先进控制在催化裂化装置上的应用
CENTUM-CS3000在80万吨 年催化裂化装置中的应用
CENTUM-CS3000在80万吨年催化裂化装置中的应用摘要:本文根据催化裂化装置的特点和工艺要求,选用日本横河电机新一代的生产综合控制系统CENTUM-CS3000作为装置的控制系统,并对系统配置进行了简单的介绍。
该系统实现了对生产过程的自动控制,保证了生产过程的平稳控制。
关键词:CENTUM CS 3000,DCS随着计算机信息技术的发展、外界环境和市场需求的变化,实现生产过程的自动控制是炼化企业提高经济效益,提高市场竞争力的重要途径和措施。
为提高市场竞争力,永坪炼油厂新建了一套80万吨/年催化裂化装置。
该装置由洛阳设计院设计,两器采用同轴布置,装置公称能力80×104t/a,设计点加工量为100×104t/a。
该装置以生产高辛烷值、低烯烃含量汽油组分及液化石油气为主,同时兼顾轻柴油收率。
本装置由反应一再生、分馏、吸收稳定(含气压机)、主风机—烟机系统、余热锅炉、余热回收站组成。
该套装置工艺流程复杂,牵涉的设备较多,各工艺变量间又相互关联。
工艺设备规模较大,且作为被控对象,控制的难度较大。
因此,对该套装置采用传统的单元仪表进行控制,已较难达到预期的控制品质和节能目标,也不能适应新时期对控制系统有较好控制质量、高安全可靠性和采用先进控制策略等要求。
CENTUM CS3000是日本横河电子公司开发的一种较新型的集散控制系统,它将DCS的性能与PC完美结合,具用Windows 2000操作系统的开放性和友好的人机界面,在PC机上实现全部集散控制系统的功能,属于新一代开放型网络控制系统。
它采用了最新的“Open Network Technologies”,并经现场证明是具有高可靠性。
CS3000具有灵活的架构,可以构建大规模以及小规模的系统。
一直在过程自动化保持领先地位的横河电机立足于多年来的积累的过程控制业绩和技术诀窍,并最大限度地综合利用这些业绩和诀窍,推出了该控制系统。
同时,本系统采用了本公司的产品即CENTUM CS中备受好评的先进、高度灵活的控制功能和控制总线(Ｖ网)技术,所以该系统是继承并发展了CENTUM CS3000的高性能、高可靠性的控制系统。
先进控制在加氢裂化装置的应用
２ 先 进 控 制 的 实 施 方 案
２ ． １ 先 进控 制 系统 配置
采用横河 电机 （ Ｙ Ｏ Ｋ Ｏ Ｇ Ａ ＷＡ）和 壳 牌公 司 （ Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ）公 司共 同 开 发 的 先 进 控 制 技 术 软 件 包 Ｓ Ｍ Ｏ Ｃ 和 Ｒ Ｑ Ｅ 。先进控制技术软件包 通过 Ｏ Ｐ Ｃ与 Ｄ Ｃ Ｓ实现实 时通信 ， 读取过程测量值 ，并将最优控制策略下载到 Ｄ Ｃ Ｓ控制 回路。
Ｈｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｒｅ ｉｎ ｆ ｉ ｎ ｇ＆ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｓ Ｃｏ ｍｐａ ｎ ｙ，ＣＮＯＯＣ，ｔ ｈｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｉ ｔ ｗａ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗａ ｓ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｌ ｉ ｆ ｅ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｗａ ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ．
关键 词 ：先进控制；加氢裂化；效益； 平稳
先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用
!!收稿日期!*&&’+&$+*)作者简介!王!强"#($’e #$男$#(((年毕业于沈阳大学计算机系计算机应用专业$工学学士学位$目前就读于大连理工大学电信学院$攻读控制工程工程硕士$工作于中国石油大连石化公司信息中心$负责该公司的实时库与先进控制系统$所写论文%大连石化公司%)&吨&年重油催化裂化装置先进控制与实时优化系统’被评为*&&)年度大连石化公司优秀论文(先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用王!强$刘!勇$刘俊峰"中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司信息中心$辽宁大连!##’&%*#!!摘要!介绍了先进控制与实时优化系统及其在催化裂化装置上的应用(先进控制与实时优化系统以常规S ?K 控制为基础$通过与K !@的无缝链接$实施软测量系统)多变量模型预测控制器和反应深度实时优化器$实现减轻操作员工作强度)改善控制性能)实时计算产品质量指标)提高高价值产品收率等目标(实践证明$系统的实施取得了显著经济效益(!!关键词!催化裂化*先进控制*实时优化*软测量!!中图分类号!B S *$%!!!文献标识码!=!!!文章编号!#&&$+$%*<"*&&’#&’+&&*%+&),!;*##)(B ’"(9:9?*=C ’:B ;=1>9B ;<<39:">9)F 2;’)%"(&;-#"(&(V ’"(9:,;B !:9)9D Q 9:U 33+‘047b P 047$T P XF 247$T P X_X 4Y ;47"S ;8M 2!6P 40!23]04LT P 3P 8;1K 0N P 04S ;8M 2!6;3P /0N!23]04L ?4Y 2M 308P 24!;48;M $K 0N P 04$##’&%*$!6P 40#*G <">’B "!"1Z 04/;1]M 2/;::/248M 2NaM ;0N +8P 3;2]8P 3P 508P 24:L :8;3""S !a U G S B #041P 8:0]]N P /08P 24P 4Q !!HP :P 48M 21X /;1.G 486;V 0:P :2Y :;03N ;::/20N ;:/;4/;-P 86K !@041S ?KN 22]:$"S !a U G S B :L :8;3/24:P :8:2Y :2Y 8+:;4:2M :$3X N 8P +Z 0M P 0V N ;321;N ]M ;1P /8P Z ;/248M 2N N ;M :041M ;0/8P 24+:;Z ;M P 8L2]8P 3P +5;M .!24:P 1;M 0V N ;V ;4;Y P 8:0M ;0/6P ;Z ;1-P 86P 8:0]]N P /08P 24$-6P /6M ;30M 90V N L 0N N ;Z P 08;:86;-2M 9P 48;4:P +8L 2Y 2];M 082M :$P 3]M 2Z ;:86;/248M 2N ];M Y 2M 304/;$/0N /X N 08;:86;M ;0N +8P 3;]M 21X /8:];/P Y P /08P 24$041P 4+/M ;0:;:86;L P ;N 12Y Z 0N X 0V N ;]M 21X /8:.S ;Q E 9>=<!Q !!H *01Z 04/;1]M 2/;::/248M 2N *M ;0N +8P 3;2]8P 3P 508P 24*:2Y 8+:;4:2M !!重油催化裂化装置"U Q !!H #是现代炼油工业中将重质油转化成轻质油的主要技术之一(由于其原料适应性广)转化深度高)操作压力等级低以及产品利用价值高等特点$它已成为中国炼油企业加工渣油的主要手段(U Q !!H 生产过程的工艺机理复杂$操作条件苛刻$工艺参数强烈耦合$各单元操作是否协调和平稳$直接影响产品的收率)质量)能耗和运转周期$甚至危及安全(因此$如何实现U Q !!H 的先进控制和过程优化是过程控制领域中极具挑战性的工作(在石化企业的重要装置尤其是催化裂化装置上实施先进控制与实时优化$是提高装置控制水平$挖潜增效的重要手段$也是国际上优化技术)自控技术和信息技术发展应用的趋势(本文着重论述先进控制技术的特点及其在中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司第四重油催化裂化装置"%D )>8&0#上的应用(该装置是目前亚洲最大的重油催化裂化装置$由中国石化集团洛阳石化工程公司设计(装置于*&&*年##月#,日一次性开车成功(装置的提升管反应器和再生器为并列式$再生系统采用完全再生式)两段再生$再生器外挂*个外取热器(该装置采用美国E 24;L -;N N 公司的B S @控制系统$常规S ?K 控制回路控制效果良好$为先进控制投用奠定了物质基础(!!先进控制与实时优化技术结合该装置的现状$设计了%个先进控制器与一个实时优化器$分别为反应+再生系统)主分馏系统)吸收稳定系统先进控制器和反应深度优化器(其中反应+再生系统和主分馏系统的先进控制器采用的是中国石油大学"北京#袁璞教授的S "!U G @先进控制与实时优化系统软件包"控制器模型为基控制系统!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!石!油!化!工!自!动!化$*&&’$’f *%"H B G>"B ?G A?AS C B U G +!E C >?!"T?A K H @B U F于机理的状态空间模型!#$*"#吸收稳定系统采用":];4B ;/6公司的K >!]N X :先进控制器$控制器模型为基于测试数据的输入输出模型%&先进控制与实时优化系统控制层次如图#所示&图#!先进控制与实时优化系统控制层次#.#!S "!U G @先进控制与实时优化软件包S "!U G @$S M 2/;::"1Z 04/;1!248M 2N 041U ;+0N +B P 3;G ]8P 3P 508P 24@2N X 8P 24%先进控制软件包#采用北京利华益公司$T ;01E P 76%袁璞教授的专利技术#可用于不同生产装置的先进控制与实时优化#已经在国内数套生产装置上得到了成功的应用&S "!U G @软件包括在线控制器’实时优化器’在线软测量’离线设计软件’过程仿真系统’K !@通讯接口等几部分&其中在线部分以它自己的实时数据库$U B K =%为核心#过程数据采集与数据处理软件K 080?G 的任务是以G S !!N P ;48的身份访问K !@的"S S 节点即G S !@;M Z ;M #实时数据库实时地与"S S 节点’先控控制器’优化器’软测量等程序交换数据&S "!U G @软件的服务器端安装有B !S@;M Z ;M 程序#支持以B !S (?S 协议访问的客户端软件$工艺工程师所用的H S !C R ]N 2M ;M #U B K S N 288;M 等软件%&另外#U B K =能够定期存档#存档数据用于离线查询与设计&S "!U G @软件的控制器称为变结构通用模型预估协调控制器O @H S !!!%"$O 0M P ;1@8M X /8X M ;H +4P Y P ;1S M ;1P /8P Z ;!22M 1P 408;1!248M 2N N ;M %&其主要特点为通用’变结构’状态反馈’单值预估’协调等#分别说明如下&通用$H 4P Y P ;1%&O @H S !!可用各种动态数学模型)输入输出模型#如卷积模型$脉冲响应或者阶跃响应模型%*时间序列模型$!"U >"%*传递函数模型*状态空间模型&变结构$O 0M P ;1@8M X /8X M ;%&变结构是O @H S !!的一个主要特点#它根据被控过程结构的变化#在线实时自组织与之相适应的控制器&由于操作条件$如操作变量阀门全开或全关或超限而失去操作能力%和操作环境$如原料处理量’原料性质’产品需求%不断变化#需要控制的被控变量和调节手段的维也不断发生变化#这样就呈现出变结构特性&变结构主要有以下三种情况)胖过程#被控变量,8维数小于操作变量%8维数*方过程#被控变量,8维数等于操作变量%8维数*瘦过程#被控变量,8维数大于操作变量%8维数&预估控制$S M ;1P /8P Z ;!248M 2N %&预估控制就是利用模型预估,8的变化#并据此计算出控制律#O @H S !!在模型预估控制中采用单值预估控制算法)即在控制时刻只对被控变量在未来某一时刻的偏差进行预估&由于不像一般预估控制对未来多个时刻的值进行预估#使计算和调整大为简化#控制周期大为缩短#提高抑制干扰的能力&协调控制$!22M 1P 408;1!248M 2N %&O @H S !!为面向多变量过程的控制器#其控制规律包含了%8之间的协调和,8之间的协调等&对多个被控变量协调控制规则如下&#%对多个被控变量设置不同的优先级#对优先级高者#应有较好的控制性能$响应快’抑制干扰能力强%#主要体现在系统设计与组态时的设定)对优先级高的,8优先选用+最好,的操作变量和相应的预估时域&如主分馏塔顶粗汽油干点和塔顶温度的控制#粗汽油干点的关键性高于塔顶温度#正常情况下粗汽油干点采用给定点控制#塔顶温度采用浮动区域控制#当粗汽油干点因为某种原因不能被控制时#塔顶温度自动升级为给定点控制&*%对于操作变量少于被控变量的+瘦,过程协调策略#以反应+再生部分反应热与反应温度为例说明&当反应温度处于浮动区域内#且与上下限距离较远时#只对反应热进行控制*若反应温度与上下限距离较近时#则按偏离中心值的程度对反应温度加权*当反应温度超出浮动区域时#只对反应温度进行控制#使其回到设定区域内#操作手段是改变再生阀开度$通过改变反应热的给定%#反应热也随之变化&可测状态变量反馈$>;0:X M ;1@808;Q ;;1+V 0/9%&在输入输出模型中#实时信息只是输出反馈*而基于机理的状态空间模型中#可测状态变量反馈提供了较输出反馈更为丰富’及时的过程信息#因此O @S H !!预估控制利用了这些可测状态信息极大地改善了控制质量#同时也提高了系统的抗干扰性&S "!U G @控制器结构如图*所示&#.*!K>!]N X :先进控制器!!该套先进控制系统吸收稳定控制器采用K>+!]N X :#K >!]N X :是":];4B ;/6公司推出的多变量约束预测控制器#它是结合动态矩阵预估控制技术$K>!%和@;8]2P 48的图形界面技术于一体的新一代先进控制软件产品#目前已在世界各地许多装置<*石油化工自动化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*&&’年上得以成功的应用!K>!]N X:将离线分析"设计系统与在线控制系统有机地结合起来!离线部分由K>!]N X:>21;N#K>!]N X:=X P N1和K>!]N X: @P3X N08;组成!K>!]N X:>21;N是图形化的建模工具#既有数据处理与分析功能#更有强大的基于仿真误差分析的模型验证工具!K>!]N X:=X P N1与>21;N相结合#是图形化的控制器组态工具!K>!]N X:@P3X N08;是图形化的交互式离线控制器仿真软件#用于控制器测试和评价!在线部分由K>!]N X:!248M2N N;M和K>!]N X:!244;/8组成! K>!]N X:!248M2N N;M具有全新的可选的客户服务器结构的O P;-工程工具#使控制器的远程监视和维护变得更加容易#并且显示画面是由控制器组态自动产生的#不需要人工绘制!图*!S"!U G@控制器结构!!K>!]N X:先进控制器的特点如下!#$K>!+ ]N X:控制器是一个多变量控制器!*$K>!]N X:控制器是一个预测控制器!它利用线性动态模型%单位阶跃响应曲线$预测被控变量的未来变化#同时利用当前测量值进行实时反馈修正#把预测结果作为稳态优化和动态控制的依据&%$K>!]N X:控制器是一个约束控制器!由于被控过程的影响# K>!]N X:控制器中的每个变量都存在一些约束#如操作变量存在上限"下限和变化量限的约束#被控变量也存在上限"下限的约束#K>!]N X:控制器在控制运算的过程中将综合考虑这些约束的影响! <$K>!]N X:控制器是一个优化控制器!它在使被控过程动态特性达到优化的条件下使被控过程的操作点也达到最优点#使操作达到安全"平稳"最优的要求!K>!]N X:控制器的优化分为两部分’一方面是稳态优化#用线性规划的方法寻找稳态的优化操作点#使消耗最小"收益最大#实现(卡边)操作&另一方面是动态控制#用二次性指标最优控制的方法优化被控过程的动态性能#使被控变量预测值和目标值的偏差最小化#并且使操作变量的变化量最小化!K>!]N X:控制器结构如图%所示! $!先进控制与实时优化系统控制案*.#!反应再生系统先进控制与实时优化以宏观反应热%进料在裂化反应时所需的热量#9_*97$衡量反应深度#以在线实时计算的反应热为被控指标#从而实现反应深度控制!宏观反应热综合了影响反应深度的各种因素#包括剂油比%再生催化剂流量与反应器进料比值$"反应温度"原料预热温度"再生催化剂温度"反应压力"催化剂活性等!因此#维持反应热平稳#可以使得反应深度平稳#从而使整个装置操作较平稳!图%!K>!]N X:控制器结构在常规S?K控制中#往往是维持反应温度恒定#但是反应温度恒定不能维持裂化反应深度一定!如再生器温度升高时#为维持反应温度恒定#再生滑阀开度减小#催化剂循环量和剂油比下降#此时反应温度可以保持平稳#但反应深度却因剂油比下降而发生变化!该系统采用反应温度浮动控制策略#对反应热控制#即维持反应深度平稳#反应温度则随其他影响反应深度因素的变化而有所变)*第’期!!!!!!!!!!!!!王!强等D先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用化!因此!允许反应温度在给定的上下限内浮动是一种合理的控制策略"反应温度#其上下限$应随反应深度给定值的升降而浮动!也应随其他影响反应深度的主要因素#如再生催化剂温度$的变化而浮动"实施方法%将反应温度的给定值作为浮动区域的中心值!中心值加减允许波动的范围#例如%h$形成浮动区域"改变给定值!浮动区域也随之浮动"但浮动区域的最高值不高出给定的上限#)#)h$!浮动区域的最低值不低于给定的下限#)&&h$"该控制系统会自动升降浮动区域#其中心值$&必要时!操作员也可调整区域中心值#给定值$"由常规反应温度控制切换为该系统控制时!反应热的给定值为切换前瞬间的反应热!反应温度上下限的中心值为切换前瞬间的反应温度"另外!当反应温度处于浮动区域内!且与上下限距离较远时!只对反应热进行控制&若反应温度与上下限距离较近时!则按偏离中心值的程度对反应温度加权"当反应温度超出浮动区域时!只对反应温度进行控制!使其回到设定区域内!操作手段是通过改变反应热的给定改变再生阀开度!反应热也随之变化"反应深度器优化则根据操作人员设定的目标产品加权系数!实时算出最佳反应热!自动调节被控变量反应热的给定值!以达目标产品收率最大化"其寻优采用的是周期性调优!即根据目标和调优变量#此处为反应热给定值$在前*个周期内的变化!确定当前时刻的调优方向"以目标值最高为优化目标!前*个周期目标变化与调优变量变化方向一致时!当前时刻应增大与调优变量!否则!应减小调优变量"这一逻辑的一个突出特点是%调优依据的是相对变化!不要求目标和调优变量绝对准确!因而对有关生产过程测量仪表的准确性要求也不高!可更好地适应生产过程的实际情况"再生部分以再生温度’烟气氧含量为控制对象!其调节手段有汽提蒸汽’原料油流量’再生外取热滑阀开度"另外!回炼油与反应深度和反应温度相关联!因此反应再生部分的控制还包括回炼油控制"考虑回炼油流量’回炼油罐液位和塔底液位’塔底温度平稳的同时!也要使外甩油浆流量达到调度要求!调节手段为回炼油流量和回炼油返塔流量"*.*!主分馏系统先进控制器主分馏部分控制目标是保证产品#粗汽油’柴油$质量!实现卡边控制!协调稳定全塔操作"主分馏塔塔顶主要以粗汽油干点’塔顶温度’柴油闪点为被控制对象"其中以在线计算的粗汽油干点为主要被控变量!实现汽油干点的直接控制!同时!将塔顶温度控制在给定的浮动区域内"在控制汽油干点的同时!也要控制柴油闪点不超限!主要是不低于下限"操作变量为塔顶温度和塔顶循流量"主分馏塔中部主要以柴油凝固点’柴油抽出温度为被控制对象"以在线计算的柴油凝固点为主要被控变量!实现柴油凝固点的直接控制"同时!将柴油抽出温度控制在给定浮动区域内!将柴油闪点控制在上下限内"操作变量为柴油抽出层温度’一中流量和二中流量"主分馏塔塔底主要以人字挡板上方温度’塔底温度’塔底液位’塔底液位速率为被控制对象"维持人字挡板上方气相温度平稳!是使全塔平稳的重要因素"先进控制将此气相温度作为被控变量!通过调整返塔流量的给定!维持塔底进入塔上部的温度平稳!使全塔操作易于平稳"操作变量为油浆上返塔流量’油浆下返塔流量’油浆外甩量"*.%!吸收稳定系统先进控制器!<"吸收稳定部分控制目标是控制稳定汽油’液化气’干气的质量"吸收塔部分主要控制吸收剂比值!提高吸收效果!操作手段是补吸收剂流量&解吸塔部分主要控制干气!%以上含量’液化气!*含量!操作手段是解吸塔底再沸返塔温度&稳定塔主要控制稳定汽油#&j点和液化气!)含量!调节手段是稳定塔底再沸返塔温度和稳定塔顶冷回流&另外!凝缩油罐液位要求在一定的范围内平缓变化的同时!确保凝缩油罐的流出量平稳变化!从而保证下游的平稳操作!操作手段是凝缩油罐流出量"%!先进控制与实时优化系统的软硬件结构该装置使用E24;L-;N NB S@系统!K!@控制器与A?>模块构成H!A网&A?>与I H@操作站’"S S#"]]N P/08P24S M2/;::P47S N08Y2M3$站’E>#历史模件$构成T!A网"先进控制系统硬件包括#台先进控制系统的服务器!#台先进控制系统工程师站!K!@自带的"S S站!三者通过EH=连成星形网""S S站采用双以太网卡!用其中一个网卡连接到先进控制的星形网!同时通过另外一个网卡连到公司的局域网!上传K!@数据到公司的实时数据库"系统的软硬件结构如图<所示" &!先进控制与实时优化系统投用分析先进控制在该装置上投用后!系统运行平稳’产品质量平稳卡边’提高了高价值产品收率!带来了可观的经济效益"<.#!软测量由于篇幅有限!本文仅以汽油干点为例进行说明!汽油干点软测量对比如图)所示"其中有效点#&&个!偏差在*h范围内的点占有效点(<j&偏差在<h范围内的点占有效点(,j&偏差大于<h点占有效点*j"软’*石油化工自动化!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!*&&’年测量曲线对比和统计结果表明!软测量比较准确!满足先进控制和指导操作员操作的要求"图<!先进控制与实时优化系统软硬件结构图)!汽油干点软测量对比曲线<.*!先进控制与常规控制对比以主分馏塔几个关键被控变量作以说明!图’是*<6内关键被控变量历史趋势图"其中后#*6切下先进控制!改为常规S?K控制"图’中!纵坐标对应的是当前被选中的被控变量#塔底液位$!而非通用的坐标值"图’!先进控制与常规控制对比曲线!!从图’明显可以看出!投用先进控制以后!产品质量实现了卡边控制%系统平稳性明显增强"以汽油和柴油质量控制为例!先进控制和常规S?K控制效果数据统计对比如表#所列"表!!先进控制和常规/0.控制效果对比!!!!项!!目平均值最大值最小值极差均差方差汽油干点投用先进控前#(*.,<$’#(<.$$<#(#.&&,%.$’’&.’#,%%<&.)(,(#)投用先进控后#(%.))$%#(<.’,*#(*.<%**.*)&.*,##’<&.#*’’’&柴油凝固点投用先进控前*.&),(<(<.(*’&.&’’<.,’&.$’(#)$&.,’#<$)投用先进控后*.(($#$*<.&%*.&<(#.(,#&.**#,*,&.&$,%%* <.%!效益分析先进控制与实时优化系统投用后!以提高液收&汽油d柴油d液态烃’为优化目标"*&&)年#*月#%日!中国石油股份公司专家组测试人员对该装置先进控制系统进行了现场测试%标定结果表明液收提高了&.$j以上!同时考虑到生产方案%设备仪表%价格核算等因素!综合效益约为*<&&万元(年""!结论!!先进控制与实时优化技术在该装置上的成功实施!已经取得显著效果)提高了系统的可靠性%平稳性!降低了操作员的工作强度!实现了产品质量指标卡边控制!提高了高价值产品收率!取得了显著的经济效益"该套装置的先进控制是该公司第#套先进控制系统!它的成功实施!为该公司其他装置实施先进控制系统开了一个好局!并积累了大量的技术和管理经验!培养了一支技术队伍!为以后其他装置先进控制系统的成功实施打下坚实的基础"参考文献!#!王树青!金晓明.先进控制技术应用实例.北京)化学工业出版社!*&&).’#$,<*!郑远扬!高少立!袁璞.催化裂化装置的动态模型)%提升管反应器的动态模型和动力学参数的估计.石油炼制!#(,’!*&*’)*%$%&%!郑远扬!高少立.催化裂化装置的动态模型"%提升管反应器的集中参数模型!石油炼制!#(,’!#<&<’)’$$$#<!王野!李军.催化装置先进控制系统技术改造.化工自动化及仪表!*&&<!&’’)*($%%)!王传斌!夏茂森.K>!]N X:先进控制技术在吸收稳定单元上的应用.石油化工自动化!*&&*!&)’)<%$<’$*第’期!!!!!!!!!!!!!王!强等D先进控制与实时优化技术在催化裂化装置上的应用。
先进控制系统在催化裂化装置中的应用
万方数据
增刊刘延斌：先进控制系统在催化裂化装置中的应用
应一再生系统运行趋势比较见图２。
投用先进控制器前２４ｈ一段和二段反应温度标准偏差分别为１．００７℃和１．５７２℃，投用先进控制器后为０．４９７℃和０．１８４℃，分别降低了５０．６％和８８．３％。
（ｂ）投用后
图２投用先进控制器前后反应一再牛系统运行趋势
（２）分馏系统投用先进控制器前后分馏系统运行趋势比较见图３，系统２４ｈ温度标准偏差见表１。
表１投用先进控制器前后
分馏系统２４ｈ温度标准偏差℃
（ｂ）投用后
图４投用先进控制器前后吸收一稳定系统运行趋势
表２投用先进控制器前后吸收一
稳定系统２４ｈ温度标准偏差℃
３结语
从图２～图４和表１～表２中可以看出，投用先进控制器后，催化裂化装置各系统关键被控变量的标准偏差（控制偏差或波动范围）明显降低（至少降低了２０％），平稳了生产操作，减小了操作人员劳动强度，提高了装置的安全生产及自动化水平，达到了优化生产、降低能耗的目标。
参考文献：
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（ｂ）投用后计２０００。
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图３投用先进控制器前后分馏系统运行趋势［３］席裕庚．预测控制［Ｍ］．北京：国防工业出版社，１９９３．
（３）吸收一稳定系统投用先进控制器前后吸［４］高东杰，谭杰．应用先进控制技术［Ｍ］・北京：国防工业出版
收一稳定系统运行趋势比较见图４，系统２４ｈ温度标社，２００豇
（张编）
准偏差见表２。
万方数据。
先进控制在催化裂化装置上的设计与实现 (1)
青岛科技大学研究生学位论文先进控制在催化裂化装置上的设计与实现摘要催化裂化装置是炼油和石油化工生产过程的关键装置，在炼油生产链中起重要作用，其运行状况影响全厂的生产及经济效益，因此对于研究如何提高装置的平稳性运行、节能降耗并最终实现提高装置经济效益意义重大。
本文针对某石化公司重油催化裂化装置现有DCS及设备的实际情况创新的采用将国内外先进控制与实时优化技术相结合的设计方案，开发了一套先进控制与实时优化系统。
先进控制与实时优化系统由软测量系统与在线校正部分、反应再生先进控制与实时优化系统、主分馏先进控制系统和吸收稳定先进控制系统构成。
采用北京利华益科技有限公司开发的PACROS软件主要用来实现数据采集、软测量计算、以及实时优化系统的实现，先进控制器部分应用Honeywell公司RMPCT鲁棒多变量预估控制器。
投用效果表明自先进控制上线投用以来，实现了催化裂化装置的平稳控制，减轻了操作员的劳动强度，改善了产品质量并最终实现提高经济效益的项目总目标。
关键词：催化裂化先进过程控制技术集散控制系统软测量先进控制在催化裂化装置上的研究与实现THE RESERCH AND PRACTICE OF APC IN FCCUABSTRACTThe fluid catalytic cracking unit (FCCU) is the key device of oil refining and petrochemical production process and it plays an important role in the oil refining production chain. Its operation conditions affect the whole production and economic benefit. Therefore, it has a significant meaning on how to improve smoothness,save energy, reduce consumption and improve economic benefit of FCCU .In this paper an APC (Advanced Process Control)system is developed ,it creatively adopts designing scheme by combing domestic as well as foreign advanced control and the optimal technology realization according to the existing DCS and real conditions of device.APC&RTOS (Real-time optimization system)is composed of four parts．which are soft-sensor system&correlation system，Reaction-Regeneration APC&RTOS．Main-Fraction APC and Absorber&Stabilization APC．PACROS softwares mainly aims at realizing data acquisition, soft measurement calculation, and real-time optimization, which are produced by Beijing Lihuayi Sci-Tech co., LTD.RMPCT multivariable predictive controller of Honeywell company is used as advanced controller part.Since the online operation of advanced control stable control of FCCU are realized, the operator labor intensity is reduced, the quality of product is improved,as well as the total goal increasing economic benefit of the project are realized according to the analysis of the revamping effect in FCCU.The result shows that since the advanced control line has been put into use, stable control of catalytic cracking unit is realized. The operator's labor intensity is reduced, and the quality of the products is improved. At last, the project objectives to improve the economic benefits is successfully realized.KEY WORDS: FCCU APC DCS Soft-Sensor青岛科技大学研究生学位论文青岛科技大学研究生学位论文目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2催化裂化的工艺流程 (2)1.2.1反应再生系统 (2)1.2.2 分馏系统 (3)1.2.3 吸收稳定系统 (4)1.3 催化裂化存在的问题 (4)1.4 使用APC技术提高催化裂化经济效益 (5)第二章先进控制技术 (7)2.1 先进控制技术概述 (7)2.2软测量技术 (8)2.3 模型预测控制技术 (9)2.3.1.1预测模型 (9)2.3.1.2滚动优化 (11)2.3.1.3反馈校正 (11)2.4RMPCT控制器 (14)2.4.1RMPCT控制器结构 (14)2.4.2RMPCT控制器特点 (15)2.4.3RMPCT关键技术 (17)2.5 PACROS系统技术 (19)2.5.1 PACROS特点 (19)2.5.2 PACROS系统结构 (20)第三章先进控制技术方案设计 (24)3.1先进控制方案设计依据 (24)3.2先进控制装置现状 (25)3.3先进控制主要技术设计 (25)3.3.1基于机理的的在线实时观测器（Observe）设计 (26)3.3.2基于辨识模型鲁棒多变量预估控制器（RMPCT）设计 (26)3.3.2先进控制技术实施平台设计 (27)3.3.3实时数据库设计 (28)3.3.4软测量设计 (29)3.3.5反应深度实时优化系统设计 (29)。
先进控制在我厂重油催化应用
摘要:鲁棒多变量预估控制在前郭炼油厂重油催化裂化装置中取得了很成功应用，并达到了预期的目的，现在把系统的结构和实现等作了详细的简述。
关键词:APC RMPCT RFCC前郭炼油厂RFCC装置采用提升管反应器和内外取热的催化裂化技术，掺炼减渣，年加工能力为80万吨，1990年正式投产。
装置经过几年的检修和技术改造，在处理能力、掺渣能力、轻油收率和剂耗能耗几项指标都达到了设计能力。
1 重油催化裂化装置简介（见图1）1.1反应/再生部分新鲜原料与循环油浆换热后预热到150度左右再与回炼油混合，原料经高效雾化喷嘴进入提升管反应器下部在提升管里与高温再生催化剂接触进行裂化反应。
反应后油气和催化剂通过提升管顶部进入沉降器粗旋分离器，反应油气从粗旋分离器顶部进入反应器稀相段，再进入三组单级旋分器，带有微量催化剂的反应油气经油气管线去分馏塔。
催化剂从旋分器的料腿进入反应器底部，落入汽提段。
吸附有焦碳和油气的催化剂与汽提段底部喷入的汽提蒸汽逆向接触，脱除催化剂上吸附的油气和可汽提性碳。
经汽提过的催化剂经待生立管进入一再并与主风接触进行烧焦再生烧焦放出的多余热量通过外取热器和内取盘管取走。
一再有CO助燃剂能够再生，使催化剂的焦碳含量降至0.35~0.4%。
形成半再生催化剂，到一再下部半再生立管经提升风进入二再，在二再高温下完全再生，使催化剂含碳量降至0.1%以下，至此形成再生催化剂，经二再外溢流管进入提升管进行下一轮的反应。
1.2 主分馏塔部分反应油气进入分馏塔底部，通过底部的人字形挡板与循环油浆逆向接触，洗去油气携带的催化剂且使油气脱过热。
部分冷凝下降至分馏塔底部形成油浆产品，部分仍气相继续沿塔板上升进行产品分离，形成富气、粗汽油、轻柴油及回炼油。
回炼油由第三层塔板全抽出部分参加回炼，部分打回流。
柴油根据标号的不同分别由19层或17层塔板抽出至轻柴汽提塔。
塔顶油气经冷却后进入粗汽油罐进行油污分离。
气相经气压机后至吸收解吸部分，而液相作为吸收剂入吸收塔。
先进控制技术在催化裂化装置的应用.综述
51.92
46.51
柴油 %
24.73
24.47
23.37
22.12
21.70
29.79
25.63
24.31
液收 %
90.62
90.13
90.33
89.87
90.59
91.29
91.81
90.27
此外，先进控制投用前后（2013年相比2012年14月）统计装置平稳率提高了0.2%，产品质量2012 年1 -4月有24个点超厂控指标，而2013年仅有8个 点超标，质量合格率提高了1.5%。由此可见,先进 控制系统的应用显著地提高了各塔设备的操作平 稳性，并实现了部分产品质量指标的卡边控制， 改善产品质量，降低操作难度。与此同时，随着 装置平稳性进一步的改善，使各塔设备的能耗大 幅度地下降，实现装置的安全、高产、低耗、节 能和减排。
4、先进控制器的投用
1、控制器的投用
1）检查，工况正常，仪表数据显示正常，各CV和MV的上、 下限设置合理。 2）检查，计时器运行正常。 3）符合条件后，先检查各CV投入状态，如果不为“投 用”，则修改其为“投用”。检查各CV的投用状态是否都 为”GOOD”ห้องสมุดไป่ตู้如果不是，依据操作画面使用说明中罗列的 情况一一排除原因，解决不了的异常情况交由工程师处理。 各约束状态是否都为”NORMAL”，如果不是，再次检查上、 下限设置是否合理。 4）检查底层控制回路的控制模式是否处于投用APC要求的 投用前（MAN或者AUT），如果不是，修改为APC要求的投 用前的控制模式AUT或MAN，
3、先进控制系统的实施
3.1 反再分馏先进控制器
先进控制在催化裂化装置质量控制中的应用
程 中的技术关键及注意事项 ， 为此项技术推广提供 了论证 。
中图分类号 ： Ｔ ６ Ｅ９８
１。 前
言
２ 催化裂化装 置概况
石 油一 厂催 化裂化 装置 由洛阳石 化工 程公 司 设计 ，９５年开 始破 土动 工 ，９７ １ 月 ２ １８ １８ 年 １ ３日正 式投产 。装 置 经过 ｌ 的运 行 进 行 了多 次 的 重 ０年
黄 野
（ 抚顺石化分公 司 ． 辽宁 抚顺 Ｉ Ｏ Ｄ 术在石油一厂催化裂化装置质量控制中的实现和应 用 井指 出投用过 词 ： 先 进控 制 ； 催化裂化 ； 质量
文献标 识谒 ： Ａ 文章 编号 ： １０ ’９ ５２ｏ ）２ ０２’ ４ ０ ４ ｏ ３（ｏ ２ｏ ’ ８ ０
效益 的一个 来源 。 石油 一厂就 是利 用这 个差值 从 三个方 面获得
３ 先进控制系统 软硬件配 置
３ １ 硬件 环 境配置 ． Ｄ Ｓ 制是 实 施 先 进 和 优 化 控 制 的基础 ， Ｃ控 催
化使 用 的 Ｄ Ｓ 引进美 国 Ａ Ｂ公 司 的 ＭＯ Ｃ是 Ｂ Ｄ一３ｏ ０
石油 一厂 采 用 的先 进 控 制是 ｓ 唧 Ⅱ 公 司 盯 的多 变量预 估控 制 （Ｍｃ ） ｓ Ａ 技术 ， 其控 制策 略 是 在
催 化裂 化 装 置 包 括 反 应 ／ 生 系 统 、 馏 系 再 分 统 、 收稳 定 系统 ， 有 气 压机 组 、 吸 还 主风 机 一烟 机 机 组和余 热锅 炉 等 部 分 。我 们 在 反 应 ／ 生 系 统 再 和分馏 系统 采用 了先进 控制 技术 。
先 进 和 优 化 控 制 ， 加 了 Ｄ Ｃ公 司 的 Ａ ｝ 增 Ｅ Ｉ Ａ一 ３０ ８０系统 。下位 机 Ｄ Ｓ上 的各 站 通 过 高 速 令 牌 Ｃ
先进控制技术在催化裂化装置上的应用
１ 催 化 裂化 先 进 控 制 系统
（ ） 合 该 催 化 裂 化 （ Ｃ 装 置 负 荷 不 满 的现 ２结 Ｆ Ｃ） 安 庆 炼 油 厂催 化 裂 化 先 进 控 制 系 统 采 用 的 是 状 ， Ａ Ｃ的控 制 目标 定 为 提 高 渣 油 掺 炼 率 和 轻 将 Ｐ Ｈ ｎｙ ｅｌ ｉ ｐｃＳ ｌｔ ｎ ｏｅ ｗ ｌ Ｈ — ｅ ｏ ｉ ｓ公 司 的 Ｒ Ｃ （ 棒 性 质 油 收 率 。 Ｓ ｕｏ ＭＰ Ｔ 鲁
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２０ ０ ２年 ８月
炼 油 设 计 Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｅ ＩＥ Ｙ Ｅ Ｇ Ｎ 删 Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｒ ＦＮ Ｒ Ｎ Ｉ Ｅ
Ｇ
第 ３ ２卷 第 ８期
： 动控制 寓
先 进 控 制 技 术 在 催 化 裂 化 装 置 上 的 应 用
处 理 平 台节 点 模 块 ） 。
１１ Ｒ Ｃ ． ＭＰ Ｔ简 介 Ｒ Ｃ ＭＰ Ｔ是 由 Ｈ ｎ ｙ ｅ 公 司 研 制 的 一 种 具 有 ｏｅ ｌ ｗ ｌ
统 与 分 馏 系统 结 合 起 来 ， 成 一 个 大 Ｒ Ｃ 构 ＭＰ Ｔ控 制 多变 量输 入 ／ 出 的 、 于 动 态 模 型 的 、 用 多 步 器 。合 理 避 开 反 再 系 统 敏 感 设 备 （ 主 风 机 入 口 输 基 采 如 预 测 和 多 步 控 制 以 及 滚 动 优 化 的 算 法 ， 带 有 一 静 叶 ） 繁 调 节 所 带 来 的 风 险 。 并 频 定 优化 功 能 的 控 制 技 术 。它 由 两 大 部 分 组 成 ： 一 是在 Ｐ Ｃ机 上 运 行 的模 型 辨 识 器 、 制 器 生 成 器 以 控 及 离 线 仿 真 ； 是 在 Ｔ Ｃ ０ ０ 的 Ａ Ｍ 中 的 运 行 二 Ｄ ３０ Ｘ ｘ 的控 制 器 和 在 线 仿 真 。Ｒ Ｃ ＭＰ Ｔ控 制 器 的组 成 变 量 分 三 类 ： 是 控 制 器 的 控 制 目标 即 被 控 变 量 （ Ｖ） 一 Ｃ ，
先进控制技术在催化裂化分馏塔中的应用
紧迫性 ， 增强控制器的鲁棒性。即使辨识后过程模 型误差 比较 大 ， 不会 使 １ Ｐ Ｔ控 制 器 的性 能恶 也 Ｌ Ｃ Ｍ 化到影 响装 置生产 的正 常运行 ， 从而 可 以避 免一般
控制 系统 因设 计 问题 或 控制 参 数 整定 不 当而 成为 影响过 程稳 定性 的 因素 。 ２２ 分层次 多目标的控 制算 法 ．
收稿 日 ： ０ － － ； 改稿 收到 １ ： Ｏａ － 。 期 ２ １ １ １修 ０ ０２ ３ ２ ｌ６ ｏ 期 Ｏ ９． ２ 作者简介 ： 徐国忠 ． ． ６ 男 １ ３年生 ． ９ 年毕业 于浙江 大学 ． ９ １８ ９ 博 士． 高级工程师 ． 发表论文 ｌ 泉篇 ， ０ 现从 事先进控 制和智能控 制在石化 企业中应用的研究和开发工作 。
Ｈ ｎｙｅ 司 开发 的应 用 软件 ， ＲＰＤ、 ｏｅｗｎ公 如 ．Ｉ 非线 性
较为显著的经济效益 。本文 中将探讨运 用美 “ 国 Ｈ ｎｙｅ 公司的鲁棒多变量预测控制技术（ ０ ｏｅ ｌ ｗｌ Ｒ．
ｂ ｓ Ｍｕ ｔ ａ ｉ ｌ ｒｄ ｃ ｖ ｏ ｔ ｌＴ ｃ ｎ ｌｇ ， Ｒ ｕｔ ｌ ｖ ｒ ｂ ｅ Ｐ ｅ ｉｔ ｅ Ｃ ｎｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ａ ｉ ｏ Ｍ—
回收 期一 般小 于 １ ． 。我 国科技 界 和石化 企 —１５年 业也 积极 开发和应 用先进 过程 控制软件 ， 取得 了 且
器、 控制器、 生成器和离线仿真器组成 ； 另一部分由 在 ｑ） ００系列 Ｄ Ｓ上 或 非 Ｈ ｎｙｅ Ｃ ＩＣ ０ ３ Ｃ ｏｅｗｌ Ｄ Ｓ系统 ｌ 上运 行 的 控 制 器 和 在 线 仿 真 器 组 成 另 外 一 些
先进控制技术在催化裂化装置实施的设计策略
收稿 日期：０ １） ０ ； ２０ ４ － 修改稿收到 日 ： ０ — － １２ 期 ２ １０ ０ ０ １２ 作者简舟 ： 国忠（螂 一）男 ． 江 宁蛙＾ ． ９ 徐 １ ， 浙 １ ８年毕业 于浙 ９
须具有一定的工艺过程方 面的知识和先进控制实 施的经 验 以及 专 门 的技术 和 知 识 。并 且 与现 场 工
资约 占 Ｄ Ｓ Ａ Ｃ Ａ ｖｎｅ ｒ ｅｓＣｎｏ） Ｒ Ｏ Ｃ ，Ｐ （ ｄａｃｄＰｏ ｓ ｏｔ １和 Ｔ ｃ ｒ
艺工程师密切合作 ， 充分了解被实施装置的特点和 操作瓶颈， 否则难以发挥先进控制技术的效用。本 文将针对催化裂化装置上实施先进控制的总体设 计思想、 设计步骤 、 效益分析等过程进行探讨。
１ 先 进控制 实施 的基 本思路
先进过程控制的基本思路就是借 助于现代控 制理论的模型辨识和控制技术 ， 建立生产过程的数 学模型。针对工艺过程一些用 常规测量和简单计 算无法测得的重要参数或质量指标 ， 用一些工艺计 算软件计算出实时值。并估计和预报其在未来一 段时间的变化趋势 ． 从而可为生产操作提供在线指 导， 提高生产过程的可操作性。在模型计算 的基础 上， 运用多变量控制技术或多变量模型预估技术或 其他先进控制手段 ， 对生产过程中重要的物化参数 或质量控制指标直接或间接地进行控 制。提高整 个装置 的 自动化 水 平 和装 置 的平稳 性 、 致 性 ， 一 并 可根据市场的需要 ， 提高产品的收率 ， 从而得到较 大的经济效益 。
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石 工 程 设 计投 标 准
油
化
工
自 动
化 ，２Ｏ ，２ ２ Ｏ２ ：１
ＡＵ ＭＡ ＯＮ Ｉ ＥＴ ＴＯ ＴＩ Ｎ Ｐ ＲＯ－ ＨＥ Ｃ Ｃ ＭＩ ＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
APC先进控制
先进过程控制对于氧化铝冶炼的益处摘要先进性控制，特别是多变量预测控制技术（MPC）已在石化行业得到了普遍应用。
在最近过去的十年内，这项技术在催化裂化装置上的应用，已给（石化行业）带来了超过2%的可观利润。
MPC (譬如Honeywell RMPCT) 可被看作一个使过程变量保持在设定点的工具，即做为单回路控制器的集成MPC可很好的完成单回路控制器很难解决的相互作用的变量的控制任务。
但是MPC的真正的价值是，它把整个过程视为单一个体而不是一个个被隔绝的控制回路集成。
MPC可做为在生产过程中保持操作限制的整个绩效考核的工具。
一个典型的铝土精炼厂有很大数量互动的生产过程：譬如原料磨制、溶出、洗涤、热交换等。
这些（过程）的滞后时间合并起来相当可观，通常这意味着单一回路控制器不能充分（调节）使操作时偏离了真实值。
通过多变量预测控制的应用将获取极大的效益。
典型应用达到每年几百万美元。
本文提出在氧化铝厂之内先进性控制对各生产过程应用的依据，以即获得的效益。
作者：Neil Freeman -矿物处理和控制技术专家简介对任一个氧化铝厂都有相同的挑战，即在考虑安全和环境的条件下将每吨氧化铝的生产成本降到最低。
这种追求最大氧化铝生产量与每吨氧化铝最小生产能源消耗。
在维持碱液生产同时保证母液的浓度。
另外碱液浓度和浪涌容量必须被维持在各个限值内。
同样赤泥洗涤过滤（？）时必须精细地控制加碱使碱液的稀释减到最小。
拜尔法提出独特的控制方法。
补充能源和苟性碱对拜尔冶炼是必须的。
这结果是（拜尔法）存在大量的相互作用的生产过程。
这导致使用常规控制方法会存在大量的滞后时间。
先进性控制技术以多变量预测控制的形式，譬如Honeywell Hi-Spec’s RMPCT来解决这些问题。
这种新型控制器结合了大量不同的专家经验作为控制模型，处理不同的变量例如液位波动或原料储量的变化。
这种控制每次考虑一个完整过程, 譬如压煮或热交换。
这样那些生产过程成为了控制目标。
投用先进控制 提高催化装置经济效益
信 息 技 术
ＱＵＰＲ，０Ａ（Ｃｌ２ 齐 石Ｅ工２２Ｌ ）７ＬＹ Ｉ 化ＣＭ， ３２ ～７ Ｌ 油 Ｏ ＥＣ ＥＮＯ 鲁 Ｔ Ｈ Ｉ０ ：ＯＧ ０ ３ ＴＨ ３
投 用 先 进 控 制 提 高 催 化 装 置 经 济效 益
姜 涛 侯 铁军 张 富 军
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第３ ０卷
●
２０ ０ ０年 １ ９月 掺 渣 比平 均 ２ ． ９ — ４ ６ ％有 明显提 高 。 不难 看 出 ， 通过 对 再 生床 温在 线 控制 ， 现 了上 限 实 卡边 操 作 ， 而多 掺炼 了渣 油 ， 高 了掺 渣 比。 从 提
一
２ 投 用先 进控 制 。 高 装置 经济 效 益 提 ２ １ 投 用先 进控 制 。 高装 置掺 渣 比 ． 提
提 高催 化装 置 掺渣 比是 炼 油厂 提 高轻 油 收率 有效 途 径 。对 于非 重 油催 化装 置 ， 约 掺 渣 比 制
油掺 入 ２ ％－ ３ ％的 ｖ】 ） 压 渣 油 ， 合 原料 Ｏ － ５ Ｒ Ｓ减 【 混
的残 炭在 ３ ０ ． ％～４ ５ ． ％。 装 置 采 用 Ｈｏ ｅｗｅ 公 ｎｙ ｌ 司的 ＴＤ Ｃ一３ ０ ０ ０集 散 控 制 系 统 ， ＤＭＣ ｌｓ 制 ｐｕ 控 器 可 以直 接 在 Ｔ ＤＣ一３ ０ ０ ０控制 系 统上 运 行 ， 经过
一
的主要 因素是 再 生 床 温 ， 在 保 证 再 生 床 温不 超 要
从 图 ２中 可 以看 出 ， 自装 置 ２ ０ ０ ０年 ｌ ０月 先
先进控制技术能改善催化裂化装置的操作与维护
２０ ０ ２年 ２月
石油学报 （ 油加工） 石 Ａ Ｔ ＥＦＯＬ Ｉ ＩＩＡ（Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｒ Ｃ Ｓ ＩＧＳ Ｃ Ｉ Ｎ Ｃ Ａ Ｐ Ｒ Ｅ ＳＮＣ Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｐ Ｏ Ｅ ＳＮ Ｅ Ｔ Ｏ ）
第 １ ８卷第 １ 期
文章 编 号 ： １ ０ ＋ ７ ９（ ０ ２ 叭 一０ ３ ０ ０ １ １ ２ ０ ） ０ ９ ＋４ ８
ห้องสมุดไป่ตู้
ＡＤ ＶＡＮ Ｅ Ｒ Ｅ ＳＣ Ｔ Ｃ Ｄ Ｐ ＯＣ Ｓ ＯＮ ＲＯＬ Ｔ ＣＨＮＩ Ｅ ＱＵＥ
Ｃ ＭＰ ＶＥ Ｆ Ｉ Ａ Ａ Ｙ Ｉ ＲＡ ＫＥ Ｉ （ Ｃ ＡＮ Ｉ ＲＯ ＬＵ Ｄ Ｃ Ｔ Ｌ Ｔ Ｃ Ｃ Ｃ Ｒ ＵＮ Ｔ Ｆ ＣＵ）
摘 要 ：先进控制技术 已经被应用蓟中国石油化工股份公 司所属炼油厂的常减压 、催化裂化等 ２ ０多套 主要 装置
上 。在 先 进 控 制 的实 施 过 程 中 ．需 要 工 艺 与控 制 人 员 的 合 作 ．进 行 底 层 回路 的 调 整 ， 实 现 平 稳 操 作 与 卡 边操 作 ，以达 到 提 高 目的 产 品 与 节 能 的 目标 先进 控 制 的 区 域操 作 思 想 ， 以及 调 整 基 本 的 底 层 回 路 ．都 能 极 大 地 提 高装 置 的操 作 水 平 与 维 护 水 平 ，有 利 于 避免 误 操 作 。 关 羹 葡 ：先 进控 制 ； Ｉ 控 制 ； 化 裂 化 装 置 ＰＤ 催
０ＰＥＲＡＴ１ ０Ｎ ＡＮＤ ＡＩ Ｍ ＮＴＥＮＡＮＣＥ ＡＮＡＧＥＭ ＥＮＴ Ｍ
先 进控 制技 术 能 改 善催 化 裂化 装置 的操 作 与维 护
ＦＡＮＧ ｅ Ｌ Ｗ ｉ－ ＵＯ ｉ， ＮＧ ａｙｎ ＱＩ Ｊａ ．ｈ ｎ Ｈｕ ＹＡ Ｈ． — ｉｇ ． Ｕ ｉｎ ｚ ａ ｇ
先进控制技术在催化裂化的应用
先进控制技术在催化裂化的应用作者：张昕艺来源：《中国科技博览》2019年第04期[摘要]随着科技的发展，工业逐渐进入现代化生产，不断引进先进的技术，促进工业的发展，其中先进的仪表控制技术推动了工业的进一步发展，不仅让操作由复杂变为简单，还实现自动化的控制，石油炼制也是一样，先进的仪表控制为石油的炼制带来了不可忽视的影响，本文主要是阐述先进控制技术在催化裂化应用，通过对石油炼制的其中一种加工方法进行解析，介绍先进的仪表控制技术的具体操作应用。
[关键词]先进控制技术；催化裂化；应用中图分类号：J62.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0228-01引言随着新型的先进技术不断的提出和引进，计算机性能的提高，仪表的控制要求也需要不断地提高，就必须打破传统方法的束缚，推出先进的控制技术，满足其对控制系统的要求。
通过对先进控制技术的深入研究，结合催化裂化的工艺特点，实现先进控制技术在这一工艺流程的有效投入应用。
在不打破过程约束的前提下，使生产平稳运行，生产装置会提高加工能力，多炼渣油，提高产品的质量，控制较为适宜的反应深度，降低被控参数的标准偏差，使催化裂化装置更加接近于规格指标和设备极限，提高经济效益。
1先进控制技术控制仪表（control instrument），自动控制被控变量的仪表，它将测量信号与给定值比较后，对偏差信号按一定的控制规律进行运算，并将运行结果以规定的信号输出。
先进的控制是仪表控制的一种自动化控制，仪表由各种独立的单元组合而成，可把单元以任意数量组成各种简单的或复杂的控制系统。
先进控制是通过安装于计算机上的软件与DCS上的PID调节器配合应用，能够解决操作中的多个控制，先进控制技术走向自动化，减少人工成本，可以使多个受控量分别操作在允许的范围内，一直处于被控制的状态，实现最佳的单元操作和经济目的的控制，保证操作过程中的安全可靠。
先进控制技术的特点：（1）先进控制的控制对象通常用于处理复杂的多变量控制问题，如大时滞、多变量耦合、操作变量与控制变量存在着各种约束等。
先进控制技术在加氢裂化装置的应用
先进控制技术在加氢裂化装置的应用
加氢裂化是一种重要的炼油工艺，可以将重质石油馏分转化为高价值
的轻质烃类产品。
在加氢裂化装置中，先进控制技术可以发挥重要作用，
提高装置的生产效率和产品质量，降低能耗和排放。
1.模型预测控制（MPC）MPC是一种基于数学模型的控制方法，可以预测未来的系统行为，并根据预测结果进行优化控制。
在加氢裂化装置中，MPC可以优化反应器
温度、压力、氢气流量等参数，以最大化产品产率和质量，同时保证装置
的安全运行。
2.多变量控制（MVC）MVC是一种同时控制多个变量的控制
方法，可以将不同变量之间的相互影响考虑在内，实现更精确的控制。
在
加氢裂化装置中，MVC可以同时控制反应器温度、压力、氢气流量、进料
流量等多个变量，以实现更高效的生产。
3.智能优化控制（IOC）IOC是
一种基于人工智能技术的控制方法，可以根据实时数据和历史数据进行优
化控制。
在加氢裂化装置中，IOC可以根据实时数据和历史数据进行优化
控制，以实现更高效的生产和更低的能耗和排放。
4.故障诊断与维护（FDD）FDD是一种基于故障诊断技术的控制方法，可以及时发现装置中
的故障，并进行维护。
在加氢裂化装置中，FDD可以及时发现反应器堵塞、催化剂失活等故障，并进行维护，以保证装置的正常运行。
总之，先进控
制技术在加氢裂化装置中的应用可以提高装置的生产效率和产品质量，降
低能耗和排放，是炼油工艺中不可或缺的一部分。
催化裂化装置先进控制策略及应用
催化裂化装置先进控制策略及应用
徐世泰;关新虎
【期刊名称】《石油炼制与化工》
【年(卷),期】2000(031)006
【摘要】兰州炼化公司利用引进的 Honeywell 先进控制软件,根据以往应用过程控制软件的经验,结合装置工艺及生产实际,确立了相应合理的控制策略和应用管理关系,成功地在1.20 Mt/a 重油催化裂化装置上实现了先进控制,提高了装置的平稳操作水平,汽油收率及产品质量合格率明显提高,取得了较大的经济效益.
【总页数】5页(P36-40)
【作者】徐世泰;关新虎
【作者单位】兰州炼化公司,甘肃兰州,730060;兰州炼化公司,甘肃兰州,730060【正文语种】中文
【中图分类】TE6
【相关文献】
1.200万吨／年重油催化裂化装置先进控制策略 [J], 吴秀章
2.先进控制在催化裂化装置上的应用 [J], 何艺;汪同训
3.催化裂化装置动态机理模型的应用：反应控制策略分析 [J], 罗雄麟;左信
4.先进控制技术在催化裂化装置上的应用 [J], 刘卫国
5.先进控制系统在催化裂化装置上的应用 [J], 董超
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浙江中控DCS系统在催化裂化装置中的应用与实践
浙江中控DCS系统在催化裂化装置中的应用与实践摘要：通过对催裂化装置中余热锅炉及其附属设备的控制，优化DCS控制方案，减少设备能耗，保证了设备的安全稳定运行，提高了催化裂化装置的工作效能。
关键词：催化裂化装置；余热锅炉；DCS控制中图分类号：TK22文献标识码：A 文章编号：河北省大港石化有限公司20t/h余热锅炉是为催化装置高温尾气的回收利用而设计的节能设备。
按照系统设计，装置采用了浙江中控公司的SUPCON JX-300X系统用于项目建设。
SUPCON JX-300X是一套应用较为广泛的DCS系统，所谓的DCS就是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，也称作集散控制系统。
它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、组态方便。
1 工艺流程20t/h余热锅炉工艺流程及检测控制系统如图1所示。
由催化工段来的高温烟气经沉降室进入炉膛，通过锅炉炉管、省煤器换热，由除尘器除尘后，被引风机引入烟道，排入大气。
炉壁水管吸收热量产生蒸汽，蒸汽由汽水分离器去减温减压器，最后到达分汽缸。
一部分去除氧器，其余由蒸汽母管外供到热力管网。
汽包水位的稳定主要是通过调节给水量FI101来实现的。
给水阀来的水经过省煤器预热进入汽包。
图1 20t/h余热锅炉工艺流程及检测控制系统2 重要回路的控制方案(1) 汽包水位控制锅炉汽包水位是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水的平衡关系。
锅炉水位过高，影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽中水份过多，结果使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏；同样地，汽包水位过低，则可能使锅炉循环工况被破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏，因此，汽包水位控制采用了典型的单级三冲量控制方案。
单级三冲量给水控制系统的工作原理如图2所示，其中D-蒸汽流量；H-汽包水位；W-给水流量；DBC-变送器；PID-给水调节器；√-开方器；K-自动/手动切换开关；∝W，∝D-给水和蒸汽流量信号的灵敏度；VW-给水调节阀。
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铺４ ４卷 总 第 ３ 应用
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