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        甲醇精餾裝置增設(shè)先進(jìn)控制系統(tǒng)作用淺談

        2021-03-15 09:05:18
        氮肥與合成氣 2021年3期
        關(guān)鍵詞:常壓塔塔頂液位

        楊 兵

        (兗礦魯南化工有限公司,山東滕州 277527)

        兗礦魯南化工有限公司甲醇精餾裝置生產(chǎn)能力為35萬(wàn)t/a,年運(yùn)行時(shí)間為330 d,采用三塔工藝流程。自2019年6月,兗礦魯南化工有限公司根據(jù)甲醇精餾裝置工藝特點(diǎn)和生產(chǎn)需求,完成了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與進(jìn)程控制符(PID)整定、軟硬件安裝與調(diào)試、先進(jìn)控制系統(tǒng)詳細(xì)方案設(shè)計(jì)與論證、模型辨識(shí)與控制器設(shè)計(jì)、集散控制系統(tǒng)(DCS)邏輯切換程序組態(tài)與調(diào)試、操作人員培訓(xùn)等工作,并在2019年8月底完成甲醇精餾裝置先進(jìn)控制器的上線調(diào)試工作。

        1 實(shí)施過(guò)程

        甲醇精餾裝置先進(jìn)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是抑制外部擾動(dòng),合理動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各操作變量,平穩(wěn)各精餾塔關(guān)鍵工藝指標(biāo),穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。采用多變量模型預(yù)測(cè)控制技術(shù),并根據(jù)甲醇精餾裝置的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn),設(shè)計(jì)出適合甲醇精餾裝置的先進(jìn)控制器。

        1.1 預(yù)塔先進(jìn)控制器

        預(yù)塔的主要控制目標(biāo)是通過(guò)平穩(wěn)控制塔內(nèi)溫度分布,減少預(yù)塔塔頂甲醇損失。根據(jù)預(yù)塔的運(yùn)行特點(diǎn)和過(guò)程控制要求,采用多變量模型預(yù)測(cè)控制,以再沸器低壓蒸汽量、回流量、塔頂放空閥開(kāi)度、塔釜采出閥開(kāi)度、循環(huán)水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度為操縱變量,以塔釜溫度、塔頂溫度、回流槽液位、塔釜液位等為被控變量,建立操縱變量、被控變量、干擾變量之間的動(dòng)態(tài)模型,實(shí)現(xiàn)各關(guān)鍵工藝參數(shù)的平穩(wěn)控制,盡可能減小塔頂采出中甲醇含量,保證分離效果[1]。經(jīng)數(shù)據(jù)收集、分析PID單回路,原控制策略可滿足系統(tǒng)需求,故不再建設(shè)預(yù)塔先進(jìn)控制器。

        1.2 加壓塔和常壓塔先進(jìn)控制器

        加壓塔、常壓塔為甲醇產(chǎn)品塔,是甲醇精餾裝置的核心部分。根據(jù)加壓塔工藝特點(diǎn)和控制需求,采用模型預(yù)測(cè)控制、智能控制等先進(jìn)控制策略,根據(jù)加壓塔、常壓塔的溫度分布特點(diǎn)及對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的分析,建立加壓塔、常壓塔多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化控制器,通過(guò)合理調(diào)節(jié)低壓蒸汽量、回流量、塔釜采出量等操作手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)塔釜溫度、塔頂溫度、塔釜液位、回流槽液位、塔頂壓力、塔壓差等指標(biāo)的平穩(wěn)控制和分級(jí)優(yōu)化,保持塔內(nèi)的物料平衡和能量平衡,穩(wěn)定生產(chǎn)工況,保證產(chǎn)品質(zhì)量[2]。

        2 實(shí)施效果

        該甲醇精餾裝置先進(jìn)控制系統(tǒng)于2019年8月24日—9月18日試投運(yùn)。考核期間,甲醇Ⅱ精餾工段運(yùn)行穩(wěn)定,與實(shí)施先進(jìn)控制系統(tǒng)前相比各塔工藝參數(shù)運(yùn)行平穩(wěn)率、蒸汽用量及員工操作強(qiáng)度顯著降低[3-4]。

        加壓塔投運(yùn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

        由表1可以計(jì)算得出:加壓塔液位方差由24.97降低至4.79,方差改善80.84%;加壓塔回流罐液位方差由1.53降低至0.35,方差改善77.28%;加壓塔塔釜溫度方差由0.33降低至0.12,方差改善63.85%。

        表1 加壓塔投運(yùn)前后數(shù)據(jù)

        常壓塔投運(yùn)前后數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

        表2 常塔投運(yùn)前后數(shù)據(jù)

        由表2可以計(jì)算得出:常壓塔塔頂溫度方差由4.17降低至0.35,方差改善91.64%;常壓塔回流罐液位方差由3.28降低至0.17,方差改善94.67%。

        考慮到環(huán)境影響,統(tǒng)計(jì)先進(jìn)控制系統(tǒng)投用前后同期甲醇精餾裝置蒸汽消耗及精餾收率,結(jié)果見(jiàn)表3。

        表3 先進(jìn)控制系統(tǒng)投用前后蒸汽消耗

        由表3可以看出:2019年先進(jìn)控制系統(tǒng)投用后蒸汽消耗明顯低于2018年同期,蒸汽消耗比2018年同期減少2.18%,精餾收率比2018年同期提高0.48%。

        3 結(jié)語(yǔ)

        自2019年8月底完成甲醇Ⅱ精餾裝置先進(jìn)控制器的上線調(diào)試工作后,甲醇Ⅱ精餾工段運(yùn)行穩(wěn)定,與實(shí)施先進(jìn)控制系統(tǒng)前相比:蒸汽消耗比2018年同期減少2.18%,精餾收率比2018年同期提高0.48%,產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅度提升;蒸汽壓力穩(wěn)定期間,所有回路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制調(diào)節(jié),員工基本只監(jiān)控,不需要再頻繁調(diào)節(jié),大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,真正實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)降耗。

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