裂解爐COT控制優(yōu)化方案分析

席　萌（大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

裂解爐COT控制優(yōu)化方案分析

席萌
（大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

通過分析研究某石化公司乙烯裝置裂解爐COT控制系統(tǒng)控制方法，通過優(yōu)化乙烯裝置裂解爐COT控制方案，實(shí)現(xiàn)了裂解爐COT穩(wěn)定控制，提高了裂解爐裝置平穩(wěn)率。

裂解爐；控制；平穩(wěn)率；COT

稀釋蒸汽和原料在裂解爐對(duì)流段充分混合預(yù)熱以后，進(jìn)入裂解爐輻射室。而輻射室則通過燃料氣的燃燒來獲取高溫?zé)崃浚旌衔锪显谳椛涫业母邷刈饔孟聲?huì)發(fā)生裂解反應(yīng)。乙烯裝置裂解反應(yīng)目標(biāo)產(chǎn)物為乙烯和丙烯，而裂解爐爐管出口平均溫度COT反映了裂解反應(yīng)的裂解深度，如果COT控制不穩(wěn)定，會(huì)降低產(chǎn)品收率，將直接影響目標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，使乙烯裝置能耗升高，經(jīng)濟(jì)效益下降。

1　裂解爐原工藝控制存在問題分析

裂解爐各組爐管出口平均溫度COT是裂解爐控制系統(tǒng)關(guān)鍵的被控變量，該控制系統(tǒng)是通過修整自身的各組烴原料進(jìn)料流量的控制器，以保證COT在規(guī)定的設(shè)定值范圍內(nèi)。

原COT控制工藝中，燃料氣流量與裂解爐爐管出口平均溫度COT相當(dāng)于串級(jí)控制，主回路為裂解爐爐管出口平均溫度COT，副回路為燃料氣流量。為了防止燃料氣壓力不穩(wěn)定，過高或過低產(chǎn)生波動(dòng)，在系統(tǒng)中加入高低壓保護(hù)器，并將燃料氣熱值進(jìn)行換算，主回路的輸出值與燃料氣熱值換算后的數(shù)值進(jìn)行相加，然后輸出到副回路當(dāng)中，作為此控制系統(tǒng)副回路的設(shè)定值。

在裝置控制過程中主要存在以下問題需要解決

1）由于使用前冷系統(tǒng)分離出的尾氣作為燃料氣的主要成分，在裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，該尾氣成分不穩(wěn)定，一直存在著小幅度的變化，這樣就使得燃料氣熱值也表現(xiàn)出小幅度波動(dòng)的情況，而此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，是將燃料氣熱值換算后的數(shù)值直接加入到系統(tǒng)控制回路當(dāng)中，這樣就使得控制回路也產(chǎn)生波動(dòng)，隨著燃料氣熱值的變化而變化，非常不利于COT的穩(wěn)定控制。

2）原控制方法無法體現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算裂解爐爐管出口平均溫度COT的變化趨勢(shì)，該控制系統(tǒng)調(diào)整的精度主要取決于控制回路PID設(shè)定值是否符合實(shí)際生產(chǎn)需求，不能滿足生產(chǎn)裝置多種工況的需求，該控制系統(tǒng)原設(shè)計(jì)調(diào)整精度較低。

3）在原工藝控制方法中，以裂解爐各組爐管的平均溫度為基礎(chǔ)，COT的調(diào)整只針對(duì)平均值，并不包括各支路的獨(dú)立調(diào)節(jié)。在裝置實(shí)際生產(chǎn)過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)過COT平均較好，但各支路爐管出口平均溫度COT偏差較大，甚至達(dá)到30℃以上的情況。

4）在裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，由于原COT控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷，一般采用人工控制。當(dāng)裂解爐爐管出口平均溫度COT出現(xiàn)小幅度波動(dòng)時(shí)，操作人員人為調(diào)整燃料氣流量和進(jìn)料流量的設(shè)定值，當(dāng)裂解爐爐管出口平均溫度COT波動(dòng)較大時(shí)，只能通過操作工手動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整精度較低，無法實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整，COT波動(dòng)幅度較大，幅度一般在±10℃左右。再者，該控制系統(tǒng)在人工控制過程中，由于燃料氣組分、進(jìn)料組分，以及裂解爐參數(shù)變化等因素的影響，使得操作人員人工控制難度增加，最終導(dǎo)致裂解爐生產(chǎn)效率降低，裂解爐裝置指標(biāo)控制平穩(wěn)率較低。

2　裂解爐COT控制優(yōu)化方案

裂解爐先進(jìn)控制系統(tǒng)是以裂解爐爐管出口平均溫度COT作為首要控制目標(biāo)，把燃料氣流量和各組進(jìn)料流量作為控制手段。為了消除燃料氣組分變化而引起的波動(dòng)幅度，在控制系統(tǒng)中加入燃料氣熱值補(bǔ)償來修正燃料氣流量。先進(jìn)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了安全保護(hù)，為了防止燃料氣流量過大時(shí)裂解爐超溫，設(shè)置了高壓保護(hù)控制器，而為了防止燃料氣流量過小時(shí)裂解爐噴火嘴熄火，設(shè)置了低壓保護(hù)控制器。

當(dāng)裂解爐爐管出口平均溫度COT發(fā)生波動(dòng)時(shí)，通過先進(jìn)控制建立的模型，計(jì)算燃料氣流量變化大小對(duì)COT的影響，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整燃料氣流量設(shè)定值，使COT回歸到期望的目標(biāo)值范圍以內(nèi)。在自動(dòng)調(diào)整控制過程中，先進(jìn)控制系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)計(jì)算，確定裂解爐爐管出口平均溫度COT實(shí)際值與目標(biāo)值的偏差，再進(jìn)一步微調(diào)燃料氣流量，精確控制，從而實(shí)現(xiàn)裂解爐爐管出口平均溫度COT的快速和穩(wěn)定調(diào)整。當(dāng)裂解爐爐管出口平均溫度COT回歸至預(yù)期值范圍以內(nèi)時(shí)，先進(jìn)控制系統(tǒng)在保證裝置生產(chǎn)設(shè)計(jì)的總負(fù)荷不變的前提下，等幅調(diào)整兩支路烴進(jìn)料流量控制器的設(shè)定值，并動(dòng)態(tài)調(diào)整相應(yīng)爐管所對(duì)應(yīng)的稀釋蒸汽流量和烴進(jìn)料流量，從而實(shí)現(xiàn)使裂解爐各支路爐管出口平均溫度COT達(dá)到一致，減小偏差。

在干燥器再生方面，通過新控制方案改善再生氣控制閥開度曲線，使再生氣流經(jīng)的控制閥開度變化保持平緩，從而使再生氣流量緩慢變化，這樣就減少了再生氣對(duì)燃料氣系統(tǒng)變化幅度的影響，使裂解氣干燥器再生過程產(chǎn)生的再生氣對(duì)燃燒系統(tǒng)的影響基本消除。

3　結(jié)論

1）乙烯裝置裂解爐COT控制優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，能夠快速、平穩(wěn)調(diào)整COT，能夠有效地減小COT波動(dòng)幅度。

2）投用COT控制優(yōu)化系統(tǒng)以后，大大提高了裂解爐裝置的平穩(wěn)率，實(shí)現(xiàn)了快速平穩(wěn)控制，減少了系統(tǒng)波動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了秒級(jí)內(nèi)的快速平穩(wěn)控制，降低了裂解爐操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）該COT控制優(yōu)化系統(tǒng)提高了控制精度，保證了乙烯裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了裝置能耗，實(shí)現(xiàn)了低碳生產(chǎn)，獲得了更大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)乙烯裝置化工生產(chǎn)具有重要的理論和實(shí)際意義。

[1] 宋幫勇，田亮，王杭州，等.SC-1型石腦油裂解爐全周期操作優(yōu)化研究[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2016，（2）：125-129+135.

Cracking Furnace COT Control Optimization Analysis

Xi Meng

Through analysis and study the ethylene cracking furnace in an olefine factory of someone petrochemical company COT control system control method，through the optimization of ethylene cracking furnace COT control scheme of the cracking furnace COT stability control，increase the rate of cracking furnace device smoothly.

cracking furnace；Control；Steady rate；COT

TQ221.211；TE963

B

1003-6490（2016）03-0108-01

2016-03-16

席萌（1986—），女，河北定州人，助理工程師，主要從事裂解爐裝置生產(chǎn)管理工作。