(jìn)行對比分析，模型計算值基本與化驗值接近，故模型的實時計算值，可以幫助操作員了解待生劑和再生劑的載硫情況，以指導(dǎo)其他相關(guān)操作。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

先進(jìn)控制投運(yùn)后，精制汽油辛烷值損失較投運(yùn)前降低了0.05個單位。辛烷值損失每降低1個單位，每噸汽油出廠價格約增加100元，按照S Zorb裝置設(shè)計原料加工量為120萬噸，實際處理能力60%，控制器投運(yùn)率95%計算，則投用先控后可以獲得經(jīng)濟(jì)效益為：120×60%×0.05×100×95%=342萬元。

5 結(jié)束語

先進(jìn)控制系在S Zorb裝置應(yīng)用制取得了顯著的成效，有效地克服了干擾和滯后影響，大大提高了裝置的自動化水平，降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，并增強(qiáng)了裝置各項運(yùn)行指標(biāo)的平穩(wěn)性，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了工藝指標(biāo)的“卡邊”優(yōu)化，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低了辛烷值損失，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Qin S J，Badgwell T.A survey of industrial model predictive control technology.Control Eng.Pract.，2003

[3]Rawlings J B.Tutorial overview of model predictive control.IEEE Control Syst.，2000

作者簡介：

李韜（1973-），男，碩士，高級工程師，從事煉油工藝技術(shù)管理方面工作。