甲醇精餾裝置增設先進控制系統作用淺談

楊 兵

(兗礦魯南化工有限公司,山東滕州 277527)

兗礦魯南化工有限公司甲醇精餾裝置生產能力為35萬t/a，年運行時間為330 d，采用三塔工藝流程。自2019年6月，兗礦魯南化工有限公司根據甲醇精餾裝置工藝特點和生產需求，完成了現場調研與進程控制符(PID)整定、軟硬件安裝與調試、先進控制系統詳細方案設計與論證、模型辨識與控制器設計、集散控制系統(DCS)邏輯切換程序組態與調試、操作人員培訓等工作，并在2019年8月底完成甲醇精餾裝置先進控制器的上線調試工作。

1 實施過程

甲醇精餾裝置先進控制系統的主要任務是抑制外部擾動，合理動態調節各操作變量，平穩各精餾塔關鍵工藝指標，穩定產品質量，實現自動化操作。采用多變量模型預測控制技術，并根據甲醇精餾裝置的實際生產特點，設計出適合甲醇精餾裝置的先進控制器。

1.1 預塔先進控制器

預塔的主要控制目標是通過平穩控制塔內溫度分布，減少預塔塔頂甲醇損失。根據預塔的運行特點和過程控制要求，采用多變量模型預測控制，以再沸器低壓蒸汽量、回流量、塔頂放空閥開度、塔釜采出閥開度、循環水調節閥開度為操縱變量，以塔釜溫度、塔頂溫度、回流槽液位、塔釜液位等為被控變量，建立操縱變量、被控變量、干擾變量之間的動態模型，實現各關鍵工藝參數的平穩控制，盡可能減小塔頂采出中甲醇含量，保證分離效果[1]。經數據收集、分析PID單回路，原控制策略可滿足系統需求，故不再建設預塔先進控制器。

1.2 加壓塔和常壓塔先進控制器

加壓塔、常壓塔為甲醇產品塔，是甲醇精餾裝置的核心部分。根據加壓塔工藝特點和控制需求，采用模型預測控制、智能控制等先進控制策略，根據加壓塔、常壓塔的溫度分布特點及對生產過程數據的分析，建立加壓塔、常壓塔多變量協調優化控制器，通過合理調節低壓蒸汽量、回流量、塔釜采出量等操作手段，實現對塔釜溫度、塔頂溫度、塔釜液位、回流槽液位、塔頂壓力、塔壓差等指標的平穩控制和分級優化，保持塔內的物料平衡和能量平衡，穩定生產工況，保證產品質量[2]。

2 實施效果

該甲醇精餾裝置先進控制系統于2019年8月24日—9月18日試投運?？己似陂g，甲醇Ⅱ精餾工段運行穩定，與實施先進控制系統前相比各塔工藝參數運行平穩率、蒸汽用量及員工操作強度顯著降低[3-4]。

加壓塔投運前后數據對比見表1。

由表1可以計算得出：加壓塔液位方差由24.97降低至4.79，方差改善80.84%；加壓塔回流罐液位方差由1.53降低至0.35，方差改善77.28%；加壓塔塔釜溫度方差由0.33降低至0.12，方差改善63.85%。

表1 加壓塔投運前后數據

常壓塔投運前后數據對比見表2。

表2 常塔投運前后數據

由表2可以計算得出：常壓塔塔頂溫度方差由4.17降低至0.35，方差改善91.64%;常壓塔回流罐液位方差由3.28降低至0.17，方差改善94.67%。

考慮到環境影響，統計先進控制系統投用前后同期甲醇精餾裝置蒸汽消耗及精餾收率，結果見表3。

表3 先進控制系統投用前后蒸汽消耗

由表3可以看出：2019年先進控制系統投用后蒸汽消耗明顯低于2018年同期，蒸汽消耗比2018年同期減少2.18%，精餾收率比2018年同期提高0.48%。

3 結語

自2019年8月底完成甲醇Ⅱ精餾裝置先進控制器的上線調試工作后，甲醇Ⅱ精餾工段運行穩定，與實施先進控制系統前相比：蒸汽消耗比2018年同期減少2.18%，精餾收率比2018年同期提高0.48%，產品質量得到了大幅度提升;蒸汽壓力穩定期間，所有回路實現自動控制調節，員工基本只監控，不需要再頻繁調節，大大降低了勞動強度，真正實現了增產降耗。