延尺焦化裝置先進控制方法研究與應(yīng)用.pdf

1、延遲焦化是一種加工重油，特別是劣質(zhì)減壓渣油的煉油工藝。隨著原油資源的匱乏和原油品質(zhì)的重質(zhì)化、劣質(zhì)化，延遲焦化在原油深度加工中地位日益突出。延遲焦化是最難控制的煉油裝置之一，其特點是半連續(xù)操作、干擾多、溫度高、易結(jié)焦。我國延遲焦化加工能力居世界第二位，但自動控制水平卻相對落后于其它煉油裝置。本文針對延遲焦化裝置的關(guān)鍵設(shè)備——延遲焦化加熱爐（簡稱焦化爐），綜合應(yīng)用化工原理、控制理論、人工智能和計算機技術(shù)等多學(xué)科的理論和技術(shù)，從生產(chǎn)過程的內(nèi)在

2、機理出發(fā)，對焦化爐的先進控制、異常工況的診斷與補償和爐管結(jié)焦厚度的在線估計及相關(guān)內(nèi)容進行了研究。主要工作及研究結(jié)果如下： 1．針對焦化爐干擾多，具有時變和非線性特性，控制要求高等特點，在建立焦化爐的機理動態(tài)模型基礎(chǔ)上，對焦化爐出口溫度控制提出了一種自適應(yīng)狀態(tài)反饋預(yù)測控制方法。通過將爐膛溫度和經(jīng)溫度壓力補償后的燃料氣流量作為狀態(tài)變量，采用實測狀態(tài)反饋，克服了常規(guī)加熱爐出口溫度串級控制方法中不能同時克服進入流量副回路和爐膛溫度副回路

3、的干擾的缺點。針對負(fù)荷經(jīng)常變化和爐管結(jié)焦導(dǎo)致的非線性和時變特性，提出了在線進行模型自適應(yīng)的方法，增強了焦化爐抗干擾和對各種工況的適應(yīng)能力。HYSYS仿真和某120萬噸/年焦化爐的應(yīng)用結(jié)果表明，控制效果明顯提高。 2．針對焦化爐爐管注汽量突增后引起爐出口溫度大的反向響應(yīng)并大幅超溫，進行了汽量突增誘發(fā)大幅超溫過程的機理分析，提出了基于專家規(guī)則和多傳感器數(shù)據(jù)融合的方法，準(zhǔn)確地判斷出注汽量突增影響，并提出了基于模型的熱平衡補償和專家智能

4、相結(jié)合的異常工況專家控制方法，可以在注汽量突增時及時給出合適的超前補償?，F(xiàn)場運行表明，所提方法抑制了焦化爐出口溫度的大幅超溫，為焦化裝置的安全和長周期運行奠定了基礎(chǔ)。 3．焦化爐爐管結(jié)焦是影響裝置開工周期的主要原因之一，并導(dǎo)致燃料和動力消耗增加，處理量下降。為了監(jiān)視焦化爐運轉(zhuǎn)特性，提出了一種焦化爐輻射室內(nèi)爐管結(jié)焦厚度的在線估計方法。根據(jù)爐管管壁溫度測點的分布，對爐管進行分段集結(jié)法建模。利用傳熱、反應(yīng)等模型和實測的過程變量，計算不

5、同爐管段的總傳熱阻力和焦炭層傳熱阻力，從而確定不同爐管段的結(jié)焦厚度。對歷史工業(yè)數(shù)據(jù)的計算結(jié)果表明，所提方法可有效的估計結(jié)焦變化的趨勢。所提結(jié)焦計算方法可以為現(xiàn)場生產(chǎn)操作提供指導(dǎo)，提高裝置運行的安全性和經(jīng)濟性。 4．針對多支路通用管式加熱爐出口溫度不均衡，提出了基于穩(wěn)態(tài)能量平衡的支路平衡控制方法，并進行了穩(wěn)定性分析。支路平衡控制采用長控制周期的穩(wěn)態(tài)控制和區(qū)域控制，以避免頻繁調(diào)整引起系統(tǒng)內(nèi)各回路之間的動態(tài)耦合。對以燃料氣為主要燃料的

6、多種燃料混燒加熱爐，提出了一種燃料氣理想閥位區(qū)間控制，以節(jié)省高價格的燃料油，并保證燃料氣有一定的調(diào)節(jié)能力。上述方法與出口溫度自適應(yīng)狀態(tài)反饋預(yù)測控制相結(jié)合，形成了加熱爐出口溫度的一種綜合控制方法。在某500萬噸/年常壓爐上的長期應(yīng)用表明，所提方法控制效果良好。針對三種燃料混燒的分子篩裝置熱油爐，改進了基于燃料流量熱平衡的出口溫度控制方法并成功應(yīng)用。 5．針對網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸普遍存在隨機時延等問題，在采用預(yù)測控制時，提出了