趙文瑞

摘 要：甲醇精餾生產(chǎn)過程中采取科學(xué)的控制管理技術(shù)，不但可以有效解決生產(chǎn)成本過高的問題，同樣也可以滿足整體控制要求，降低人員工作強(qiáng)度，提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。本文首先介紹了甲醇精餾生產(chǎn)的工藝流程，其次探討了甲醇精餾生產(chǎn)過程中的先進(jìn)控制技術(shù)，最后則闡述了應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)后，甲醇精餾生產(chǎn)的整體效益水平，希望可以為進(jìn)一步推廣使用先進(jìn)控制技術(shù)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展提供思路與借鑒。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)控制技術(shù);甲醇精餾系統(tǒng);應(yīng)用

0 引言

甲醇精餾生產(chǎn)工藝的技術(shù)調(diào)整，往往與裝置控制水平與控制管理系統(tǒng)的構(gòu)建密切相關(guān)。整體來(lái)看，我國(guó)的甲醇精餾生產(chǎn)水平與國(guó)際先進(jìn)工藝存在不小的差距，主要在于自控技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用與相關(guān)性方面。在化工生產(chǎn)中實(shí)施先進(jìn)控制技術(shù)，不但能夠滿足安全、穩(wěn)定與高效的要求，同樣也可以促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)步高速發(fā)展，提升企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。在實(shí)際自動(dòng)化控制過程中，先進(jìn)控制技術(shù)還有許多需要改善的內(nèi)容，通過對(duì)裝置、工藝流程進(jìn)行技術(shù)改造，能夠有效提升裝置的運(yùn)行效果，確保經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。為了進(jìn)一步探討甲醇精餾生產(chǎn)過程中應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)的策略，現(xiàn)就甲醇精餾生產(chǎn)的工藝流程分別探討如下。

1 甲醇精餾過程概述

甲醇精餾生產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)施過程中，主要需要經(jīng)歷五個(gè)核心步驟：第一個(gè)步驟是煤漿、氧氣在煤氣化裝置中充分混合并獲得合成氣;第二個(gè)步驟是變換工段，該工段將合成氣里的一氧化碳和二氧化碳配比進(jìn)行調(diào)整達(dá)到合適的氫碳比;第三個(gè)步驟為酸脫工段，該工段主要任務(wù)是對(duì)合成氣進(jìn)行低溫甲醇洗，達(dá)到凈化合成氣的目的;第四個(gè)步驟為合成甲醇，獲得粗制甲醇;第五個(gè)步驟為精餾提純環(huán)節(jié)。

在整個(gè)甲醇精餾生產(chǎn)過程中，需要做到在相同溫度條件下，利用同一液體混合物的不同組分揮發(fā)度差異，經(jīng)過多次汽化與多次部分冷凝，最終達(dá)到獲得相對(duì)較為純凈的組分，能夠?qū)崿F(xiàn)混合連續(xù)操作的要求。在該裝置當(dāng)中，選擇了四塔精餾的模式，該模式能夠有效去除掉各種粗甲醇組分，同時(shí)在加壓塔的協(xié)助下完成水中重組分的去除工作。在整個(gè)常壓塔排出的液體當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)回收塔進(jìn)料回收，滿足整個(gè)精餾單元的使用要求。在甲醇精餾生產(chǎn)裝置當(dāng)中采用集散控制系統(tǒng)，能夠滿足多回路合理控制的要求，各個(gè)回路本身屬于相互獨(dú)立的模式，系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，能夠滿足基礎(chǔ)監(jiān)控的同時(shí)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制的接入，為后期的拓展功能奠定了基礎(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)采取四塔精餾的設(shè)計(jì)理念，各個(gè)塔之間存在復(fù)雜的進(jìn)料出料連接關(guān)系，同時(shí)熱量上也存在集成管理的特征。所以，對(duì)于整個(gè)精餾裝置而言，其具有復(fù)雜工業(yè)的多變量特征。另外，從裝置運(yùn)行條件上來(lái)看，其具有系統(tǒng)負(fù)荷高、再沸器壓力條件穩(wěn)定等特征，常規(guī)的變量控制只能夠借助于輸入輸出的方式進(jìn)行信息的反饋，但是不能夠解決更為復(fù)雜的過程控制問題，也無(wú)法解決系統(tǒng)優(yōu)化的問題，所以針對(duì)這個(gè)方面的問題還需要進(jìn)一步升級(jí)改善。

2 先進(jìn)控制技術(shù)在甲醇精餾過程中的應(yīng)用

甲醇精餾生產(chǎn)過程中融入先進(jìn)控制技術(shù)，是現(xiàn)階段最為有效的提升產(chǎn)品質(zhì)量的方式。在應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)時(shí)，需要特別解決一些現(xiàn)階段面臨的問題與矛盾，包括產(chǎn)品系統(tǒng)統(tǒng)籌不足、裝置最大效益的分析不到位等問題。現(xiàn)階段的控制過程中應(yīng)用最為廣泛也是最為有效的控制技術(shù)是PID控制技術(shù)，這是一種單參數(shù)定值線性控制模式。常規(guī)條件下，該控制能夠滿足溫度、壓力與流量等常規(guī)的參數(shù)控制要求，在整個(gè)工藝形成過程中，能夠采取閉環(huán)控制的方式進(jìn)行獨(dú)立控制。由于該控制系統(tǒng)最大的特征是單輸入、單輸出，這也就意味著整個(gè)控制系統(tǒng)實(shí)施控制時(shí)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)多變量聯(lián)合控制的，所以要想實(shí)施更為科學(xué)的控制，滿足不同單元的控制需求，就必須要借助于多變量控制系統(tǒng)，該技術(shù)能夠滿足復(fù)雜工藝條件下的生產(chǎn)要求，不但能夠適應(yīng)生產(chǎn)裝置工藝指標(biāo)，也可以滿足控制與優(yōu)化管理的要求。

為了進(jìn)一步滿足生產(chǎn)裝置經(jīng)濟(jì)價(jià)值的構(gòu)建要求，除了采用多變量控制預(yù)估管理，同時(shí)還需要引入產(chǎn)品價(jià)值優(yōu)化管理的概念。在實(shí)施產(chǎn)品質(zhì)量控制時(shí)，需要考慮到裝置優(yōu)化的內(nèi)容，并且根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量合格的標(biāo)準(zhǔn)化要求，在此基礎(chǔ)上追求產(chǎn)品的產(chǎn)量與生產(chǎn)穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō)，化工生產(chǎn)最大的特征就是連續(xù)性，所以連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)效益才是生產(chǎn)的關(guān)鍵。根據(jù)控制方案的具體要求，采取在線分析設(shè)備，配合工藝推斷與測(cè)量技術(shù)，就整體系統(tǒng)控制架構(gòu)內(nèi)容構(gòu)建如下圖1。

甲醇精餾生產(chǎn)裝置采取了如上圖所示的控制設(shè)備，其中主要包括預(yù)精餾、加壓精餾、常壓精餾以及回收等多個(gè)控制器，各個(gè)控制器之間存在相互關(guān)聯(lián)特征，能夠根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際進(jìn)程來(lái)進(jìn)行熱量、物料以及氣液平衡模擬，借助于相互結(jié)合的方式實(shí)施科學(xué)優(yōu)化，滿足被控變量的調(diào)整要求。在整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)建完成后，可以完成各種不同類型信息的調(diào)整與配合利用。其中，預(yù)精餾塔子系統(tǒng)當(dāng)中主要進(jìn)行回流量、蒸汽流量以及抽出量的操控，做好這些系統(tǒng)的操控后，可以滿足預(yù)精餾塔塔頂溫度、二段溫度與一段溫度的控制要求，從而達(dá)到精準(zhǔn)邏輯判斷。針對(duì)加壓塔子控制系統(tǒng)，則主要進(jìn)行加壓塔回流量、采出量、抽出量與蒸汽流量的控制，從而達(dá)到對(duì)加壓塔塔頂溫度、一段二段溫度的合理調(diào)整。常壓塔子系統(tǒng)控制主要包括回流量、采出量以及塔底抽出量的控制分析，以塔頂溫度、三段溫度、二段溫度、一段溫度為主要控制目標(biāo)。采取先進(jìn)控制系統(tǒng)，可以將常壓塔精餾塔的回流比進(jìn)行科學(xué)控制，控制在1.8～2之間，同時(shí)采取回流比3～3.2的控制模式，達(dá)到采出量正確對(duì)比要求。加壓精餾回流控制比則是以回流量、采出量的比例為依據(jù)，通過調(diào)整合適的控制比例并實(shí)施長(zhǎng)期科學(xué)控制，為促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展創(chuàng)造了條件。

3 效果評(píng)價(jià)

甲醇精餾生產(chǎn)過程中融入先進(jìn)控制技術(shù)，可以顯著改善甲醇精餾單元的整體運(yùn)行狀態(tài)，從而滿足生產(chǎn)實(shí)際調(diào)整與經(jīng)濟(jì)效益的要求。在實(shí)施效果評(píng)價(jià)后發(fā)現(xiàn)，通過甲醇精餾生產(chǎn)能夠有效提升裝置整體控制性能，降低被控變量的方差達(dá)到22%。另外，借助于提升自控投用率的方式，降低了操作干預(yù)影響，減輕了工作人員的工作壓力與工作強(qiáng)度負(fù)擔(dān)，同時(shí)也降低了人工成本，提升了系統(tǒng)的平穩(wěn)性。在精餾單元產(chǎn)品質(zhì)量的控制過程中，為了進(jìn)一步滿足加壓塔、常壓塔的產(chǎn)品質(zhì)量控制要求，推廣采用了多元協(xié)調(diào)控制技術(shù)，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性提升，最終產(chǎn)品質(zhì)量通過率達(dá)到了99.99%，效率驚人。在確保甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的基本條件下，進(jìn)一步實(shí)施裝置物料平衡與氣液平衡優(yōu)化，進(jìn)一步改善熱量平衡的分配方式，調(diào)整技術(shù)條件，整體獲得蒸汽用量減輕的優(yōu)勢(shì)。最終經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，蒸汽整體用量減少了2.5%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與穩(wěn)定性發(fā)展效果。

4 總結(jié)

綜上所述，采取先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用于甲醇精餾生產(chǎn)過程中，不但可以有效解決常規(guī)PID控制遭受干擾影響生產(chǎn)效率的問題，同時(shí)也可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)自動(dòng)化控制的環(huán)境，從而進(jìn)一步加強(qiáng)工藝操作穩(wěn)定性，提升生產(chǎn)效率與生產(chǎn)可靠性，降低風(fēng)險(xiǎn)。為了取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，必須進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量，最佳的途徑就是引入先進(jìn)的控制技術(shù)，降低產(chǎn)品單體能耗，提升產(chǎn)品質(zhì)量，從而確保產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，希望該控制技術(shù)能夠在行業(yè)內(nèi)得到重視與關(guān)注。

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