环丁砜抽提生产过程先进控制

客户名称：扬子石化芳烃厂

环丁砜抽提装置是以环丁砜为溶剂，以重整脱庚烷塔顶液为原料，通过溶剂抽提和蒸馏相结合的方法，分离成芳烃和非芳烃的物理过程，其中芳烃再经苯塔精馏得到高纯度的苯和甲苯，苯作为芳烃联合装置的主要产品之一送出界区，甲苯作为歧化装置的原料。

环丁砜抽提塔系由抽提塔DA-405、抽提提馏塔DA-407、溶剂回收塔DA-408和苯塔DA-413组成。环丁砜抽提装置存在的控制难点有许多重要的工艺参数需手动调节，存在控制不及时的问题，也不能达到平稳和一致的控制效果；装置的干扰因素多，对塔的影响大，如：进料流量的变化、进料组分波动、溶剂质量的变化、溶剂温度的波动以及环境条件变化等，这些因素均影响装置的平稳操作；由于装置中存在着溶剂循环、烃循环和水循环，且DA-405、DA-407、DA-408和DA-413是上下游的工艺关系，因此装置中的许多变量存在着较强耦合关联性，带来操作与控制上的困难。

上述这些控制问题，目前常规PID控制难以较好地解决，采用多变量预测控制技术却是有效解决办法。根据对产品质量和操作工况的波动幅度的预测，充分考虑各个变量间的耦合特性，不断地以滚动优化的计算方式给出基本控制回路的给定值，从而使得主要工艺参数平均稳态偏差减小，提高装置的的分离效果，减少能耗，并且保证满足操作工况的所有约束，从而达到大大提高经济效益的目的。

抽提塔界面、汽提塔压力、回收塔温度等过程控制变量的均方差减小50%以上

进一步提高芳烃收率和降低溶剂消耗，使芳烃收率在现有基础上提高0.5%而溶剂消耗降低5%。

回收塔塔顶回流比降低5%以上，能耗降低2%以上

针对芳烃抽提生产装置DA-405、DA-407、DA-408和DA-413等塔的特点，设计了DA-405、DA-407、DA-408和DA-413四个子控制器。实现了精馏塔和抽提塔相结合的塔系先进控制系统。

环丁砜抽提先进控制基本解决了环丁砜抽提塔系操作系统难以控制的难题，特别是当有外界干扰，塔系各主要工艺参数能自动跟踪调整，使塔系的操作更平稳，在平稳操作的基础上，环丁砜抽提塔系的各主要参数实行“卡边”控制，“卡边”控制带来了显著的经济效益。具体表现在如下几个方面：提高主要变量的稳定性，抽提塔界面、汽提塔压力、回收塔温度等过程控制变量的均方差减小50%以上；抽提塔系的年波动次数降低到每年两次以下，实现了常规控制和先进控制双向的无扰动切换，为保证装置的“安稳长满优”生产奠定了基础。先控系统投用以后抽余油中的芳烃含量比去年同期平均下降了1.25％，下降率为74.4%。先控投用后，芳烃回收率由平均98.32％提高到99.57％。先控系统投用后，在运行负荷相当的情况下，SH蒸汽耗量下降了8％。先控系统投用后，在装置运行负荷相当的情况下，装置总能耗下降了210.34吨标油，下降率为2.47％。先控投用后，溶剂单耗平均下降0.015 kg/吨苯，下降率达5.77%。操作人员劳动强度下降，先控系统得到了操作人员的认可和欢迎。

DA405塔界面投运效果如下：

DA405塔先进控制系统投运前效果图

DA405塔先进控制系统投运后效果图

注：图中数据的记录时间间隔为1分钟，整段数据的记录时间为8000分钟。

装置能耗下降产生的效益：先控系统投用以后，SH的用量比以前下降了8％左右，以SH耗量270993吨作为基准来计算，每吨SH的价格为57元，则一年可产生效益：123.6（万元）。抽余油中芳烃含量下降产生的效益，先控投用后，芳烃含量平均下降了1.25％，以抽余油产量为151635吨为基准来进行计算，则一年可减少芳烃损失为1895（吨），每吨抽余油的价格为1922元/吨，每吨芳烃的价格为3020元/吨，则一年可产生效益：208.07（万元）；溶剂消耗减少可产生的效益，先控投用后，平均一年可减少溶剂消耗6.9吨，一吨溶剂的价格按28000元计算，则一年可产生效益19.32（万元）。三项合计一年可产生效益：351（万元）。

先进控制技术在环丁砜抽提装置上的应用是成功的,它是我们把高科技成果应用在芳烃装置上的一次成功尝试。先进控制技术在环丁砜抽提装置上的成功实施也为我们进一步扩大其应用范围提供了经验。