先进控制apc在聚丙烯装置上的应用

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1、WORD格式-可编辑先进控制APC在聚丙烯装置上的应用来源:[中国化工学会信息技术应用专业委员会]  作者:[胡军武]  发布日期:[2010-5-2713:41:09]     摘要：本文以2004年扩能改造后的聚丙烯装置生产过程为应用背景，介绍了APC（AdvancedProcessControl）的功能设计和建模特点，说明了APC在聚丙烯生产上的实际应用情况以及存在的问题。 关键词：聚丙烯液相单环管工艺APC 1引言武汉石化2#聚丙烯装置原处理能力为70kt/a，于1998年6月28日建成投产，装置采用国产化聚丙烯液相环管生产工艺，可生产26个牌号产品。聚丙烯装置先进过

2、程控制（APC）属于集团公司第一批聚丙烯APC推广项目,于2001年3月15日在我厂启动，由HoneywellHi-SpecSolution公司（以下简称HHSS）提供先进过程控制软件包和培训，武汉分公司和北京石油化工工程公司作为承担单位合作完成项目的设计和开发。2004年聚丙烯装置处理能力由70kt/a扩能至0.1mt/a，扩能改造后，原有的工艺和设备参数发生了改变，已经不能适应现有的APC的控制，主要表现在：（1）聚合反应系统稳定性不够，如浆液浓度DIC241、丙烯进料FIC203、氢气进料FIC201A/B、环管温度TIC241等参数波动幅度相对较大；（2）产品质量指标

3、难以控制，如熔融指数MFR无法在线测量，操作监控难度大；（3）产品优级品率难以控制；（4）牌号切换过渡时间长。基于上述情况，2006年11月2~21日，石化盈科受中石化委托对我厂2#聚丙烯装置的先进控制系统进行了恢复完善工作。 2聚丙烯装置的APC软件构成2.1PP/APC软件系统构成专业知识--整理分享WORD格式-可编辑PP/APC软件系统主要有两个层次：HPM层和AM层，见下图1。  HPM层HPM(HighPerformanceControlModule)是TDC3000系统的现场控制站。它独立完成常规工艺过程的数据采集和参数控制。在APC软件系统中，HPM也是用于控

4、制的最终直接作用对象。在AM中，经过先进过程计算和先进过程控制得出的过程参数（如不可测的PV值、先进过程计算的计算结果和先进过程控制的OP值等），可以通过远程串级（RemoteCascade），作为HPM中常规控制器的设定值，从而优化生产操作的控制指标。AM层AM层是TDC3000系统级别最高的上位机，是TDC3000系统中实现APC最理想的硬件平台。因为只有AM能自由访问LCN网及UCN网的全部节点资源。在AM中驻留有APC主要工具软件包，它们是Honeywell公司开发的基于DCS系统的先进过程控制软件开发工具软件包，它提供了常规控制和计算无法实现的功能，使先进计算和控制

5、的开发过程简单化、工程化。2.2POLYTECH工具软件包及IMC中介调节控制技术POLYTECH工具软件包及IMC调节控制软件包给用户提供丰富的软件工具。这些工具软件对APC技术的工程化、实用化起了很大的作用。在PP/APC设计中涉及到的主要工具软件如表1： 名称主要功能块名过程信号确认（ProcessSignalVali大体on）VALIDTN5PID控制器RPID约束控制器CNSTRNT3约束监视器CNSTMON1专业知识--整理分享WORD格式-可编辑启动/监视器APCMON5HorizonControlH2INVTN3设定值斜坡变化SP_RAMP1设定值跟踪SPTR

6、ACK2前馈控制初始化及PV死区FF1_E计算状态CALCXTAT计算复位LO_RATES相关画面显示APCGRPS1，APCGRPH1表1PP/APC设计中涉及到的主要工具软件 3APC在2#聚丙烯装置的应用APC推理计算（APCPerformanceCalculation）是APC技术的基础，也是过程的建模过程。每个计算都试图“推导”出一个变量的值，如产率、固体浓度等。推理计算主要是基于反应过程中的质量平衡和能量平衡，当然还包括动量平衡。但一般来说，动量平衡难以计量和计算，也无法提供有价值的过程信息，所以不予考虑。在基于Polytech软件包的APC系统中，推理计算主要包

7、括：反应器质量流量、反应器传热系数、聚合产率、反应器固体浓度、催化剂活性、丙烯、丙烷、氢气浓度、MFR关联计算、质量计算修正热量计算等。APC系统采用了鲁棒PID控制技术及相关的约束控制（ConstraintControl）技术，控制器包括：R-201反应器固体浓度控制；R-201反应器温度控制；产率控制；TEAL和DONOR比率控制。因车间产率控制、TEAL和DONOR控制未投用，故将重点谈谈反应器固体浓度控制和温度控制。3.1R-201反应器固体浓度控制固体浓度计算模块主要是基于反应器浆液中在固体（