自動切換及燒焦APC技術在乙烯裝置裂解爐的應用

王培歌

(中韓(武漢)石油化工有限公司發展技術部,湖北 武漢 430082)

中韓(武漢)石化公司乙烯裝置,原設計裝置規模為80萬t/a乙烯,采用基于國產化的CBL技術,共八臺12萬t/a乙烯裂解爐。其中一臺CBL-R循環氣體裂解爐H-001(簡稱乙烷爐),設計裂解原料為乙烷,實際操作原料為裝置自產的循環乙烷和丙烷,以及來自武漢石化煉廠的LPG和C3的混合物;5臺輕液體原料CBL-Ⅴ型裂解爐H-002/003,006～008(簡稱輕油爐),設計裂解原料為石腦油(NAP),其中H-002/003可以在氣體爐H-001清焦時作為氣體原料的備用爐,H-002/003也可以單獨裂解LPG和輕烴;2臺重液體原料CBL-Ⅴ型裂解爐H-004/005(簡稱重油爐),設計裂解原料為加氫尾油(HVGO)和石腦油。

2018年,增加一臺基于國產化CBL技術的雙爐膛乙烯裂解爐H-009。設計公稱能力為14萬t/a,設計主要裂解原料為LPG,同時可裂解石腦油和裝置的循環乙丙烷。

1 裂解爐自動切換及燒焦APC簡介

2017年和2019年,中韓(武漢)石化公司與韓國Sayplant公司合作,在乙烯裝置H-001～008和H-009裂解爐,引入自動投料和燒焦先進過程控制(APC)系統。

1.1 自動切換及燒焦APC功能

該系統具備五個功能,實現自動操作:1)裂解爐自動切換操作;2)裂解爐總體負荷自動分配;3)裂解爐自動燒焦;4)裂解爐COT自動升降;5)裂解爐COT先進控制。

1.2 自動切換及燒焦APC主要結構流程

1.2.1 結構圖

自動切換及燒焦APC主要結構流程如圖1所示。

圖1 主要結構流程

把PSOS(Profit Suite Operator Station)設置于操作員站,操作員用來管理、運行APC。

1.2.2 構建過程模型

1)預測試(Pre-Step Test):了解工藝,檢查回路,正式測試之前的預測試。

2)基本設計:定義操作變量(MV),受控變量(CV),干擾變量(DV)以及設定控制指標。

3)工廠測試(Plant Test):通過MV/DV步驟測試,導出其與CV的數據關系。

4)詳細設計:建模及模擬。

1.2.3 在Profit Controller(Suite)中建模及啟動程序

1)PDS(Profit Design Studio):建模及模擬,以模型為基礎構建控制器。

2)PSRS(Profit Suite Runtime Studio):為了在EPKS中驅動控制器,需構建相關控制器的URT平臺。

3)URT資源管理器:完成URT平臺的具體項目內容的設置。

1.2.4 自動控制的啟動和運行畫面

提供各類顯示畫面,開關以及設置更改等,來確認APC狀態,操作員參照PSOS畫面運行APC。

2 裂解爐自動切換及燒焦APC應用

裂解爐投料及燒焦APC投用后,在不同原料(循環乙烷爐、石腦油、輕烴、加氫尾油)、不同爐型(H-001～009)情況下分別投用,在上述五個功能運行良好,如表1所示。

表1 裂解爐運行情況

該APC各個功能,在不同原料和不同爐型情況下,確認事項和投用步驟基本相似,下面以H-006(石腦油爐)為例,簡述該APC投用確認事項及投用結果。

2.1 功能1 Switch自動切換(以H-004投料,H-006退料為例)

2.1.1 確認事項

功能1確認事項見表2。

表2 功能1確認事項

2.1.2 操作條件確認

功能1操作條件確認見表3。

表3 功能1操作條件確認

2.1.3 結果

功能1操作結果見表4。

表4 功能1操作結果

2.2 功能2 負荷自動調整

2.2.1 確認事項

功能2確認事項見表5。

表5 功能2確認事項

2.2.2 操作條件

功能2操作條件見表6。

表6 功能2操作條件

2.2.3 結果

功能2操作結果見表7。

表7 功能2操作結果

2.3 功能3自動燒焦

2.3.1 確認事項

功能3確認事項見表8。

表8 功能3確認事項

2.3.2 操作條件

功能3操作條件見表9、10。

表9 功能3操作條件

表10 功能3操作條件

2.3.3 結果

功能3操作結果見表11。

表11 功能3操作結果

2.4 功能4 COT自動上升/下降

2.4.1 確認事項

功能4確認事項見表12。

表12 功能4確認事項

2.4.2 操作條件

功能4操作條件見表13。

表13 功能4操作條件

2.4.3 結果

功能4操作結果見表14。

表14 功能4操作結果

2.5 功能5 COT先進控制

2.5.1 確認事項

功能5確認事項見表15。

表15 功能5確認事項

2.5.2 結果

功能5操作結果見表16。

表16 功能5操作結果

3 結論

乙烯裝置裂解爐引入自動切換和燒焦APC后,在不同原料、不同爐型情況下,在切換、燒焦、原料分配、COT升降、優化控制等5個方面運行良好,實現了自動化,優化了裂解爐操作,將系統波動降至最低,減少了物料浪費和能源消耗。