一種精丙烯塔頂的控制方法
2023-07-27 16:54:46
專利名稱：一種精丙烯塔頂的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種精丙烯塔頂的控制方法。
背景技術：
以前一直認為壓力的穩定控制是精餾塔操作的要點，所以，以前採用固定回流比， 壓力投自動控制。熱旁路的大開大合，雖然能把壓力控制在一個值上，但造成回流罐液位的 上下振蕩波動，同時也相應引起精丙烯純度的波動，當純度很低時，丙烯外甩量關得很小， 純度很高時，丙烯外甩量又開得很大，有時候為了維持回流罐液位，大幅關小丙烯外甩量。 這本身就是不穩定的現象，完全處於被動調節的階段，丙烯高產難以實現。所以當液位變化 時，我們嘗試採用調節塔底熱水量的辦法，但效果不好，很遲鈍，有一種遠水解不了近渴的 感覺。而且當回流罐液位下降很快時，提熱水量造成整個塔的壓降增大，最終造成液泛。到 後來有所進步，預計到回流罐液位要暴漲或暴跌之際，馬上用熱旁路手動調節液位，再用回 流量來補充調節，這個實際上還是手忙腳亂，難以做到精確調節，而且壓力隨時都會變化， 變化多少很難把握，盯表強度也很大。另外每個班的操作手法沒有統一，各有各的方法，產 品產量和質量都不穩定。精丙烯塔頂的連接見圖1，其存在問題是1，滿負荷運行，操作條件比較苛刻。 2，該塔基本是全手動操作，一些重要操作控制參數(如丙烯純度AC4101和丙烯出料 FC4120、回流罐液位LC4108及回流量FC41W)都無法投自控。3，各班操作思路不同，造成 塔的工況極不穩定。該塔容積大，一旦波動要穩定下來需要很長時間。這些因素都影響精 丙烯的產量。如果能把塔頂的五個重要參數分別串接起來自動控制，操作肯定要穩定得多。 但是，這裡存在兩個問題一直不能解決，導致這些控制迴路都投不上串接。第一到底應該 以哪個作為主迴路或者主參數不能確定。第二PID參數應該如何設定為最佳。這兩個問 題一直困擾著我們。精丙烯塔頂每一層塔盤上的丙烯純度都不一樣，呈階梯式下降趨勢，當壓力波動 時，回流罐液位上升時，大量較低純度丙烯組分通過塔頂餾出線時，AIC4101色譜即時反映 了這一點，雖然V4004不一定馬上不合格，但馬上就會惡化。所以當其它參數穩定時，液位 的上升和下降直接反映了塔頂餾出物的增加和減少，若液位上升則純度下降，若液位下降 則純度上升。若能有一個穩定的液位，則純度也是穩定的，純度的變化就非常小，可以通過 細微的調節來獲得穩定的工況，從而實現丙烯高產。所以控制液位是從原來的被動調節向 主動調節的轉變。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種精丙烯塔頂的控制方法，其能多出精丙烯 可提高公司的經濟效益，同時這項發明大大提高了操作平穩率，減輕了操作人員的操作強度。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種精丙烯塔頂的控制方法，其精丙烯塔頂的回流罐液位計(LC4108)與回流量控制的控制閥(FC4119)串接；測量丙烯純 度的檢測控制單元(AC4101)與控制丙烯外甩量的控制閥(FC4120)串接；控制塔頂壓力的 檢測控制單元(PC4C10;3)與冷熱旁路上的各路控制閥分別串接，其特徵在於回流罐液位 和塔頂的壓力採用PI控制。作為改進，丙烯純度也採用採用PI控制。塔頂的壓力其PI控制參數P值7-13%，為增益；I值彡700min。回流罐液位其PI控制參數P值1. 3-1. 7%，為增益；I值15-20min。丙烯純度其PI控制參數P值2. 7-3. 3%，為增益；I值85-115min,檢測控制單元 量程是0-1 %，代表99-100 %的丙烯純度。控制閥(FC4119和FC4120)是流量控制的，屬非滯後參數，只要調節靈敏就行，參 數設置分別為(P值0. 4% ;1值0. 5min)和(P值0. 6% ;1值0. 5min)。與現有技術相比，本發明的優點在於可以應用在相同裝置上，如精丙烯塔，中石 化、中石油、中海油這樣的裝置有很多；其次可以應用在同類相似裝置上；PI參數的理念幾 乎可以用在任何滯後的操作場所中，它當I積分時間足夠長條件下，可以獲得微分D的超 前調節的效果，它能大幅提高產品產量和質量，提高裝置的平穩率，減少操作人員的操作強 度。
圖1為精丙烯塔頂的控制原理圖；
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細描述。下面把精丙烯塔的幾個參數以對液位影響程度從高到低排列壓力、塔頂回流量、 塔底熱負荷、丙烯外甩量、進料量及組成。實際生產中，熱水溫度還是較穩定的，塔底熱水的 穩定是得天獨厚的優勢，一般不做調節，關鍵能保證較高的回流比就可以了。而丙烯外甩 量、進料量及組成對液位的變化是漸進式的，少量的調節對回流罐液位的影響不大。壓力、 塔頂回流量就成了控制回流罐液位的關鍵。這兩個參數對液位的影響最大，特別是壓力的 變化可以造成回流罐液位突變。所以用壓力和回流量來控制液位最好，最靈敏。那麼如何來控制壓力呢？壓力投自動是必須的，手動調節肯定是不成功的。投自動的關鍵是PI參數的選擇。這裡就要把握兩個原則。1:壓力變化時熱旁路 的開關幅度不能很大，幅度很大雖然可以多抵消一部分液位的變化，但容易頻繁卡邊沒有 調節餘地，結果是外操開停空冷和內操調節空冷扇葉角度次數增多。另外一方面是熱旁路 容易開得太大，造成液位的不穩定。2:當壓力變化時，熱旁路才變化。雖然壓力和給定值有 偏差也不能再做調節，只要壓力在允許範圍內(以工藝指標為參照)就可。所以積分時間 一定要長。因為如果壓力下降，偏差存在，此時壓力雖然不再變化，但熱旁路在積分作用下 會一直開大，熱旁路開大影響液位，使液位下降。這時如果要維持液位不變，需要減小回流 量。但回流量的持續下降馬上就造成回流比不夠。影響塔板的分離效果，造成丙烯純度下 降。反之如果熱旁路不斷關小，回流量持續增加容易造成液泛。為了滿足原則一，增益P值應選擇小一點，經測算5 10%最合適。為了滿足原則二，應把積分時間放在最遲鈍的位置，我們選擇IOOOmin (DCS最大值是1440min)。既塔頂 的壓力其PI控制參數P值10%;1值lOOOmin，這樣熱旁路的調節效果是這樣的當壓力變 化時，熱旁路才變化，抵消了 一部分因壓力變化而引起的液位變化，餘下的液位偏差由回流 量調節；壓力不變時，即使偏離給定值，熱旁路也不做調節。當壓力接近工藝指標的上下限 時，才調節空冷負荷。精丙烯塔的T4003的回流罐液位計LC4108和控制回流量的控制閥FC4119串接， 把握一個原則，就是液位出現偏差時，回流量能迅速及時調節，使回流罐液位迅速恢復到給 定值，這樣丙稀純度變化就最小。所以精丙烯塔的T4003的回流罐液位計LC4108調節精度 要求較高，我們選擇了相對較短的積分時間。總結如下回流罐液位計LC4108，是中心參數，T4003回流罐液位計和回流量串級 相當於這三個串級的主迴路，此參數要求迅速調節，但要求回流量不能來回波動，經長期測 試的回流罐液位PI控制其參數P :1. 5%a ISmin比較合適，液位基本無波動(在士0. 3% 內)，在塔底取熱、進料量等條件變化時能迅速、準確調整回流量，全塔操作穩定，確保丙烯 純度不會大起大落。
塔頂壓力的檢測控制單元PC4103，此參數要求基本穩定，對偏差要求不高，但冷熱 旁路不能頻繁來回調節影響回流罐V4004液位，經測試塔頂壓力的PI控制其參數P 10 %、 I =IOOOmin比較合適，在早晚氣溫變化較大既能保證壓力基本穩定(有偏差)又能減少對 回流罐V4004的影響。丙烯純度的檢測控制單元AC4101，要求調節比較緩慢，對變化趨勢較敏感，偏差不 太敏感，不能大幅變化，經測試丙烯純度的PI控制其參數P :3.0%、I =IOOmin比較合適，有 效的通過對丙烯出料的微調來影響回流罐液位，達到了操作更加平穩，丙烯純度波動變小 的目的。其它串接控制中的副表如控制回流量的控制閥FC4119、控制精丙烯外甩量的控制 閥FC4120等因為隨主表動作，只要求能及時動作就行，PID參數要求不高。經過本公司實踐證明，該方法在低負荷時可以實現節能，在高負荷時可意實現丙 烯產量的最大化，實際丙烯產量/理論丙烯產量的比值由0. 845提高到0. 865左右，丙烯日 均產量增加了 10噸左右，以丙烯與液化氣扣除操作費用後的差價3000元人民幣計，每年可 以增加效益1050萬元人民幣。
權利要求
1.一種精丙烯塔頂的控制方法，其精丙烯塔頂的回流罐液位計(LC4108)與回流量控 制的控制閥(FC4119)串接；測量丙烯純度的檢測控制單元(AC4101)與控制丙烯外甩量的 控制閥(FC4120)串接；控制塔頂壓力的檢測控制單元(PC4C10;3)與冷熱旁路上的各路控制 閥分別串接，其特徵在於回流罐液位和塔頂的壓力採用PI控制。
2.根據權利要求1所述的精丙烯塔頂的控制方法，其特徵在於丙烯純度也採用採用 PI控制。
3.根據權利要求1或2所述的精丙烯塔頂的控制方法，其特徵在於塔頂的壓力其PI 控制參數P值7-13%，為增益；I值彡700min。
4.根據權利要求1或2所述的精丙烯塔頂的控制方法，其特徵在於回流罐液位其PI 控制參數P值1. 3-1. 7%,為增益；I值15-20min。
5.根據權利要求1或2所述的精丙烯塔頂的控制方法，其特徵在於丙烯純度其PI控 制參數P值2. 7-3. 3 %，為增益；I值85-115min，檢測控制單元量程是0_1 %，代表99-100 % 的丙烯純度。
全文摘要
一種精丙烯塔頂的控制方法，其精丙烯塔頂的回流罐液位計(LC4108)與回流量控制的控制閥(FC4119)串接；測量丙烯純度的檢測控制單元(AC4101)與控制丙烯外甩量的控制閥(FC4120)串接；控制塔頂壓力的檢測控制單元(PC4C103)與冷熱旁路上的各路控制閥分別串接，其特徵在於塔頂的壓力作為主參數進行控制，塔頂回流量作為次參數進行控制，並且都是採用PI控制；其能多出精丙烯可提高公司的經濟效益，同時這項發明大大提高了操作平穩率，減輕了操作人員的操作強度。
文檔編號C07C7/04GK102039059SQ200910153480
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月10日 優先權日2009年10月10日
發明者邱向陽 申請人:中國石油化工股份有限公司