客戶名稱：揚(yáng)子石化芳烴廠
工藝簡(jiǎn)介
環(huán)丁砜抽提裝置是以環(huán)丁砜為溶劑，以重整脫庚烷塔頂液為原料，通過(guò)溶劑抽提和蒸餾相結(jié)合的方法，分離成芳烴和非芳烴的物理過(guò)程，其中芳烴再經(jīng)苯塔精餾得到高純度的苯和甲苯，苯作為芳烴聯(lián)合裝置的主要產(chǎn)品之一送出界區(qū)，甲苯作為歧化裝置的原料。
需求分析
環(huán)丁砜抽提塔系由抽提塔DA-405、抽提提餾塔DA-407、溶劑回收塔DA-408和苯塔DA-413組成。環(huán)丁砜抽提裝置存在的控制難點(diǎn)有許多重要的工藝參數(shù)需手動(dòng)調(diào)節(jié)，存在控制不及時(shí)的問(wèn)題，也不能達(dá)到平穩(wěn)和一致的控制效果；裝置的干擾因素多，對(duì)塔的影響大，如：進(jìn)料流量的變化、進(jìn)料組分波動(dòng)、溶劑質(zhì)量的變化、溶劑溫度的波動(dòng)以及環(huán)境條件變化等，這些因素均影響裝置的平穩(wěn)操作；由于裝置中存在著溶劑循環(huán)、烴循環(huán)和水循環(huán)，且DA-405、DA-407、DA-408和DA-413是上下游的工藝關(guān)系，因此裝置中的許多變量存在著較強(qiáng)耦合關(guān)聯(lián)性，帶來(lái)操作與控制上的困難。
上述這些控制問(wèn)題，目前常規(guī)PID控制難以較好地解決，采用多變量預(yù)測(cè)控制技術(shù)卻是有效解決辦法。根據(jù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和操作工況的波動(dòng)幅度的預(yù)測(cè)，充分考慮各個(gè)變量間的耦合特性，不斷地以滾動(dòng)優(yōu)化的計(jì)算方式給出基本控制回路的給定值，從而使得主要工藝參數(shù)平均穩(wěn)態(tài)偏差減小，提高裝置的的分離效果，減少能耗，并且保證滿足操作工況的所有約束，從而達(dá)到大大提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
控制目標(biāo)
抽提塔界面、汽提塔壓力、回收塔溫度等過(guò)程控制變量的均方差減小50%以上
進(jìn)一步提高芳烴收率和降低溶劑消耗，使芳烴收率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高0.5%而溶劑消耗降低5%。
回收塔塔頂回流比降低5%以上，能耗降低2%以上
先進(jìn)控制方案
針對(duì)芳烴抽提生產(chǎn)裝置DA-405、DA-407、DA-408和DA-413等塔的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了DA-405、DA-407、DA-408和DA-413四個(gè)子控制器。實(shí)現(xiàn)了精餾塔和抽提塔相結(jié)合的塔系先進(jìn)控制系統(tǒng)。
應(yīng)用效果
環(huán)丁砜抽提先進(jìn)控制基本解決了環(huán)丁砜抽提塔系操作系統(tǒng)難以控制的難題，特別是當(dāng)有外界干擾，塔系各主要工藝參數(shù)能自動(dòng)跟蹤調(diào)整，使塔系的操作更平穩(wěn)，在平穩(wěn)操作的基礎(chǔ)上，環(huán)丁砜抽提塔系的各主要參數(shù)實(shí)行“卡邊”控制，“卡邊”控制帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。具體表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：提高主要變量的穩(wěn)定性，抽提塔界面、汽提塔壓力、回收塔溫度等過(guò)程控制變量的均方差減小50%以上；抽提塔系的年波動(dòng)次數(shù)降低到每年兩次以下，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)控制和先進(jìn)控制雙向的無(wú)擾動(dòng)切換，為保證裝置的“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。先控系統(tǒng)投用以后抽余油中的芳烴含量比去年同期平均下降了1.25％，下降率為74.4%。先控投用后，芳烴回收率由平均98.32％提高到99.57％。先控系統(tǒng)投用后，在運(yùn)行負(fù)荷相當(dāng)?shù)那闆r下，SH蒸汽耗量下降了8％。先控系統(tǒng)投用后，在裝置運(yùn)行負(fù)荷相當(dāng)?shù)那闆r下，裝置總能耗下降了210.34噸標(biāo)油，下降率為2.47％。先控投用后，溶劑單耗平均下降0.015 kg/噸苯，下降率達(dá)5.77%。操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度下降，先控系統(tǒng)得到了操作人員的認(rèn)可和歡迎。
DA405塔界面投運(yùn)效果如下：
DA405塔先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)前效果圖
DA405塔先進(jìn)控制系統(tǒng)投運(yùn)后效果圖
注：圖中數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間間隔為1分鐘，整段數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間為8000分鐘。
效益分析
裝置能耗下降產(chǎn)生的效益：先控系統(tǒng)投用以后，SH的用量比以前下降了8％左右，以SH耗量270993噸作為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，每噸SH的價(jià)格為57元，則一年可產(chǎn)生效益：123.6（萬(wàn)元）。抽余油中芳烴含量下降產(chǎn)生的效益，先控投用后，芳烴含量平均下降了1.25％，以抽余油產(chǎn)量為151635噸為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，則一年可減少芳烴損失為1895（噸），每噸抽余油的價(jià)格為1922元/噸，每噸芳烴的價(jià)格為3020元/噸，則一年可產(chǎn)生效益：208.07（萬(wàn)元）；溶劑消耗減少可產(chǎn)生的效益，先控投用后，平均一年可減少溶劑消耗6.9噸，一噸溶劑的價(jià)格按28000元計(jì)算，則一年可產(chǎn)生效益19.32（萬(wàn)元）。三項(xiàng)合計(jì)一年可產(chǎn)生效益：351（萬(wàn)元）。
先進(jìn)控制技術(shù)在環(huán)丁砜抽提裝置上的應(yīng)用是成功的,它是我們把高科技成果應(yīng)用在芳烴裝置上的一次成功嘗試。先進(jìn)控制技術(shù)在環(huán)丁砜抽提裝置上的成功實(shí)施也為我們進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍提供了經(jīng)驗(yàn)。
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