1    项目背景介绍

东明石化化工公司主要包括8个分厂，共20多套主要生产及配套装置。其中劲海化工公司45万吨/年轻烃（乙烯）装置，是最为重要的核心装置之一。其以混合石脑油、丙烷为原料，裂解炉采用超选择性转化（USC）技术，分离系统采用前脱丙烷前加氢流程，其中乙烯精馏塔和乙烯制冷压缩机构成开式热泵，深冷分离系统采用先进热集成精馏系统HRS专利技术。装置主要产品有聚合级乙烯和聚合级丙烯，副产品有氢气、燃料气、混合裂解碳四、裂解汽油、裂解燃料油。

对于客户来说，在当前严峻的市场竞争环境下，轻烃生产面临原料多样化、同类装置大规模投产、市场频繁震荡等挑战，如何在基础回路整定与性能管理、先进控制、报警管理等控制与工艺管理提升基础之上，有效利用乙烯的原料，深化工艺过程优化，提高同质化竞争力显得尤为重要。不能把原料优化片面地理解为轻质化或重质化；不能简单地归结为优质化或劣质化。要结合市场情况，从效益最大化出发，通过基于全流程严格机理模型与SQP非线性寻优的在线优化技术，常态化地开展根据原料结构调整装置生产，以便达到获取更大的经济效益、提高企业竞争力的目的。

在这样的背景下，施耐德电气为东明45万吨/年轻烃装置提供了覆盖控制回路PID整定与性能管理、报警管理、轻烃装置先进控制和实时优化的流程优化解决方案。

2    项目目标与原则

·   通过控制回路整定与性能管理实现对控制回路的维护与优化，提高生产装置运行自控水平，安全性、稳定性；

·   通过报警管理将DCS报警信息可视化，并通过报警划分建立不同报警优先级，减少无效报警;

·   采用先进控制APC解决方案，克服系统内变量强耦合、非线性、大滞后、负荷变化、原料性质波动、燃料气波动等因素的影响，实现对装置各工艺参数的平稳控制，进一步提高装置的综合自动化水平；

·   采用实时优化解决方案，实现全厂的效益提升，并提供离线机理模型和在线开环优化；

3 项目实施与应用

·   项目规划：

PID整定与性能管理：针对装置PID控制回路性能进行批量评估，给出自控率、控制平稳率，对装置所有回路的PID参数进行整定优化；

报警管理：建立一套报警管理系统及工具，实现报警数据采集及报警数据库建立、报警分级管理、报警监控及展示、报警诊断分析等全生命周期管理，提升报警管理的信息化、智能化水平，降低无效报警；

先进控制：建立装置各生产单元多变量模型预测控制器，针对基于实验室化验分析的质量指标，建立软仪表，并将软仪表结果作为控制器的被控目标，实现整个装置的协调、稳定控制，并接受RTO提供的优化目标值，实现实现动态控制与稳态优化结合；

·   实时在线优化：建立装置的严格机理模型，并进行整定模型、优化模型等开发，实现以经济效益最大化为目标、裂解深度/COT等为主要优化变量的非线性优化求解，增加吨乙烯产品效益，实现裂解炉负荷合理分配及负荷最大化。系统架构图如下：

·   PID监控整定与报警技术的主要难点在于装置为新建装置，控制回路多，PID参数都采用的是原始值或经验值，很多回路建成后未投过自动，原始控制方案有较多需要优化。

·   APC的项目执行难点在于装置流程长，生产单元多，装置开工时间不长，现场操作与工艺生产积累经验不够，APC控制策略的选择难度大；

·   RTO的项目执行难点在于裂解炉进料组合多，裂解炉进料方式特殊，机理建模难度大

·   实时优化的项目目的轻烃装置在线优化的目标是在工艺和生产的约束卡边条件下最大化效益。其难点在于在现有工艺条件约束下找到约束方程，以实现定期的优化，目标函数如下：

4    效益分析

·   PID控制回路自控率 提高到90%以上;

·   装置无效报警率降低90%以上；

·   减少操作人员劳动强度，操作频次降低40%以上;

·   关键工艺参数的平均标准偏差降低30%以上；

·   吨乙烯产品效益增加15元/t以上。

该项目打造了国内大炼化流程行业全厂从控制回路、到先进控制、到闭环实时优化的最佳实践。

先进控制APC

实时优化RTO