引言
PX中文名對二甲苯，是一種重要的有機化工原料，主要用於精對苯二甲酸（PTA）和對苯二甲酸二甲酯（DMT）生產。PX聯合裝置采用國內外的先進技術，具有工藝流程和能量集成度高、產(chan)品(pin)收(shou)率(lv)高(gao)的(de)優(you)點(dian)，從(cong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)角(jiao)度(du)看(kan)，使(shi)內(nei)部(bu)擾(rao)動(dong)的(de)傳(chuan)播(bo)途(tu)徑(jing)和(he)方(fang)式(shi)複(fu)雜(za)化(hua)，因(yin)而(er)對(dui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)和(he)控(kong)製(zhi)品(pin)質(zhi)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。由(you)於(yu)常(chang)規(gui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)是(shi)從(cong)單(dan)輸(shu)入(ru)單(dan)輸(shu)出(chu)對(dui)象(xiang)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)考(kao)慮(lv)問(wen)題(ti)，很(hen)難(nan)處(chu)理(li)像(xiang)精(jing)餾(liu)塔(ta)、加熱爐這樣具有多變量、有約束和強耦合這樣複雜過程控製問題。
本文從PX生產過程的特點出發，在DCS基礎上，實施PX聯合裝置先進控製係統，重點針對精餾塔（係）、加(jia)熱(re)爐(lu)係(xi)統(tong)等(deng)工(gong)藝(yi)過(guo)程(cheng)實(shi)施(shi)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)，消(xiao)除(chu)工(gong)況(kuang)波(bo)動(dong)和(he)單(dan)元(yuan)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)，優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)，實(shi)現(xian)平(ping)衡(heng)控(kong)製(zhi)和(he)平(ping)穩(wen)操(cao)作(zuo)，以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)的(de)技(ji)術(shu)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)。
圖1 PX 聯合裝置先進控製係統總體框架
先進控製係統基本結構
PX聯合裝置先進控製係統采用浙江中控軟件技術有限公司的先進控製產品：先進控製軟件平台ESP-iSYS-A和高級多變量魯棒預測控製軟件APC-Adcon。其中，APC-Adcon通過ESP-iSYS-A、OPC Server與DCS之間進行數據雙向通訊。
PX聯合裝置先進控製係統包含16個精餾塔、7個加熱爐和2個反應器。其中，按照工藝單元分成八個子控製器，分別是歧化單元子控製器、吸附分離單元子控製器、二甲苯異構化單元子控製器、二甲苯分餾單元子控製器、F401加熱爐子控製器、F402加熱爐子控製器、F301加熱爐子控製器和歧化單元四合一加熱爐子控製器。先進控製係統總體構架如圖1所示。
在PX聯合裝置精餾塔先進控製係統的設計中，被控變量選取主要為靈敏板溫度（溫差）、回流罐及塔釜液位；操縱變量是精餾塔回流、再沸流量（汽化率）、側線抽出量等；幹擾變量主要選擇精餾塔進料流量和溫度、塔頂壓力、空冷後溫度等。在加熱爐先進控製係統的設計中，被控變量主要選取出口溫度、氧含量和爐膛負壓等；操縱變量是燃料氣壓力、空氣進量、爐出口壓力擋板等。另外，根據加熱爐支路出口溫度的情況，設計了加熱爐支路平衡係統。
在先進控製係統實施過程中，以模型預測控製為主，專家控製係統為輔的方式實現對PX聯合裝置的先進控製係統。專家控製係統主要是實現現場生產裝置運行過程中的某些特殊的工況和特殊工藝條件所需要必要、準確、jishidebuchangtiaojie，congerbaozhangzhuangzhidepingwenshengchan，zhexiebuchangtiaojiezhuyaoshilaiyuanyuxianchangcaozuorenyuanduiteshugongkuangdecaozuojingyanheteshugongyixiadetedingtiaojie，ruyigouhuadanyuandedianyouhuohuaguocheng。lingwai，duiyuerjiabenfenliudanyuanerjiabenfenliutahezhongzhengyoufenliutadazhihou、長響應時間的特殊情況，利用專家控製係統實現其控製。
在保證PXlianhezhuangzhipingwenshengchandeqiantixia，xianjinkongzhixitongshejilehuiliubiyouhuagongneng。yejiushizaijingliutadanyuanshengchandadaopingwenhou，bijiaodangqianhuiliubiyucaozuorenyuanshedinghuiliubishifouxiangfu，ruguopianchajiaoda，zetongguotiaojiehuiliulianghezaifeiliang（或汽化率）的方式，將回流比逐漸調整至設定回流比，從而達到裝置優化、提高裝置處理量和產量的目標。
實施效果
2006年8月，PX聯合裝置先進控製係統完成投運。圖2~圖4和表1~表3分別給出了部分被控變量在先進控製投運前後的控製效果對比情況。
效果對比圖中，效果圖上半部分中黃色數據為被控變量的測量值。紅色數據為被控變量的設定值；下半部分圖中數據為該被控變量判斷是否投運先進控製係統的狀態開關，“0”為未投運，“1”為已投運。關鍵裝置參數效果圖與分析結果如圖2、3、4：
圖2 二甲苯再蒸餾塔靈敏板溫度先控投運前後對比具體統計分析見表1。
圖3 鄰二甲苯塔靈敏板溫度先控投運前後對比具體統計分析見表2。
圖4 循環塔底液位先控投運前後對比
具體統計分析見表3。
根據PX聯合裝置各被控變量在先進控製投運前後的對比情況可知：先進控製係統的實施可以明顯提高各被控變量的平穩性，平均標準偏差下降達56%，實現了穩定操作的目的，並為“卡邊”優化提供了有利的條件。
效益評估
先進控製係統首先大大提高裝置運行的平穩性，在此基礎上，針對各個精餾塔進行“卡邊”優化。例如：先進控製投用前OX（鄰二甲苯）產品中OX含量波動較大，投用先控後OX的含量平穩降低，逐漸接近質量控製指標。
投用PX聯合裝置先進控製係統產生的經濟效益主要體現在通過穩定生產過程、卡邊操作、減小回流比、優化加熱爐運行等手段而降低的燃料消耗量和增加的OX產品產量。在以下經濟核算中，燃料油的價格按2700元計算，OX與C8+（含8個碳以上的烴）的差價按2000元計算，按360天/年計算，PX裝置的產品產量按50Mt/a計算，歧化裝置的產品處理量按100Mt/a計算。
1）OX增產效益核算
(0.59+13)÷2×360×2000÷1000 =489 萬元
2）降低能耗效益核算
3.14÷1000×50×2700+0.56÷1000×100×2700=575.1萬元
兩項相加，PX聯合裝置投用先進控製係統的直接經濟效益達到每年1064.1萬元。
結論
先進控製係統在PX聯合裝置上得到了成功應用。應用先進控製係統與常規PID控kong製zhi相xiang比bi，重zhong要yao生sheng產chan參can數shu自zi動dong維wei持chi在zai工gong藝yi和he設she備bei的de許xu可ke範fan圍wei內nei，使shi生sheng產chan更geng安an全quan，並bing把ba生sheng產chan參can數shu保bao持chi在zai優you化hua區qu域yu。減jian少shao主zhu要yao過guo程cheng變bian量liang的de波bo動dong幅fu度du達da56%，從而提高係統平穩性。同時，也大大減少了操作人員的勞動強度。優化了精餾塔和加熱爐的操作，降低了PX聯合裝置的綜合能耗。使精餾塔卡邊操作，可以對產品質量進行卡邊操作，進一步提高產品產量，從而提高裝置的經濟效益。 |
