催化裂化装置补充吸收剂流量操作优化及其控制实现.pdf

《催化裂化装置补充吸收剂流量操作优化及其控制实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、研究与应用化工自动化及仪表，2010，37(5)：72-77ControlandInstrumentsinChemicalIndustry催化裂化装置补充吸收剂流量操作优化及其控制实现翟炳鑫，罗雄麟，许锋(中国石油大学自动化研究所，北京102249)摘要：利用流程模拟软件UniSimDesign对某石化厂60万彤年催化裂化装置的吸收稳定系统进行稳态和动态的流程模拟。利用稳态模型，以能耗最小为优化目标，以产品质量指标为约束条件对补充吸收荆流量进行操作优化。利用动态模型作为虚拟装置并用控制的手段将操作优化的结果予以实现，通过实验对比分析，应该

2、以产品质量指标作为被控变量才能保证优化实现的过程中质量不超标，同时多变量预测控制的效果要比单回路控制效果好，但是将补充吸收剂流量分多次加栽。可以改善单回路控制的控制效果。关键词：催化裂化；吸收稳定；补充吸收剂；流程模拟；操作优化；优化实现中图分类号：TE624文献标识码：A文章编号：1000-3932(2010)05420724261引言在催化裂化装置吸收稳定系统中，稳定塔塔底稳定汽油作为补充吸收剂的主要目的是降低干气中C，组分的含量，为了保证干气不超标，大都采取增加补充吸收剂提高液气比的办法¨’2’。实际上，在影响吸收效果的众多因素中，

3、补充吸收剂流量对C，组分的吸收效果比系统压力、补充吸收剂中C。质量分率、系统温度都要小p，，同时补充吸收剂使吸收稳定系统内循环加大，使各个塔的操作负荷增大，而且使整个系统的能耗随之增加H1。因此，如果能对补充吸收剂流量进行操作优化，适当降低其流量，在保证干气指标不剧烈变化且不超标的情况下，能够降低整个系统的能耗，并且提高各个塔的操作弹性。工艺角度的操作优化很少考虑对下层控制器的影响”1，文献[6]针对实际装置中的补充吸收剂流量进行了操作优化，但是只是列出了优化结果投入前后标定数据的对比。但是，在吸收稳定系统中，吸收塔、解吸塔、稳定塔以及再

4、吸收塔四个塔前后相连，整个系统的耦合和时滞都很强，补充吸收剂流量的变化必然给底层控制的实施造成困难。文献[7]利用AspenDynamics搭建了催化裂化装置吸收稳定系统的动态模型，针对解吸塔塔底再沸量以及压缩富气的冷凝量等操作条件变化后吸收塔塔压的平稳控制和安全性进行了有益的探讨。目前还没有关于如何在控制系统上实现催化裂化装置吸收稳定系统中补充吸收剂流量操作优化的文献，本文正是在对补充吸收剂流量进行操作优化的基础上，对如何在底层控制系统上的实施进行了探讨。UniSimDesign是Honeywell公司的流程模拟软件，为石油化工行业提供

5、稳态和动态模拟、设计、性能监控、优化和业务规划，在石油化工领域得到广泛应用。本文利用UniSim搭建吸收稳定系统的稳态模型和动态模型，基于稳态模型以系统能耗最小为优化目标和产品质量指标不超限为约束条件对补充吸收剂流量进行稳态优化，并将这个优化的结果在动态模型上用控制的手段予以实现。控制系统分别采用单回路PID控制和多变量预测控制，并对控制效果进行分析。2吸收稳定系统的稳态与动态模拟2．1工艺流程简介吸收稳定系统工艺流程图如图l所示。千气压缩高气定汽油补充吸收剂叫蓬葡．丝堑垫吸l收l塔J———1．{—-二话吸收油1兰丑幽冷凝器占F同粼凝缩油

6、lTl喀冷凝器lIt_图l吸收稳定系统工艺流程图吸收稳定系统由吸收塔、解吸塔、再吸收塔和稳定塔组成。整个系统存在补充吸收剂、富吸收油和收稿日期：2010-01-25(修改稿)第5期翟炳鑫等．催化裂化装置补充吸收剂流量操作优化及其控制实现·73·解吸气三个循环物流。吸收塔用粗汽油和稳定塔来的稳定汽油作吸收剂吸收进入塔内的气体中的c，、C。组分，从吸收塔顶出来的贫气进人再吸收塔与从塔顶进入的轻柴油接触后最终生成千气。解吸塔的任务是将从平衡罐来的凝缩油中的C：组分解吸出来，保证使稳定塔塔顶尽可能地减少不凝气的排放。稳定塔将进入塔内的脱乙烷汽油进

7、行深度稳定，分离出蒸汽压合格的液化气和汽油。2．2稳态流程模拟本模拟选用Peng—Robinson状态方程，该方程在计算饱和蒸汽压、饱和液体密度等方面有更好的准确度，是工程相平衡计算中最常见的方程之一。对于流程模拟中C，以上组分的物流，由于无法确知其详细的化学组成，难以用纯组分描述，因此采用“虚拟组分”的方法将其蒸馏曲线切割成有限数目的窄馏分。为了验证吸收稳定系统模拟的准确性，表l将现场实际数据与模拟数据进行对比。通过对比可以看出，模拟计算的结果都能与实际数据较好吻合。2．3动态流程模拟由于动态流程模拟计算是联立求解所有方程，所有的解要求

8、同时收敛，所以必须需要好的初值，稳态流程模拟能够提供好的初值，所以在稳态流程模零旃众韪基媾旃众氍基拟的基础上搭建动态流程模拟。本文将补充吸收剂流量分别增加和减少0．5t／h，同时将稳定塔以及解