環丁砜抽提生產過程先進控制

客戶名稱：揚子石化芳烴廠

環丁砜抽提裝置是以環丁砜為溶劑，以重整脫庚烷塔頂液為原料，通過溶劑抽提和蒸餾相結合的方法，分離成芳烴和非芳烴的物理過程，其中芳烴再經苯塔精餾得到高純度的苯和甲苯，苯作為芳烴聯合裝置的主要產品之一送出界區，甲苯作為歧化裝置的原料。

環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。環丁砜抽提裝置存在的控制難點有許多重要的工藝參數需手動調節，存在控制不及時的問題，也不能達到平穩和一致的控制效果；裝置的干擾因素多，對塔的影響大，如：進料流量的變化、進料組分波動、溶劑質量的變化、溶劑溫度的波動以及環境條件變化等，這些因素均影響裝置的平穩操作；由于裝置中存在著溶劑循環、烴循環和水循環，且DA-405、DA-407、DA-408和DA-413是上下游的工藝關系，因此裝置中的許多變量存在著較強耦合關聯性，帶來操作與控制上的困難。

上述這些控制問題，目前常規PID控制難以較好地解決，采用多變量預測控制技術卻是有效解決辦法。根據對產品質量和操作工況的波動幅度的預測，充分考慮各個變量間的耦合特性，不斷地以滾動優化的計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平均穩態偏差減小，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，從而達到大大提高經濟效益的目的。

抽提塔界面、汽提塔壓力、回收塔溫度等過程控制變量的均方差減小50%以上

進一步提高芳烴收率和降低溶劑消耗，使芳烴收率在現有基礎上提高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

針對芳烴抽提生產裝置DA-405、DA-407、DA-408和DA-413等塔的特點，設計了DA-405、DA-407、DA-408和DA-413四個子控制器。實現了精餾塔和抽提塔相結合的塔系先進控制系統。

環丁砜抽提先進控制基本解決了環丁砜抽提塔系操作系統難以控制的難題，特別是當有外界干擾，塔系各主要工藝參數能自動跟蹤調整，使塔系的操作更平穩，在平穩操作的基礎上，環丁砜抽提塔系的各主要參數實行“卡邊”控制，“卡邊”控制帶來了顯著的經濟效益。具體表現在如下幾個方面：提高主要變量的穩定性，抽提塔界面、汽提塔壓力、回收塔溫度等過程控制變量的均方差減小50%以上；抽提塔系的年波動次數降低到每年兩次以下，實現了常規控制和先進控制雙向的無擾動切換，為保證裝置的“安穩長滿優”生產奠定了基礎。先控系統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％。先控系統投用后，在運行負荷相當的情況下，SH蒸汽耗量下降了8％。先控系統投用后，在裝置運行負荷相當的情況下，裝置總能耗下降了210.34噸標油，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5.77%。操作人員勞動強度下降，先控系統得到了操作人員的認可和歡迎。

DA405塔界面投運效果如下：

DA405塔先進控制系統投運前效果圖

DA405塔先進控制系統投運后效果圖

注：圖中數據的記錄時間間隔為1分鐘，整段數據的記錄時間為8000分鐘。

裝置能耗下降產生的效益：先控系統投用以后，SH的用量比以前下降了8％左右，以SH耗量270993噸作為基準來計算，每噸SH的價格為57元，則一年可產生效益：123.6（萬元）。抽余油中芳烴含量下降產生的效益，先控投用后，芳烴含量平均下降了1.25％，以抽余油產量為151635噸為基準來進行計算，則一年可減少芳烴損失為1895（噸），每噸抽余油的價格為1922元/噸，每噸芳烴的價格為3020元/噸，則一年可產生效益：208.07（萬元）；溶劑消耗減少可產生的效益，先控投用后，平均一年可減少溶劑消耗6.9噸，一噸溶劑的價格按28000元計算，則一年可產生效益19.32（萬元）。三項合計一年可產生效益：351（萬元）。

先進控制技術在環丁砜抽提裝置上的應用是成功的,它是我們把高科技成果應用在芳烴裝置上的一次成功嘗試。先進控制技術在環丁砜抽提裝置上的成功實施也為我們進一步擴大其應用范圍提供了經驗。