多變量預測控制軟件在重油催化裂化裝置上的應(yīng)用

　　重油催化裂化的幾股原料在原料罐混合后，經(jīng)過進料噴嘴進入反應(yīng)塔提升管，與來自再生器的高溫催化劑接觸，并進行汽化、反應(yīng)。然后由提升管出口進入旋風分離器分離出催化劑，分離出催化劑后的油氣進入主分餾塔，而催化劑返回再生器進行再生。反應(yīng)后的油氣在主分餾塔中，分離出外甩油漿、回煉油、輕柴油和塔頂出來的油氣，從分餾塔塔頂出來的油氣進入油氣分離器做進一步分離。油氣分離器頂部的富氣進入吸收塔塔底，在塔頂用粗汽油和穩(wěn)定汽油分別作吸收劑和補充吸收劑，已吸收富氣中C3、C4組份，塔頂貧氣去再吸收塔，塔底富吸收油返回油氣分離器。油氣分離器底部凝縮油進入解析塔，解析塔解析出C1、C2組份，塔頂解析氣返回油氣分離器。解析塔塔底脫乙烷汽油入穩(wěn)定塔。穩(wěn)定塔脫除脫乙烷汽油中的C3、C4組份，塔底的穩(wěn)定汽油分兩路：一路去吸收塔塔頂作補充吸收劑，另一路去下游裝置。
　　從基礎(chǔ)控制回路的運行情況看，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的自控投運率較高；反應(yīng)/再生系統(tǒng)的反應(yīng)器壓力控制、外取熱器取熱負荷控制以及主風量控制等均不能投用自動；主分餾塔的塔底油漿系統(tǒng)和頂循系統(tǒng)的自控投運率較低。催化裂化裝置生產(chǎn)過程中面臨的主要問題有：原料組成變化較大，直接影響著反應(yīng)再生系統(tǒng)的平穩(wěn)操作，甚至會導致再生器溫度較大波動；外取熱器的取熱量已經(jīng)接近設(shè)計值，可調(diào)的余地較小；主風機系統(tǒng)在反飛動與放空之間尚未取得合理平衡；塔底油漿系統(tǒng)主要依賴手動調(diào)節(jié)，油漿外甩量受到下限約束；汽油干點、柴油95%點和汽油飽和蒸汽壓等關(guān)鍵工藝指標沒有在線質(zhì)量儀表，難以達到滿意的質(zhì)量控制效果；解吸塔和穩(wěn)定塔的塔釜重沸器面臨供熱不足的問題；各主要液位，如柴油汽提塔、油氣分離器等液位難以控制；以上情況都會造成工況波動大，產(chǎn)品質(zhì)量和收率不穩(wěn)定，裝置能耗較高。
控制目標
? 增強裝置抗干擾能力、平穩(wěn)操作；
? 減少產(chǎn)品質(zhì)量波動、實現(xiàn)卡邊控制，主要產(chǎn)品質(zhì)量指標的標準偏差降低20%到60%；
? 合理調(diào)整反應(yīng)溫度、產(chǎn)品抽出溫度，減少生焦量、產(chǎn)氣量，提高輕油收率；
? 搞好裝置能量平衡、降低能耗；
? 降低了勞動強度，提高了裝置的自動化水平。
先進控制系統(tǒng)框架
　　針對催化裂化裝置的三大部分：即反應(yīng)再生部分、主分餾塔部分和吸收穩(wěn)定部分，我們采用高級多變量魯棒預測控制軟件APC-Adcon來實現(xiàn)整個裝置的先進控制，同時用軟測量與工藝計算軟件來支持先進控制器的運行，并輔助工藝操作。項目中，設(shè)計兩個大APC-Adcon控制器以控制催化裂化裝置，第一部分分為反應(yīng)/再生和主分餾塔控制器，下設(shè)反應(yīng)/再生和主分餾塔二個子控制器；第二部分為吸收穩(wěn)定控制器，下設(shè)吸收/解吸塔、穩(wěn)定塔二個子控制器。他們之間的聯(lián)系由軟測量、工藝計算與干擾來體現(xiàn)。其中建立產(chǎn)品產(chǎn)率、粗汽油干點、輕柴油95％點、穩(wěn)定汽油飽和蒸汽壓以及干氣C3+、液化氣C5＋含量等的工藝計算模型與軟測量模型。采用OPC技術(shù)實現(xiàn)先進控制上位機與Honeywell公司的TDC3000 DCS系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)通訊。