轻烃分馏控制装置的优化及改进认识

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  [摘 要]如今我国经济水平不断提升,工业建设得到了良好发展空间,轻烃分馏作为重要工业技术,其控制装置仍存在一定问题。本文将对其现状进行概述,并提出优化硬件接口、全过程动态监控、及时记录数据等优化措施,结合具体执行方案说明其中脱戊烷、丁烷时的注意要点,为我国化学工业的发展做出支持。
  [关键词]轻烃分馏;控制装置;硬件接口
  中图分类号:TQ205 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)07-0020-01
  引言
  轻烃分馏控制装置作为一种物理类型装置,主要是由化工精馏塔系统所构成,在实际操作过程中,轻烃分馏装置使用起来涉及到的工业生产流水线较长,所以在运行过程中,容易受到多方面影响,出现问题。站在战略性发展的角度来看,正是这种装置模式造成了行业发展的停滞不前,因此要针对性优化与改进。
  一、轻烃分馏控制装置现状概述
  如今,我国工业中大部分轻烃分馏装置仍然利用DCS系统进行控制,其控制核心理念为单一变量与单一回路,工作效率十分有限,必须要用传统的仪表盘辅助。而且受到原料自身条件、轻烃分馏工艺、DCS系统局限性,会导致轻烃分馏具体控制过程中无法做到稳定操作。具体困难表现为:
  1.轻烃分馏流程过长,受到多方面因素干扰,尤其是物料与能量的影响十分频繁且明显。其中包括物料进入量改变、成分变化、塔底温度变化、环境条件等等,分馏装置中物料变化将对整体平稳运行带来严重影响。
  2.由于分馏塔本身就具有多种类型,所以其自身性质就在多变量、耦合性强、非线性的范围内,这也导致传统模式中单一变量与单一回路无法满足执行要求,造成控制困难。
  3.我国工业技术在不断更新,目前市场中大部分的轻烃分馏装置都是多精馏塔串联并行的工艺,所以每个组件之间会存在明显上下游关系,上游工况会直接对下游工况造成影响。
  4.由于DCS系统在实际运行过程当中,还需要大量人力资源对其实施调整,且工作量繁重,所以,一旦执行过程中出现操作不当、不良习惯等情况,就会导致生产过程出现差异性[1]。
  二、轻烃分馏控制装置的改进和优化
  (一)优化硬件接口
  在目前较为先进的轻烃分馏装置中,依然是利用DCS系统的基本原理,可对其系统中出现的疏漏及时调整并改善,增加部分人性化、科学化、实用性的插件。同时在产品选择过程中,要强调选择的合理性与具体化,使用一些操作性较强的产品,让控制系统能够得到整体性的优化,并加大力度对运行的上机位采取全方位的操作控制,进一步提升工作效率,在信息化HUB系统的辅助下,改变传统单项数据传输为双向数据交换,在自动化运行过程中,信息数据的传输效率能够质的飞跃。推进轻烃分馏装置运行时的安全性与稳定性。在进行上机位优化的时候,需要注意,尽管其本身就具有较为科学、新型的控制器,也能起到良好的监督控制效果。但同时仍然需要注意引进一些先进软件到整个系统中,让轻烃分馏控制装置运行过程中的每个环节都能够融入新型的控制理念。例如:脱丁烷塔、液化气分馏塔等等。
  (二)具体执行方案
  轻烃分馏装置所涵盖的多种精馏塔之间有紧密关联,因此在改进方案中,要把脱丁烷塔、脱戊烷塔、脱己烷塔以及液化气分馏塔当做一个整体采取控制,同时为了确保控制准确,各个精馏塔中都需要设有独立的子控制系统。使用模型识别系统完成各个精馏塔模型辨识工作,收集参数,例如:回流量、塔顶温度、塔釜温度以及再沸器蒸汽流量等等,上述参数与变量之间有着一定关系和影响,可利用数学模型,按照数学模型来建立预测控制模型。其中需要按照工艺具体状况来判断参数轨迹、多类型变量约束、控制结构等,从而获取预测控制器。实际操作时,新型控制器要考虑各个精馏塔的目标和变量约束,设定变量数值。不同的精馏塔,控制器执行方案有所差异,因此需要有针对性的进行调整。
  (三)脱戊烷控制方案注意事项
  脱戊烷塔控制方案,要针对多种变量数值采取控制,当其中的再沸器返塔温度达到甚至超出数值,但塔顶的温度小于设定数值时,脱戊烷塔控制器要先进行模型计算,同时降低回流量、再沸器蒸汽阀位,确保塔顶温度在一定范围内。如果两种温度不能达到设定目标值,要把回流量的值调到最小。如果再沸器返塔温度变量少于下限值,塔顶温度变量大上限值时,控制器同样要模计算,提升回流量与蒸汽阀位,控制返塔温度契合目标值。
  (四)脱丁烷控制方案注意事项
  脱丁烷塔控制装置执行过程中,如果其中每个环节的不稳定温度都与各自的上限值和下限值相吻合,则相关的新型控制器就需要利用具对塔顶温度采取维持,而工具可以选择部分沸腾器的蒸汽阀位以及预热蒸汽的阀位。这在一定程度上完成了回流量驻留值稳定效果。当沸腾器的蒸汽阀位与预热蒸汽阀位超出上限,就不用保持塔顶温度,但是需要调节回流量维持塔顶的温度。如果沸腾器中的反塔温度超出规定数值,同时,塔顶的温度小于规定的数值,脱丁烷塔的先进控制器就要采取计算,达到降低回流量与再沸腾蒸汽阀位的效果,确保塔顶温度稳定。要控制塔顶温度,让其保持在固定范围内。当再沸腾器的反塔值低于下限值时,塔温超出设定数值,同样进行计算,提升回流量与再沸腾蒸汽阀位,控制塔顶温度。
  (五)脱己烷控制方案注意事项
  在脱己烷塔的先进控制方案当中,同样注意对不同变量的数值范围采取相应的控制,当再沸器返塔温度、顶部温度、塔底温度都在具体上限和下限值范围内,新型控制器要使用再沸器蒸汽阀位保证塔顶温度的稳定,这也为回流量驻留值的稳定提供保障,如果再沸器蒸汽阀位接近上限和下限,同时塔顶温度不能维持时,就要利用对回流量的调整来保持塔顶温度。当再沸器返塔温度已经超出上限数值,但塔顶温度达不到标准数值情况下,脱己烷塔控制器会先计算有关模型,使用取降低回流量以及再沸器蒸汽阀位等手段,实现温度达标,对于塔顶温度也进行一定控制,如果温度仍无法达到预目标时,就要把回流量的数值节到最小。
  当再沸器返塔的温度变量小于下限数值,塔顶温度变量超过上限数值时,脱己烷塔的新型控制仍然要进行计算,再次提升回流量与再沸器蒸汽阀位控制好再沸器返塔温度,使其和目标值吻合,同时要注意保证塔顶温度,此情况下的再沸器返塔温度和塔顶温度如果依然不够目标值,就需要将控制器回流量调到最大值[2]。
  结论
  综上所述,想要顺应时代发展,推动化工行业的进一步发展,就需要对现有的轻烃分馏装置采取优化与改进措施,在其中应用科学有效的控制系统,提高工艺参数控制能力,最大程度上缩小产品生产时出现的损失,为其平稳运行提供保障,为我国的可持续发展提供支持。
  参考文献
  [1]顾芃.油田轻烃分馏产品的深加工技术分析[J].化工设计通讯,2018,44(04):15.
  [2]马宗尧.轻烃分馏控制装置的優化及改进认识[J].化工设计通讯,2017,43(08):91.
  作者简介
  魏艳红,女,民族:汉,籍贯:黑龙江省肇东市,出生年月:1976年5月I7日,文化程度:高中,现有职称:助理技师,研究方向:轻烃分馏。
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