輕烴分餾裝置操作優化方案

杜春龍

（大慶油田化工有限公司輕烴分餾分公司，黑龍江大慶 163411）

1 輕烴分餾控制的現狀

當前，很多輕烴分餾裝置仍然在使用以單一回路、單一變量的核心控制為基礎的DCS控制系統，但是其作用比較有限，只能替代傳統的儀表；與此同時，因為DCS控制局限性、原料精餾過程、應用工藝以及自身條件等，使得輕烴分餾裝置的操作很難實現穩定性。當前輕烴分餾控制表現特征主要分為4個方面：①有很多因素都會對輕烴分餾過程產生影響，尤其是能量和物料等方面，影響是很頻繁而且十分明顯的，比如物料成分會產生變化、物料進入量的變化、塔頂和塔底的溫度變化以及環境條件的改變等。在這些因素中，塔頂與塔底溫度變化以及物料組成變化等對精餾過程是否運行平穩的影響是最突出的；②據統計，目前進行應用的精餾塔，本身就具有強耦合性、非線性以及多變量性等特征，所以如果僅是控制單變量，是很難滿足實際需求的，不僅有很大差別，還存在很多棘手的困難；③當前應用最為廣泛的輕烴分餾裝置工藝過程是同一種多精餾塔進行串聯運行，這就顯現出各精餾塔間具有上下游工藝關系，下游的精餾塔工藝生產會被上游的精餾塔狀態與工況所影響；④目前DCS系統還沒有實現自動化，需要人工進行部分操作，這就加大了人力的投入和人力工作量，由于人為操作會受到時間和習慣等因素的影響，這就使得生產過程出現不一致性。

2 輕烴預分餾自動控制的優化

先進控制系統的硬件接口：當前已經研發出先進控制的輕烴分餾裝置，但是仍然需要以DCS為基礎，Foxbox的產品VAs是常用的控制系統，它能夠兼容先進控制系統，主要運行在控制系統上位機中，實現的Opcserver通訊效率非常高，在進行雙向數據交換過程中，主要借助HUB完成，提高了自動控制過程數據傳輸的穩定性、安全性以及傳輸效率，并且開放性良好。除此之外，先進控制器和監督控制也運行在控制系統上位機中，為了實現對各環節和裝置的先進控制，需要將Apc-Adcon軟件安裝在上位機中，這些裝置分別包括液化氣分餾塔、脫正己烷塔、脫己烷塔、脫丁烷塔，脫戊烷塔等。

3 輕烴分餾裝置先進控制的具體方案

輕烴分餾裝置的精餾塔之間關系非常密切，可以稱其為是上下串聯的關系，所以要將相關裝置當做一個整體實施控制，與此同時，為了令控制精確性有所保障，在各個精餾塔中需要制定子控制系統，此外為了完成每個精餾塔的模型辨識，要發揮模型識別系統的作用，以便測得精餾塔的一系列參數，這些參數包括塔釜溫度、塔頂溫度回流量、塔釜再沸器的蒸汽流量等，精餾塔中的相關參數和這四方面的變量脫離不了干系，會深受其影響。所以有必要建立數學模型，在構建預測控制內部模型時，要參照數學模型才能保證準確性。這就要求在選擇不同類型變量的約束、適當的參數軌跡以及具體的控制結構時，要嚴謹遵循工藝的真實情況，這樣才能獲取預測控制器。先進控制器存在的原因之一是考慮每個精餾塔的變量約束以及目標，并且要認真地設定變量的數值，先進控制器的方案要隨著精餾塔的變化而改變：

1）在脫丁烷塔的先進控制方案。要采取手段對不同變量數值范圍進行控制，若變量再沸器返塔、塔頂、塔底、進料預熱溫度處于合理的下限、上限值范圍，則相關的先進控制器要想維持塔頂溫度，為了使回流量駐留值不被更改，先進控制器要運用再沸器蒸汽閥位、預熱蒸汽閥位的作用。當預熱、再沸器蒸汽閥位處于合理的下限、上限值范圍，然而塔頂溫度不能繼續維持下去時，要調節回流量，其目的在于使塔頂溫度維持不變。當塔頂溫度＜設定數值，但是再沸器溫度＞上限數值時，脫丁烷塔的先進控制器應先計算有關模型，與此同時，還要采取一系列措施，以便保證返塔溫度，比如通過降低預熱、再沸器蒸汽閥位或者降低回流量等措施，與此同時，要尋求有效措施，將塔頂溫度控制在相應范圍，然而塔頂、返塔溫度卻還是無法達到預定目標值，則回流量值應借助先進控制器調節到最小，但是當下限數值＞再沸器返塔溫度時，設定數值＜塔頂溫度變量值，脫丁烷塔的先進控制器應先計算有關模型，此時，還需要將回流量與預熱、再沸器蒸汽閥位值提高，使再沸器返塔溫度得到有效的控制，能夠和目標值相統一。除此之外，塔頂溫度也要獲得相應的保障，比如再沸器塔頂溫度和返塔溫度離目標值相差甚遠時，可以通過先進控制器將回流量調節到最大值。

2）在脫戊烷塔的先進控制方案中，要采取手段對不同變量數值范圍進行控制，若變量再沸器返塔、塔頂、塔底溫度，處于合理的下限、上限值范圍，則相關的先進控制器要想維持塔頂溫度，為了使回流量駐留值不被更改，先進控制器要運用再沸器蒸汽閥位的作用。當再沸器蒸汽閥位處于合理的下限、上限值范圍，然而塔頂溫度不能繼續維持下去時，要調節回流量，其目的在于使塔頂溫度維持不變。當返塔溫度＞上限數值，但是塔頂溫度沒有到達設定數值時，脫戊烷塔的先進控制器應先計算有關模型，與此同時，還要采取一系列措施，以便保證返塔溫度，比如通過降低再沸器蒸汽閥位或者降低回流量等措施，與此同時，要尋求有效措施，將塔頂溫度控制在相應范圍，然而塔頂、返塔溫度卻還是無法達到預定目標值，則回流量值應借助先進控制器調節到最小，但是當設定數值＜塔頂溫度時，下限數值＞返塔溫度變量值，脫戊烷塔的先進控制器應先計算有關模型，此時，還需要將回流量與再沸器蒸汽閥位值提高，使得再沸器返塔溫度可以被有效控制，能夠和目標值相統一。除此之外，塔頂溫度也要獲得相應的保障，比如再沸器塔頂溫度和返塔溫度離目標值相差甚遠時，可以通過先進控制器將回流量調節到最大值。

3）在脫乙烷塔的先進控制方案中，要采取手段對不同變量數值范圍進行控制，若變量再沸器返塔、塔頂、塔底溫度，處于合理的下限、上限值范圍，則相關的先進控制器要想維持塔頂溫度，為了使回流量駐留值不被更改，先進控制器要運用再沸器蒸汽閥位的作用。當再沸器蒸汽閥位處于合理的下限、上限值范圍，然而塔頂溫度不能繼續維持下去時，要調節回流量，其目的在于使塔頂溫度維持不變。當返塔溫度大于上限數值，但是塔底溫度沒有到達設定數值時，脫己烷塔的先進控制器應先計算有關模型，與此同時，還要采取一系列措施，以便保證返塔溫度，比如通過降低再沸器蒸汽閥位或者降低回流量等措施，與此同時，要尋求有效措施，將塔頂溫度控制在相應范圍，然而塔頂、返塔溫度卻還是無法達到預定目標值，則回流量值應借助先進控制器調節到最小，但是當設定數值＜塔頂溫度時，下限數值＞返塔溫度變量值，脫己烷塔的先進控制器應先計算有關模型，此時，還需要將回流量與再沸器蒸汽閥位值提高，使再沸器返塔溫度得到有效的控制，能夠和目標值相統一。除此之外，塔頂溫度也要獲得相應的保障，比如再沸器塔頂溫度和返塔溫度離目標值相差甚遠時，這時可以通過先進控制器將回流量調節到最 大值。

4）在脫正己烷塔的先進控制方案中，要采取手段對不同變量數值范圍進行控制，若變量再沸器返塔、塔頂、塔底溫度處于合理的下限、上限值范圍，則相關的先進控制器要想維持塔頂溫度，為了使回流量駐留值不被更改，先進控制器要運用再沸器蒸汽閥位的作用。當再沸器蒸汽閥位處于合理的下限、上限值范圍，然而塔頂溫度不能繼續維持下去時，要調節回流量，其目的在于使塔頂溫度維持不變。當塔頂溫度＜設定數值，但是塔底溫度＞上限數值時，脫正己烷塔的先進控制器應先計算有關模型，與此同時，還要采取一系列措施，以便保證返塔溫度，比如通過降低再沸器蒸汽閥位或者降低回流量等措施，與此同時，要尋求有效措施，將塔頂溫度控制在相應范圍，然而塔頂、返塔溫度卻還是無法達到預定目標值，則回流量值應借助先進控制器調節到最小，但是當設定數值＜塔頂溫度時，下限數值＞返塔溫度變量值，脫正己烷塔的先進控制器應先計算有關模型，此時，還需要將回流量與再沸器蒸汽閥位值提高上去，使再沸器返塔溫度得到有效的控制，能夠和目標值相統一。除此之外，塔頂溫度也要獲得相應的保障，比如再沸器塔頂溫度和返塔溫度離目標值相差甚遠時，可以通過先進控制器將回流量調節到最大值。

5）在液化氣分餾塔的先進控制方案中，要采取手段對不同變量數值范圍進行控制，若變量再沸器返塔、塔頂、塔底溫度，處于合理的下限、上限值范圍，則相關的先進控制器要想維持塔頂溫度，為了使回流量駐留值不被更改，先進控制器要運用再沸器蒸汽閥位的作用。當再沸器蒸汽閥位處于合理的下限、上限值范圍，然而塔頂溫度不能繼續維持下去時，要調節回流量，其目的在于使塔頂溫度維持不變。當返塔溫度＞上限數值，但是塔底溫度沒有到達設定數值時，液化氣分餾塔的先進控制器應先計算有關模型，與此同時，還要采取一系列措施，以便保證返塔溫度，比如通過降低再沸器蒸汽閥位或者降低回流量等措施，與此同時，要尋求有效措施，將塔頂溫度控制在相應范圍，然而塔頂、返塔溫度卻還是無法達到預定目標值，則回流量值應借助先進控制器調節到最小，但是當設定數值＜塔頂溫度時，下限數值＞返塔溫度變量值，液化氣分餾塔的先進控制器應先計算有關模型，此時，還需要將回流量與再沸器蒸汽閥位值提高，使再沸器返塔溫度得到有效的控制，能夠和目標值相統一。除此之外，塔頂溫度也要獲得相應的保障，比如再沸器塔頂溫度和返塔溫度離目標值相差甚遠時，可以通過先進控制器將回流量調節到最大值。

4 結語

在石油化工行業，輕烴分餾是主要生產過程之一，如果工藝流程能夠實現自動控制，不僅可以提高輕烴分餾裝置運行的穩定性，還能提升產品的質量，文中還指明其特征表現為耦合關聯性強、干擾因素多、滯后大、流程長等，然后以這些為依據，提出一些較為先進的控制策略，希望可以提高裝置操作的穩定性，降低人員工作強度。