乙烯装置急冷系统pH值先进控制应用.pdf

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1、技改与创新化工自动化及仪表，2010，37(10)：106一108CdntrolandInstl、lmentsinChemicallndust巧乙烯装置急冷系统pH值先进控制应用于晓东1，李书臣2(1．中石油东北炼化工程有限公司抚顺丁程建设分公司，辽宁抚顺l130∞：2．辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺1130∞)摘要：介绍了美国博软公司cyboc∞先进控制软件在乙烯装王急冷pH值控制系统中的应用。主要分析了急冷系统中pH值的变化规律、控制特点，以及无模型控制技术在实际生产装置中应用的优点。该先进过程控制技术能够应用于具有大滞后、非线性等特点的复杂系统中，实现稳定生产、降

2、低能耗、延长设备使用寿命、提高经济效益的目的。关键词：急冷水；无模型自适应控制；大滞后；先进控制；非线性中图分类号：11P273文献标识码：B文章编号：1000．3932(2010)lOml06JD3l引言在乙烯生产工艺中，生产原料在裂解炉进行高温裂解，然后在急冷系统进行油冷和水冷，最后送到压缩及分离单元，得到聚合级乙烯和丙烯。经汽油分馏塔冷却的裂解气进入急冷塔DA．104(以下简称104塔)，在104塔中与急冷水直接逆流接触冷却并部分冷凝，冷却后的塔顶不凝物料送入裂解气压缩机，冷凝下来的裂解汽油，在塔底与急冷水分离，如图l所示。FA图1急冷系统流程图裂解气中的稀释蒸汽在104塔中被

3、冷凝下来，经加热后送入工艺水汽提塔DA—105(以下简称105塔)，通过塔底再沸器汽提，脱除其中的酸性气体和易挥发的烃类。104塔中急冷水的pH值高了会引起乳化，危及安全生产，造成非计划停车；低了会导致换热器的腐蚀，影响装置使用寿命，严重危害生产安全，影响企业的经济效益。2改造前控制系统的状态104塔：按照生产工艺要求，104塔内急冷水的pH值应保持为中性(pH=7±O．5)。为此，工艺人员每天至少两次根据S一116工艺水的pH化验值，调整103C柱塞泵的冲程以修正注碱量。在技术改造前，系统经常发生乳化现象。导致这一现象的主要原因：首先是控制系统开环运行。(1)由于急冷水中含油，pH

4、计AI-125的传感器探头逐渐沾染油污产生漂移，使其测量值的可信度较低，无法作为闭环调节的依据。(2)103C泵没有在线调节控制的手段，无法实现实时调节控制。其次，从现场实际运行情况分析，该系统存在多个控制难点，使得常规PlD控制无法投用。(1)该系统具有明显的大滞后特征，最大滞后时间超过30min。(2)该系统为典型的非线性系统，在pH控制目标的中性区域尤其明显。控制器必须有相应的控制手段，解决非线性控制问题。常规的PID控制手段非常难于控制。(3)该系统存在较大的时间常数。通过观察发现，该系统的时间常数大约在2h以上。由此可见，在手动的条件下，操作工的手动调节最快也要在6h之后才

5、会进入稳态。而且在调整期间，要求系统没有其他的扰动，包括碱罐的浓度、系统的排放等等，收稿日期：2010聊-27(修改稿)第lO期于晓东等．乙烯装置急冷系统pH值先进控制应用·107·然而在6h之间要求系统没有扰动几乎是不可能的。(4)该系统为非对称系统。在系统pH值低于7．O时，打开注碱泵，通过注人碱液使系统向呈现碱性的方向发展。在系统高于7．0时，关闭注碱泵，停止注碱，系统靠裂解气中的酸性物质的作用，慢慢回归酸性。两个方向上的工艺机理是不同的，时间常数也不同，系统增益也不一样，是典型的非对称系统。以上特征的叠加使传统的PID算法无法完成闭环控制。系统在常规控制下的运行状态如图2所示

6、。图2改造前的pH值变化曲线105塔：105塔内的工艺水经GA一110A／B／C泵输送给FA．115稀释蒸汽罐，工艺水pH值的稳定对稀释蒸汽罐换热器的安全运行起着重要作用。为此，工艺人员每天至少两次根据S一117工艺水pH化验值，调整103E柱塞泵的冲程以修正注碱量。造成工艺水pH值波动的主要原因有：(1)受104塔内急冷水pH值波动的影响。由于104塔内急冷水的pH值无法有效地进行控制，该pH值的波动直接影响105塔内工艺水的pH值。(2)开环运行。现有传感器和泵不具备闭环控制的条件，无法形成闭环反馈控制。①由于急冷水中含油，pH计AI．126传感器探头逐渐沾染油污产生漂移，使其测

7、量值的可信度较低，无法作为闭环调节的依据。②103E泵没有在线调节控制的手段，无法实现实时调节控制。综上分析，通过采用先进调节控制技术，对急冷水的pH值实施闭环控制是十分必要的。3先进控制算法pH+大滞后调节控制是经典控制中的难题。必须考虑采用先进控制算法解决这个难题。美国通控集团博软公司(cybos硪，Generalcybem砒ion‰upInc．)以无模型自适应控制技术¨’21(M0del．FreeAd印tive，MFA)为核心的先进控制软件Cybo．