牟春成（大慶油田慶升實業(yè)公司163416）

引言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展， 輕烴裝置的使用范圍越來越廣泛，特別是在石油、天然氣等方面。 近年來,隨著煉油企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高, 作為煉油業(yè)中最重要的輕烴分餾裝置,其現(xiàn)有的常規(guī)控制已經(jīng)不能滿足這一需求,為了使輕烴分餾裝置的產(chǎn)能達到最大化的發(fā)揮, 必須對原有的控制技術(shù)作出相應(yīng)的改進。

一、輕烴裝置原理

烴是碳和氫這兩種元素以不同的比例混合而成的一系列物質(zhì)，這些物質(zhì)中質(zhì)量較輕的部分，叫做輕烴。 天然氣的主要成份是C1，含少量的C2，液化石油氣的主要成份是C3、C4，它們在常溫常壓下呈氣態(tài)，叫氣態(tài)輕烴。 C5-C16 的烴在常溫常壓下是液態(tài)，我們就叫它液態(tài)輕烴。 液態(tài)輕烴中最輕的部分是C5、C6，飽和的C5 、C6 是鼓泡制氣的最好原料。 目前使用的液化石油氣殘液也可作為輕烴燃料使用［1］。 輕烴是輕烴燃氣的原料，可以制成燃燒氣體供熱，也叫混空輕烴燃氣。 輕烴混合燃氣是指液態(tài)輕烴借助“輕烴氣化設(shè)備”以物理方式將其氣化，并按工藝要求與一定比例的空氣混合，通過輸配管網(wǎng)送至用戶的氣體燃料，其中由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的輕烴組份最少不低于13%， 也可根據(jù)用戶燃氣具對燃氣參數(shù)的要求而調(diào)整混合比例。

二、輕烴生產(chǎn)溶劑油的生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

輕烴分餾裝置是石油化工企業(yè)中重要的分離裝置之一,該裝置由以下工序組成∶輕烴原料預(yù)熱、產(chǎn)品冷卻、脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202、脫己烷塔T-203、脫正己烷塔T-204 和液化氣分餾塔T-205。 各工序的主要作用如下∶輕烴原料預(yù)熱和產(chǎn)品冷卻主要是根據(jù)產(chǎn)品自身的熱量使輕烴原料預(yù)熱,起節(jié)能作用； 脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202、脫己烷塔T-203、脫正己烷塔T-204 的主要作用都是對原料輕烴中的各種含量進行分離, 液化氣分餾塔T-205 作用是生產(chǎn)丁烷產(chǎn)品以及車用液化氣。 輕烴分餾裝置采用順序連續(xù)精餾工藝，可生產(chǎn)民用液化氣、車用液化氣、丁烷、戊烷、混合己烷、工業(yè)庚烷、工業(yè)辛烷、工業(yè)混合烷等10 余種產(chǎn)品。 目前，輕烴分餾裝置中主要采用DCS 控制，由于受到系統(tǒng)本身的制約，再加上原料條件、精餾過程工藝特點等其他限制性因素，導(dǎo)致輕烴分餾裝置存在諸多問題。 首先，由于輕烴分餾裝置受到物料和能量兩方面的侵擾，如負荷的變化、原料條件的變化、塔底熱源和塔頂冷源的波動等諸多方面的干擾因素，使輕烴分餾裝置塔的平穩(wěn)操作產(chǎn)生極大的影響， 對輕烴分餾裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。 其次，各精餾塔與操作控制系統(tǒng)不相匹配，各精餾塔具有多變量、強耦合和非線性的特點，而操作與控制系統(tǒng)則為單變量系統(tǒng)，兩者之間存在較大差異，給操作和控制帶來諸多不便之處。 再次，從輕烴分餾裝置結(jié)構(gòu)方式上來看，輕烴分餾裝置采用串聯(lián)形式的精餾塔系， 精餾塔系之間相互關(guān)聯(lián)性較強，上游精餾塔的如果出現(xiàn)工況不穩(wěn)定的情況，那么下游精餾塔的工況就會受到影響。 除此之外，由于輕烴分餾裝置的常規(guī)控制存在諸多問題，加上在操作過程中，多是人工操作，使諸多人為因素對生產(chǎn)也會造成多方面的影響。 因此，在輕烴分餾裝置中采用多變量的控制策略使解決上述問題的最優(yōu)方案， 目前先進控制系統(tǒng)是多變量控制策略的主要手段， 對輕烴分餾的安全性、可靠性、高效性等方面表現(xiàn)出突出的作用。

三、輕烴分餾裝置的先進控制

1、先進控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

輕烴分餾裝置先進控制系統(tǒng)可分為基礎(chǔ)控制層、 動態(tài)控制層、監(jiān)督層三個層次。 基礎(chǔ)控制層為了使源于熱源或冷源的干擾影響降到最低程度，而利用多種控制實現(xiàn)溫度、壓力及各種補償作用。 動態(tài)控制層主要利用多變量模型預(yù)測控制及APC-Adcon的控制器功能，使核心工藝參數(shù)的控制精度得到保障，從而使產(chǎn)品質(zhì)量精度得到控制，降低污染，提高節(jié)能效率。 監(jiān)督層主要對輕烴分餾裝置的進料和進料密度的檢測， 當裝置處于非正常工況時，監(jiān)督層將非正常工況轉(zhuǎn)變?yōu)檎９r。 為了使輕烴分餾裝置進一步優(yōu)化， 對裝置設(shè)計個較大的APC-A dcon 控制器，在APC-A dcon 控制器下設(shè)脫丁烷塔T-201 至脫丁烷塔T-205 的先控子系統(tǒng)。 先進控制系統(tǒng)主要通過DCS 上位機中的先進控制軟件和DCS 中的復(fù)雜控制兩者相互配合來完成對裝置進行整體控制、局部控制以及輔助控制，從而使先進控制系統(tǒng)的作用得以充分發(fā)揮。

對先進控制進行優(yōu)化是輕烴分餾裝置優(yōu)化的基礎(chǔ)， 要加強輕烴分餾裝置優(yōu)化，就需要加強對先進控制的優(yōu)化，使先進控制的優(yōu)化與基礎(chǔ)控制的自動化相結(jié)合。 通過加裝更多的自動檢測儀表和調(diào)節(jié)閥，對自動檢測儀表和調(diào)節(jié)閥進行及時維修和護理，建立起較為完善的基礎(chǔ)控制回路， 通過基礎(chǔ)控制的自動化來使裝置得到優(yōu)化。

2、先進控制系統(tǒng)軟硬件通訊連接

輕烴分餾裝置的軟件一般在I/A s 控制系統(tǒng)（DCS 為Foxboro公司生產(chǎn)）的上位機中運行，由于I/A s 控制集合了OPCS erve 和HUB 的優(yōu)點， 使數(shù)據(jù)實現(xiàn)雙向交換， 使通訊數(shù)據(jù)的容量大為增加，而且在傳輸速度、可靠性等方面都表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢。 先進控制系統(tǒng)硬件即先進控制器在Foxboro I/A s 控制系統(tǒng)的上位機上運行， 通過E SP-ISYS-A 和A PC-A dcon 軟件實現(xiàn)對脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202 等工藝進行控制，從而使裝置受到的干擾因素降到最少，同時使裝置的安全約束得到滿足。

四、結(jié)束語

通過先進控制系統(tǒng)的使用， 使輕烴分餾裝置在生產(chǎn)溶劑油的生產(chǎn)工藝流程得到優(yōu)化，減少了裝置受到的干擾因素，增強了裝置的可靠性和安全性，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益

［1］李國誠,陳煥龍,諸林.油田輕烴回收的現(xiàn)狀與發(fā)展[M].天然氣工業(yè), 2001,18(6)∶79-82

［2］諸林.冷凝分離法輕烴回收液化率的應(yīng)用[J].西南石油學院學報，2002，（1）.

［3］李虞庚.油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.