甲醇精餾裝置增設(shè)先進控制系統(tǒng)作用淺談

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t/a，年運行時間為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和生產(chǎn)需求，完成了現(xiàn)場調(diào)研與進程控制符(PID)整定、軟硬件安裝與調(diào)試、先進控制系統(tǒng)詳細方案設(shè)計與論證、模型辨識與控制器設(shè)計、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控制器的上線調(diào)試工作。

1 實施過程

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

1.1 預(yù)塔先進控制器

預(yù)塔的主要控制目標是通過平穩(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)塔的運行特點和過程控制要求，采用多變量模型預(yù)測控制，以再沸器低壓蒸汽量、回流量、塔頂放空閥開度、塔釜采出閥開度、循環(huán)水調(diào)節(jié)閥開度為操縱變量，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、干擾變量之間的動態(tài)模型，實現(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)塔先進控制器。

1.2 加壓塔和常壓塔先進控制器

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)加壓塔工藝特點和控制需求，采用模型預(yù)測控制、智能控制等先進控制策略，根據(jù)加壓塔、常壓塔的溫度分布特點及對生產(chǎn)過程數(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，實現(xiàn)對塔釜溫度、塔頂溫度、塔釜液位、回流槽液位、塔頂壓力、塔壓差等指標的平穩(wěn)控制和分級優(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 實施效果

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

加壓塔投運前后數(shù)據(jù)對比見表1。

由表1可以計算得出：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 加壓塔投運前后數(shù)據(jù)

常壓塔投運前后數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 常塔投運前后數(shù)據(jù)

由表2可以計算得出：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)計先進控制系統(tǒng)投用前后同期甲醇精餾裝置蒸汽消耗及精餾收率，結(jié)果見表3。

表3 先進控制系統(tǒng)投用前后蒸汽消耗

由表3可以看出：2019年先進控制系統(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

自2019年8月底完成甲醇Ⅱ精餾裝置先進控制器的上線調(diào)試工作后，甲醇Ⅱ精餾工段運行穩(wěn)定，與實施先進控制系統(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，所有回路實現(xiàn)自動控制調(diào)節(jié)，員工基本只監(jiān)控，不需要再頻繁調(diào)節(jié)，大大降低了勞動強度，真正實現(xiàn)了增產(chǎn)降耗。