烷基化生产过程先进控制

工艺简介

经过二级烷基化反应的反应产物经氟化氢提馏塔脱出氟化氢,再经脱苯塔脱出未反应的苯。脱出的氟化氢和苯循环使用；物流再进入脱烷烃塔,蒸馏出的烷烃返回脱氢装置循环使用；塔底物流由烷基苯再蒸塔分离出重烷基化合物,即得到合格的直链烷基苯产品。

需求分析

由于烷基化生产过程精馏塔系各精馏塔相互间耦合性强且约束条件多,常规控制难于达到较好的控制效果。原有的一些温度、液位串级控制系统也未能投运。这些精馏塔的关键工艺变量基本上是靠人工调整流量单回路控制系统的设定值来达到生产要求。

各种扰动及其在精馏塔系中的传播,对于各精馏塔的平稳操作会带来程度不同的影响；而每个塔因设备、工艺和负荷的不同而表现出在动态特性和抗干扰能力上的差异；常规的单变量控制也未能有效地考虑塔系和塔的各种控制作用之间的耦合特性。此外,由于人工操作的随机性和间断性的特点,装置的运行效果因操作人员的技术水平、习惯的不同而存在差异,表现为调整不合适或不及时而引起的关键工艺变量漂移。这些因素共同起作用造成装置不能运行在一个比较优化的操作区域。综上可见,该精馏塔系是烷基化生产过程中确保产品质量、减少产品损失和降低能耗的重点和难点。

控制目标

保证C403、C404、C405、C406、C407五个塔组成的塔系在多种干扰下,主要过程被控变量的平整度提高50%,提高装置整体运行的平稳性；循环烷烃中烷基苯含量减少0.1%,即副产品中烷基苯的含量下降到0.4%(目前常规控制下为0.5%)。

先进控制方案

建立烷基化生产过程精馏塔系的动态数学模型；设计了具有12个操纵变量、9个扰动变量和12个被控变量的单一APC-Adcon控制器,并采用了与单个精馏塔相对应的子系统实施模式；开发了具有开放性的精馏塔系的先进控制软件；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。

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精馏塔系的操作平稳性,降低了烷基苯产品的损失,减轻了操作人员的劳动强度,并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,填补了国内烷基化生产装置先进控制的空白,达到国际同行业的先进水平。

效益分析

烷基化生产过程先进控制项目的实施,明显地提高了精馏塔系的操作平稳性,有效地减少了循环烷烃中烷基苯含量,提高了烷基苯产品质量的一致性；同时大大降低了操作人员的劳动强度。仅减少循环烷烃中烷基苯含量一项,就可为企业带来每年约100万元的直接经济效益。

烷基化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；而且本项目所提出的工业精馏塔系的先进控制策略在我国众多大型炼油厂和大型石油化工厂中的工业精馏塔系中有着广阔的推广应用前景,可以为这些国有企业提高关键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。