利用先进控制系统优化赛科乙烯装置操作课件.ppt
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- 利用 先进 控制系统 优化 乙烯 装置 操作 课件
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1、利用先进控制系统利用先进控制系统优化乙烯装置操作优化乙烯装置操作赛科赛科APCAPC组组 2008年10月2上海赛科石油化工有限责任公司是由上海赛科石油化工有限责任公司是由BPBP华东投资有限公司、中国石油华东投资有限公司、中国石油化工股份有限公司和中国石化上海石油化工有限股份公司分别按化工股份有限公司和中国石化上海石油化工有限股份公司分别按50%50%、30%30%、20%20%的比例出资组建的,总投资额约合的比例出资组建的,总投资额约合2727亿美元,是目前国亿美元,是目前国内最大的中外合资石化项目之一内最大的中外合资石化项目之一公司简介公司简介3公司简介公司简介上海赛科上海赛科90万吨乙
2、烯项目万吨乙烯项目90 万吨万吨 乙烯乙烯公用工程公用工程9 万吨万吨 丁二烯丁二烯50 万吨万吨 苯乙烯苯乙烯30 万吨万吨 聚苯乙烯聚苯乙烯60 万吨万吨 聚乙烯聚乙烯25 万吨万吨 聚丙烯聚丙烯26 万吨万吨 丙烯腈丙烯腈28 万吨万吨 SAR50 万吨万吨 芳烃抽提芳烃抽提4公司简介公司简介赛科中央控制室赛科中央控制室5目录目录项目背景与实施过程项目背景与实施过程赛科乙烯先进控制与在线优化赛科乙烯先进控制与在线优化控制器的实施及维护控制器的实施及维护应用效果应用效果赛科项目经验赛科项目经验6赛科乙烯的赛科乙烯的APCAPC项目,是在项目,是在SECCOSECCO筹建初期由一体化筹建初期
3、由一体化项目管理组项目管理组(IPMT(IPMT)签订了)签订了APC&OPT&OTSAPC&OPT&OTS一体化合同一体化合同合同的签订融合了合同的签订融合了BPBP公司的项目理念:公司的项目理念:早筹备早筹备早实施早实施早受益早受益项目背景项目背景7 2003-2003-合同签订合同签订 2004-2004-功能设计完成功能设计完成 2005-2005-装置试运行后,开始装置试运行后,开始OTSOTS上的模型开发上的模型开发 20052005、7-7-现场工作开工会现场工作开工会 20052005、8-8-开始全工厂的现场工作开始全工厂的现场工作 20052005、12-EBSM12-EB
4、SM及乙烯部分控制器开始现场安装调试及乙烯部分控制器开始现场安装调试(上述工作期间进行操作工与工程师培训)(上述工作期间进行操作工与工程师培训)20062006、12-12-大部分控制器安装调试结束,进入维护期大部分控制器安装调试结束,进入维护期 20072007、10-10-总体优化器安装及投用总体优化器安装及投用项目实施过程项目实施过程8目录目录 项目背景与实施过程项目背景与实施过程赛科乙烯先进控制与在线优化赛科乙烯先进控制与在线优化控制器的实施及维护控制器的实施及维护应用效果应用效果赛科项目经验赛科项目经验9赛科乙烯先进控制系统设计简介赛科乙烯先进控制系统设计简介设计目标:设计目标:最大
5、化装置负荷最大化装置负荷 最大化高附价值产品的收率最大化高附价值产品的收率 优化能量消耗优化能量消耗 提供安全和稳定的操作提供安全和稳定的操作10赛科乙烯先进控制总体框架赛科乙烯先进控制总体框架11赛科乙烯先进控制系统设计简介赛科乙烯先进控制系统设计简介SECCO乙烯装置先进过程控制及优乙烯装置先进过程控制及优化系统,采用化系统,采用Honeywell公司的鲁棒公司的鲁棒多变量预测控制技术多变量预测控制技术(RMPCT)及在及在线闭环优化线闭环优化(DQP)的一体化解决方案的一体化解决方案12先进过程控制器(先进过程控制器(Profit Controllers)涵盖了工厂的各个单元设备)涵盖了
6、工厂的各个单元设备。这些控制器通过对工艺过程的实时调节,实现稳定控制,并在此。这些控制器通过对工艺过程的实时调节,实现稳定控制,并在此基础上,实现卡边操作,从而达到减少能耗,提高效益的目的。基础上,实现卡边操作,从而达到减少能耗,提高效益的目的。先进过程控制器同时结合使用先进过程控制器同时结合使用DCS侧支持计算以及中间常规控制。这侧支持计算以及中间常规控制。这样能够灵活得到一些控制变量(如内回流比),较快克服一些正常样能够灵活得到一些控制变量(如内回流比),较快克服一些正常干扰(如急冷水温度变化对丙烯塔和脱乙烷塔的干扰)干扰(如急冷水温度变化对丙烯塔和脱乙烷塔的干扰)Profit Optim
7、izer是一个动态优化器是一个动态优化器。作为一个总体的协调者,。作为一个总体的协调者,Profit Optimizer提供了各个控制器之间的连接提供了各个控制器之间的连接。其模型与控制器其模型与控制器模型是一样的,这大大减少了维护成本。模型是一样的,这大大减少了维护成本。赛科乙烯先进控制系统设计简介赛科乙烯先进控制系统设计简介13 赛科乙烯先进控制系统还使用了在线赛科乙烯先进控制系统还使用了在线SPYRO程序,预测不程序,预测不同进料条件下的裂解出口组成,并利用同进料条件下的裂解出口组成,并利用SPYRO模型,以及模型,以及在此基础上的物料平衡计算模型,在线更新相关控制器以在此基础上的物料平
8、衡计算模型,在线更新相关控制器以及优化器的模型增益。及优化器的模型增益。赛科的计划优化部门使用线性规划技术(赛科的计划优化部门使用线性规划技术(LP模型)进行全模型)进行全工厂排产计算。该模型的裂解炉部分使用离线工厂排产计算。该模型的裂解炉部分使用离线SPYRO模型模型。每月计划优化部门会根据市场行情,给出最优的产品配。每月计划优化部门会根据市场行情,给出最优的产品配比(如乙烯比(如乙烯/丙烯之比),手动输入到丙烯之比),手动输入到Profit Optimizer中。中。这样就使得计划调度指令通过每天的生产操作得以实现。这样就使得计划调度指令通过每天的生产操作得以实现。赛科乙烯先进控制系统设计
9、简介(续)赛科乙烯先进控制系统设计简介(续)14赛科乙烯先进控制器细目赛科乙烯先进控制器细目NONameUnits IncludedCVMVDV1 11C01_CTLFurnace 1 1575 2 11C02_CTLFurnace 220135 3 11C03_CTLFurnace 31711 .9 11C09_CTLFurnace 91711 10 11C14_CTLQuench System188611 11C26_CTLCGC/Condensate Stripper 1054 12 11C31_CTLColdBox/Demethanizer128313 11C40_CTLDeethan
10、izer1362 14 11C41_CTLAcetylene Converter 206315 11C42_CTLC2 Splitter/C3 Refrigeration 1865 16 11C45_CTLDepropanizer/Debutanizer 166817 11C46_CTLMAPD Converter 94218 11C48_CTLC3 Splitter1465 19 11C45_2CTL Depropanizer Level225 15目录目录项目背景与实施过程项目背景与实施过程赛科乙烯先进控制与在线优化赛科乙烯先进控制与在线优化控制器的实施及维护控制器的实施及维护应用效果应用
11、效果赛科项目经验赛科项目经验16控制器的实施控制器的实施作为工厂用户,控制器的实施过程要特别关注如下作为工厂用户,控制器的实施过程要特别关注如下5 5个过程个过程 :功能设计功能设计 预测试预测试 阶跃测试阶跃测试 对操作工及相关工程师的培训对操作工及相关工程师的培训 控制器的安装和调试控制器的安装和调试 17控制器的维护控制器的维护 持续改进持续改进控制器是需要不断维护的,因为:控制器是需要不断维护的,因为:供应商在现场安装调试控制器的时间有限,这一阶段难以包含供应商在现场安装调试控制器的时间有限,这一阶段难以包含 工厂所有的操作过程。工厂所有的操作过程。先进过程控制器模型是基于软件计算得到
12、的,一定存在偏差。先进过程控制器模型是基于软件计算得到的,一定存在偏差。工艺过程的条件在不断变化。工艺过程的条件在不断变化。18控制器的维护控制器的维护 持续改进持续改进赛科的维护策略:深刻认识赛科的维护策略:深刻认识APCAPC控制器是操作工的一个工具控制器是操作工的一个工具 APCAPC控制器是操作工使用的一个工具。控制器是操作工使用的一个工具。控制器的使用和维护过程中要密切关注每个操作工的控制器的使用和维护过程中要密切关注每个操作工的 感受。感受。既要把操作工当作学生,更要把操作工当作老师。既要把操作工当作学生,更要把操作工当作老师。鼓励所有的最终用户,操作工、工艺工程师来监督控制器的使
13、鼓励所有的最终用户,操作工、工艺工程师来监督控制器的使用性能。用性能。维护使用关键技术指标维护使用关键技术指标KPIKPI。19目录目录项目背景与实施过程项目背景与实施过程赛科乙烯先进控制与在线优化赛科乙烯先进控制与在线优化控制器的实施及维护控制器的实施及维护应用效果应用效果赛科项目经验赛科项目经验20裂解炉裂解炉/优化器的控制目标优化器的控制目标 最大化炉子负荷;最大化炉子负荷;最大化高附价值产品收率;最大化高附价值产品收率;优化炉子的氧含量,最小化燃料气的损耗优化炉子的氧含量,最小化燃料气的损耗;最大化超高压蒸汽的产量;最大化超高压蒸汽的产量;提供安全和稳定的操作提供安全和稳定的操作21石
14、脑油进料、乙烯产品、丙烯产品提高,燃料气消耗下降石脑油进料、乙烯产品、丙烯产品提高,燃料气消耗下降 22裂解炉裂解炉/DQP/DQP性能、性能、效果对比汇总效果对比汇总 未使用效益优化器未使用效益优化器使用效益优化器使用效益优化器Min最低最低(kg/h)Max最最高高(kg/h)Mean平均平均(kg/h)Min最低最低(kg/h)Max最最高高(kg/h)Mean平平均均(kg/h)增加增加(%)石脑油石脑油进料进料2952793408443220082699913416463287792.10%乙烯乙烯产量产量105706116568112873926801207131156282.44
15、%丙烯丙烯产量产量4941361255559175157560073572052.30%燃料气燃料气消耗消耗552186011058008561955923657591-0.7223急冷塔控制器急冷塔控制器通过维持塔板温度,稳定急冷塔的操作。通过维持塔板温度,稳定急冷塔的操作。稳定汽油分离塔的操作稳定汽油分离塔的操作最大化能量回收最大化能量回收维持急冷油的粘度维持急冷油的粘度维持高温裂解汽油的质量维持高温裂解汽油的质量(急冷系统因故没有按原设计投用)(急冷系统因故没有按原设计投用)24冷箱冷箱/脱甲烷塔控制器控制目标脱甲烷塔控制器控制目标 塔顶甲烷气中乙烯损失最小塔顶甲烷气中乙烯损失最小 (D
16、eC1 (DeC1塔顶乙烯损失塔顶乙烯损失)维持塔釜甲烷杂质含量维持塔釜甲烷杂质含量 控制脱甲烷塔回流罐液位控制脱甲烷塔回流罐液位 稳定脱甲烷塔操作稳定脱甲烷塔操作25冷箱冷箱/脱甲烷塔控制器性能(脱甲烷塔控制器性能(1 1)11TC31001.PV1Frequency-9-18-27-36-45-54-63-7225002000150010005000Mean-57.941.1334345StDevN-607.0712-57.912.9304345APCONOFFHistogram of 11TC31001.PV1Normal Time11TC31001.PV16/30/20075/25/2
17、0074/19/20073/14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/2006-55.0-57.5-60.0-62.5-65.0APCOFFONTime Series Plot of 11TC31001.PV126冷箱冷箱/脱甲烷塔控制器性能(脱甲烷塔控制器性能(2 2)27冷箱冷箱/脱甲烷塔控制器性能脱甲烷塔控制器性能SummarySummary 塔釜温度稳定性比以前明显提高,标准差比原来降低了塔釜温度稳定性比以前明显提高,标准差比原来降低了6060。该温度原来处于手动控制状态。先进控制器的投用减少了该温度原来
18、处于手动控制状态。先进控制器的投用减少了操作工的劳动强度。操作工的劳动强度。位号位号 1/1/20061/1/2007Improved6/1/20066/1/200711LC31011(标准偏差)10.365.33-48.5611TC31001(标准偏差)2.931.13-61.3328脱乙烷塔控制器目标脱乙烷塔控制器目标 旧的问题旧的问题产品质量过剩严重产品质量过剩严重塔顶压力控制不稳定塔顶压力控制不稳定回流罐液位波动很大回流罐液位波动很大能量消耗比较大能量消耗比较大常规控制回路修改失常规控制回路修改失败败 控制目标控制目标维持产品质量指标维持产品质量指标平稳脱乙烷塔操作平稳脱乙烷塔操作能量
19、消耗最小能量消耗最小29脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能1 1回流罐液位回流罐液位11LC40011.PVFrequency7263544536271894003002001000Mean52.565.5014345StDevN*251.679.1134345APCONOFFHistogram of 11LC40011.PVNormal Time11LC40011.PV6/30/20075/25/20074/19/20073/14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/20068070605040302010A
20、PCOFFONTime Series Plot of 11LC40011.PV30脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能2 2塔顶压力塔顶压力11PC40002B.PVFrequency2.452.382.312.242.172.102.0325002000150010005000Mean2.2000.010644345StDevN20.707122.2180.025614345APCONOFFHistogram of 11PC40002B.PVNormal Time11PC40002B.PV6/30/20075/25/20074/19/20073/14/20072/6/20077/1/2006
21、5/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/20062.42.22.0APCOFFONTime Series Plot of 11PC40002B.PV31脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能3 3回流量回流量/进料进料DeC2 Reflux/FeedFrequency282420161284035000300002500020000150001000050000Mean0.38200.026594345StDevN*20.42510.44994345APCONOFFHistogram of DeC2 Reflux/FeedNormal TimeDeC2 Re
22、flux/Feed6/30/20075/25/20074/19/20073/14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/20060.50.40.30.20.10.0APCOFFONTime Series Plot of DeC2 Reflux/Feed32脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能4 4 塔顶出料塔顶出料11FC41001.SPFrequency1621531441351261171089008007006005004003002001000Mean144.14.860 4345StDevN*2146.6
23、8.489 4315APCONOFFHistogram of 11FC41001.SPNormal Time11FC41001.SP6/30/20075/25/20074/19/20073/14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/2006160140120100806040200APCOFFONTime Series Plot of 11FC41001.SP33脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能5 5灵敏板温度灵敏板温度Time11TC40001.SP6/30/20075/25/20074/19/20073/
24、14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/20066462605856545250APCOFFONTime Series Plot of 11TC40001.SP34脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能6 6 塔底塔底C2sC2sTime11AY83402.PV6/30/20075/25/20074/19/20073/14/20072/6/20077/1/20065/25/20064/19/20063/14/20062/6/20061/1/2006403020100APCOFFONTime Series Plot
25、 of 11AY83402.PV35脱乙烷塔控制器性能脱乙烷塔控制器性能7 7 塔顶塔顶C3sC3s36 1/1/20061/1/2007Improved(%)6/1/20066/1/200711LC40011.PV1DEETH REFL DRMStdev9.1135.501-39.6411PC40002B.PV1DEETH OVHDStdev0.025610.01064-58.45Reflux/Feed Stdev0.44990.02659-94.09Mean0.42510.382-10.1411FC41001.PV1DEETH REFL DRUM OVHDStdev8.4894.86-42
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