PX生产过程先进控制

工艺简介

镇海炼化45万吨/年对二甲苯（PX）联合生产装置是国内单系列规模最大的装置，采用了国内与国外先进技术相结合的组合工艺技术方案。装置是以甲苯、C8芳烃、C9芳烃为原料，生产PX的典型工艺流程。主要包括以下4个操作单元：歧化及烷基转移、二甲苯分馏、PX吸附分离和二甲苯异构化。

需求分析

PX装置已实现了DCS常规控制，对于稳定生产操作发挥了很大的作用。由于PX生产的工艺特点和常规控制系统的局限性，装置的长期平稳操作和优化运行难以实现。

从PX联合装置生产过程先进控制的总体框架可以看出，PX联合装置期望的工艺目标是：追求装置经济效益的最佳化，即兼顾目的产品收率、质量及能耗等各个方面。但是，在实际生产中上述诸方面往往是矛盾的，需要对它们统筹考虑和优化，才能达到装置效益最佳的经济目标。因此先进控制将装置的经济目标由8个APC-Adcon控制器来实现。它们通过直接多变量模型预测控制计算平稳控制各过程参数来优化PX联合装置装置，通过“卡边”来挖掘经济效益。

控制目标

确保装置运行“安稳长满优”，提高产品收率，降低装置能耗。PX装置的综合能耗降低1%以上。

提高装置基础回路的自控率。使PX装置的基础回路的自控率达到92%以上。

提高装置操作运行的平稳率。使PX装置主要工艺参数的平稳率达到99.5%以上。

稳定和优化精馏系统和加热炉。在满足分离精度的前提下，保证各精馏塔的回流比在设计值以内。

先进控制方案

建立一个大APC-Adcon控制器来控制PX联合装置，整个控制器包括以下几部分：第一部分为歧化单元子控制器，第二部分为吸附分离单元子控制器，第三部分为二甲苯异构化单元子控制器，第四部分为二甲苯分馏单元子控制器、第五部分为F401加热炉子控制器、第六部分F402加热炉子控制器、第七部分F301加热炉子控制器以及100#四合一加热炉子控制器。其中我们将建立歧化反应和异构化反应的工艺计算模型。同时结合DCS系统的特点，实现安全、可靠的切换并设计了便捷的操作界面。控制系统主要由DCS上位机中的先进控制系列软件和DCS中的高级调节控制共同完成；其中，先进控制软件更多地考虑整体控制目标，而高级调节控制则起到满足局部控制需求和辅助先进控制软件的作用。

应用效果

APC-Adcon先进控制软件设计合理、功能丰富、运行可靠、操作使用方便，投用率达到95%以上。系统投用后明显提高了PX装置的操作平稳性，降低了装置能耗，减轻了操作人员的劳动强度，为企业带来显著的经济效益和社会效益。该成果的总体技术水平在国内同行业中处于领先位置。图1和图2分别是PX装置T401、T402、T403、T203与T204一些关键变量先进控制系统投运前后的控制效果。

效益分析

PX生产过程先进控制项目的实施，明显地提高了PX装置的操作平稳性，有效地降低了PX装置的总能耗，同时大大降低了操作人员的劳动强度。

PX生产过程先进控制的成功应用不仅对于国内的同类装置有良好的示范作用，可以直接进行项目成果的推广，为生产PX的国有企业提高整套装置的控制与管理水平，提高企业的竞争力和经济效益提供技术支持。