¿Qué impacto tiene una disminución de 5 grados en la temperatura de salida del horno del dispositivo atmosférico y de vacío en el rendimiento del producto?
DCS se ha utilizado en refinerías de mi país durante 15 años y se ha instalado y utilizado en más de Se instalan 20 refinerías de diferentes tipos de DCS para implementar el control de procesos y la gestión de producción para NRD, FCC, FBR, hidrogenación, aceite mezclado y otros dispositivos.
Esta es la primera vez que una refinería china utiliza DCS en más de 20 años.
Control de procesos y gestión de la producción. Entre ellos, hay más de una docena de conjuntos de DCS para la destilación de petróleo crudo, la mayoría de los cuales se utilizan para el control de bucle único de la unidad de reducción normalizada y el control de bucle complejo como alimentación directa, cascada, selección y proporción. Algunas refinerías han desarrollado e implementado estrategias de control avanzadas. A continuación se presenta
el desarrollo y la aplicación de los principales bucles de control y el software de control avanzado del proceso de producción de destilación de petróleo crudo en DCS
.
1. Descripción general del flujo del proceso
En la destilación de petróleo crudo, las grandes refinerías nacionales utilizan generalmente unidades atmosféricas y de vacío con una capacidad de procesamiento anual de 2,5 millones a 2,7 millones de toneladas. petróleo crudo
, Consta de desalinización eléctrica, torre de destilación inicial, torre atmosférica, torre de vacío, horno de calentamiento a presión atmosférica, horno de calentamiento al vacío, destilación del producto y sistema de vapor de producción propia
. El dispositivo no solo produce gasolina calificada, queroseno de aviación, queroseno para lámparas y diesel, sino que también produce materias primas de craqueo catalítico, materias primas de asfalto oxidado y aceite residual para refinerías cuyo combustible es aceite lubricante, y también necesitan producir lubricación.
Aceite base oleosa. Cada refinería utiliza diferentes tipos de petróleo crudo, y cuando el tipo de petróleo crudo cambia, los procedimientos de producción también cambian.
El proceso de flujo de combustible del dispositivo reductor de presión y presión atmosférica tipo aceite lubricante es: la temperatura del petróleo crudo desde el tanque de aceite al dispositivo reductor de presión y atmosférico es generalmente de aproximadamente 30 ℃
El petróleo crudo se bombea al intercambiador de calor. Después del intercambio de calor, la temperatura del petróleo crudo alcanza los 110 °C y entra al tanque de sal desalinizador eléctrico.
El tanque de sal funciona. desalinización primaria y desalinización secundariaDespués de la desalinización, el intercambio de calor se calienta hasta aproximadamente 220 ° C y ingresa a la torre de destilación primaria.
El tanque de sal se desaliniza una y dos veces. 220 °C mediante intercambio de calor nuevamente y luego ingresa a la torre de destilación primaria para la destilación
El petróleo crudo en el fondo de la torre de destilación inicial se bombea al intercambiador de calor secundario para el intercambio de calor a aproximadamente 290 °C, luego se envía al horno de calentamiento a presión atmosférica secundario para calentar a aproximadamente 370 °C y luego ingresa a la torre atmosférica. . La gasolina se destila desde la parte superior de la torre de presión normal, el queroseno se destila desde la primera línea (denominada primera línea), el diesel se produce desde la segunda línea (la segunda línea se conoce como segunda línea), el aceite lubricante o se produce material catalítico a partir de la tercera línea, y se produce material catalítico a partir de la cuarta línea. El petróleo pesado en el fondo de la torre de presión normal se bombea al horno de calentamiento a presión normal, se calienta a 390°C y luego se envía a la torre de vacío para su destilación al vacío. Los materiales húmedos o los materiales catalíticos deben reducirse con uno o dos cables, y los materiales húmedos deben reducirse con tres o cuatro cables.
2. Lazo de control principal de las unidades atmosféricas y de vacío
La destilación de petróleo crudo es un proceso de producción continuo. Una unidad atmosférica y de vacío que generalmente procesa 2,5 millones de toneladas de petróleo crudo al año. 130
~150 bucles de control. El software de aplicación se implementa en parte mediante bloques de funciones de control continuo y en parte mediante programación en lenguaje de alto nivel. A continuación se presentan varios bucles de control típicos.
Control de derivación del horno de descompresión de vapor de 1,0,7 MPa
La presión de vapor de 0,7 MPa del horno de descompresión se ajusta suplementando vapor de 1,1 MPa o agotando el gas de escape a 0,4 MPa
Red. El control DCS de una presión de vapor de 0,7 MPa se calcula y juzga mediante la función de calculadora para lograr el control del rango de presión del vapor. La señal de detección de presión de vapor de 0,7 MPa se envía al regulador del bloque de funciones y la salida del segmento de 4-12 mA del regulador ajusta el vapor de 1,1 MPa que ingresa a la válvula reguladora de la red de tuberías y el segmento de 12-20 mA. Salida
Ajusta la red de tuberías de gases de escape de 0,4MPa. La salida del segmento de 12-20 mA se utiliza para ajustar la válvula reguladora de la red de tuberías de gases de escape de 0,4 MPa. En realidad, esto imita el esquema tradicional de partición dura del instrumento para lograr un ajuste de partición y mantener una presión de vapor estable de 0,7 MPa.
2. Control de la carga de calor de reflujo en la sección media de la torre de presión normal y de la torre de reducción de presión.
La función principal del reflujo de la sección media es eliminar parte de la carga de calor en la torre.
La carga térmica del reflujo intermedio es la suma de la carga térmica del reflujo intermedio a través del intercambiador de calor
la diferencia de temperatura antes y después del enfriamiento, el calor específico del reflujo intermedio y el calor específico del producto. El caudal de retorno está determinado por el tamaño de la carga de calor del flujo de retorno intermedio. El volumen de reflujo en la sección media es el reflujo secundario en la sección media. La carga de calor en la sección media se utiliza para conectar el volumen de reflujo en la sección media para formar una serie de bucles reguladores. El bloque de funciones de calculadora D
CS se utiliza para calcular la diferencia de temperatura antes y después del enfriamiento y obtener la carga de calor. El valor dado de la carga de calor del circuito principal lo proporciona el trabajador o la computadora host.
3. Mejorar el control de la eficiencia térmica del horno de calefacción.
Para mejorar la eficiencia térmica del horno de calefacción y ahorrar energía, precalentando la entrada de aire, reduciendo la salida de humos. Se puede utilizar la temperatura del gas y controlar el exceso
Coeficiente de viento residual y otros métodos. El control general del horno de calentamiento es utilizar gas de combustión como portador de calentamiento para precalentar el aire entrante. Controlando la presión normal en el horno, se garantiza la eficiencia térmica y el funcionamiento seguro del horno de calentamiento.
(1) Control de presión del horno
Coloque un transmisor de presión microdiferencial en la cámara de convección de radiación del horno de presión normal y del horno de descompresión para medir la presión negativa del horno y use largos cables
El actuador de proceso ajusta la apertura de la placa de gases de combustión a través de una conexión para mantener la presión normal en el horno.
(2) Control del contenido de oxígeno de los gases de combustión
El analizador de óxido de circonio se usa generalmente para medir el contenido de oxígeno en los gases de combustión, y la apertura de la placa de entrada de aire del soplador se controla mediante el contenido de oxígeno.
grado para controlar la cantidad de aire que ingresa al horno para lograr el mejor coeficiente de exceso de aire y mejorar la eficiencia térmica del horno de calentamiento.
4. Control de la temperatura de salida del horno
Existen dos soluciones técnicas para el control de la temperatura de salida del horno, que se realizan a través del interruptor (o soft switch
) en el interruptor de la pantalla de proceso del horno. Una solución es la temperatura total de salida combinada con el combustible y el flujo de gas combustible, y la otra solución es el control del equilibrio del valor de absorción de calor y suministro de calor del horno. El control del equilibrio del poder calorífico requiere el uso de algunos bloques de funciones de calculadora para calcular el poder calorífico, mientras que se utiliza el control del poder calorífico
para controlar el bloque de funciones PID. El valor dado es el producto del caudal de alimentación, el calor específico y la diferencia entre la temperatura de salida de la alimentación y la temperatura de entrada del horno de calentamiento, es decir, el valor endotérmico. Su valor de medición es el poder calorífico, o poder calorífico, del combustible y el gas. El control del equilibrio del poder calorífico puede
reducir el consumo de energía, funcionar sin problemas y controlar de manera más efectiva la temperatura de salida del horno de calentamiento. El sistema fue desarrollado e implementado aprovechando al máximo las capacidades de la instrumentación dentro del D
CS.
5. Control de desacoplamiento de la torre vertical
La torre vertical tiene cuatro líneas laterales Cualquier cambio en el volumen de extracción de aire de las líneas laterales provocará cambios en el flujo de retorno interno bajo el aire. placa de extracción.
Afectando así la calidad del producto por debajo de la línea lateral. En términos generales, el punto de destilación inicial de la primera línea, el punto seco de la segunda línea (90% de punto seco) y la viscosidad de la tercera línea se pueden utilizar como indicadores de calidad en operación. Para mejorar el rendimiento de petróleo ligero, garantizar la calidad de cada producto de la línea secundaria
y superar la influencia mutua entre cada producto de la línea secundaria, la línea secundaria de la torre atmosférica adopta un control de desacoplamiento. Tomando la segunda línea fija como ejemplo, el volumen de extracción de aire de la segunda línea fija se puede controlar mediante el caudal de extracción de aire de la segunda línea. También se puede controlar mediante el desacoplamiento, utilizando la conmutación de la pantalla de flujo y el interruptor de cambio. El método de desacoplamiento consiste en multiplicar la salida del bloque de funciones de control de punto seco constante de dos líneas por el retraso del flujo de entrada de petróleo crudo como el valor dado del bloque de funciones de flujo de bombeo constante de dos líneas
. El valor medido es la suma del flujo lateral, el valor de retardo de flujo constante de la primera línea y el valor de retardo de fracción de columna constante.
El bloque de función de retardo se utiliza en la configuración y la constante de tiempo de retardo se determina experimentalmente. Este método de control de desacoplamiento de punto seco de arriba hacia abajo no solo cambia el caudal de la tubería en este lado, sino que también ajusta el caudal de la tubería en el lado siguiente, estabilizando así la calidad del producto de cada tubería lateral.
. El control de desacoplamiento también añade alimentación directa al flujo de petróleo crudo, lo que desempeña un papel importante en el buen funcionamiento, la superación de interferencias y la garantía de la calidad.
3. Control avanzado de la destilación del petróleo crudo
1. Capa de estructura de control DCS
El control avanzado no se ha definido claramente de esta manera. El llamado control avanzado tiene un sentido amplio. En un sentido estricto, es un control que no puede construirse con instrumentos convencionales tradicionales.
En un sentido estricto, significa una computadora poderosa y relacionada con la computadora. Las funciones informáticas, las funciones de juicio lógico y los DC
S no se pueden controlar Control con una configuración simple.
El control avanzado es una combinación de aplicaciones de software y plataformas de hardware. Incluye no solo DCS, sino también recopilación de información primaria y actuadores.
La capa de estructura de control de DCS se distribuye aproximadamente en tres niveles:
-Módulo básico: es un algoritmo básico de control de bucle único, principalmente PID, utilizado para mantener la variable controlada. . En el punto
configurado.
-Módulo programable: el módulo programable puede implementar algunos algoritmos más complejos a través de ciertos cálculos (como cálculos de compensación, etc.), incluidos feedforward, selección, relación y espera en cascada. Estos algoritmos se pueden implementar configurando
los módulos informáticos en DCS.
Capa de optimización informática: esta es la capa de control de alto nivel y la capa de control de alto nivel, que a veces en realidad incluye varias capas
como controladores multivariables y optimizadores estáticos en ellas.
La capa de estructura de control de DCS básicamente adopta una forma recursiva, y la capa superior generalmente proporciona puntos de ajuste para la capa inferior, pero hay excepciones
. En casos especiales, la capa de optimización controla directamente la posición de la válvula reguladora.
Esta capa de estructura de control de DCS se puede entender de la siguiente manera
: la capa de control básica es equivalente a un instrumento regulador de bucle único y el módulo programable es similar al control compuesto. del funcionamiento del instrumento en cierta medida
Interconexiones, mientras que la capa de optimización corresponde a las funciones informáticas del DCS. El desarrollo y la implementación de estrategias de control avanzadas para la destilación de petróleo crudo se estudian en la capa de estructura de control de DCS combinando el desarrollo de modelos matemáticos de objetos y sistemas expertos.
2. Estrategia de control avanzada para la destilación de petróleo crudo
Las estrategias de control avanzadas de mi país para la destilación de petróleo crudo incluyen software de aplicación desarrollado de forma independiente y software de aplicación importado, ambos desarrollados en
Operación de circuito cerrado del dispositivo u operación de guía fuera de línea.
Mi país lleva 10 años investigando y desarrollando dispositivos avanzados de control de la presión atmosférica y reductores de presión, y cada solución técnica tiene características diferentes.
Cierta fábrica desarrolló por primera vez un control avanzado para la destilación de petróleo crudo. El sistema completo se divide en cuatro partes: cálculo de la calidad del producto de la línea secundaria y vapor en la torre.
Cálculo preciso del líquido. carga y múltiples productos de línea secundaria Control coordinado inteligente de calidad y rendimiento, y control optimizado de la extracción de calor por reflujo. El desarrollo de este software de aplicación aprovecha al máximo las poderosas funciones de DCS y, sobre esta base, se desarrolla e implementa un software de control de optimización y modelado matemático de alta calidad. El funcionamiento exitoso a largo plazo de este sistema es un estímulo para el desarrollo de aplicaciones DCS nacionales. Los sistemas de control avanzados desarrollados y utilizados por varias empresas incluyen: extrapolación de componentes, control multivariable, optimización del proceso de intercambio de calor y reflujo de etapa intermedia, control de combustible del horno de calentamiento y control de equilibrio de ramas, control de corte de fracciones, optimización del volumen de vapor de extracción, control de autocorrección, etc. A continuación se muestran algunos ejemplos de control avanzado.
(1) Control multivariable de la torre atmosférica
La torre atmosférica de una determinada fábrica utilizaba originalmente control de desacoplamiento, y el control multivariable se desarrolló sobre esta base. Hay dos métodos de alimentación para la torre atmosférica. Los productos son gasolina superior y cuatro productos secundarios. Entre ellos, la calidad de los productos normales de primera y segunda línea es la más importante. . Los principales indicadores de calidad son
el punto de destilación inicial de la primera línea, el punto seco de la primera línea y la temperatura del punto 90% de la segunda línea, y son analizados continuamente mediante un instrumento de masa en línea
. Los tres controles de calidad anteriores generalmente se controlan utilizando una temperatura constante de primera línea, un caudal constante de primera línea y un caudal constante de segunda línea. Un aumento en la temperatura de la primera línea
dará como resultado un aumento en la temperatura del punto de ebullición inicial de la primera línea, del punto seco de la primera línea y del punto 90% de la segunda línea. Un aumento en el caudal en la Línea 1 o Línea 2
dará como resultado un aumento en la temperatura en el punto seco de la Línea 1 o en el punto del 90% de la Línea 2.
El primer paso es establecer un modelo matemático generalizado del objeto, incluyendo tres reguladores PID, una torre de presión normal y tres instrumentos de calidad:
En la fórmula: P es la inicial valor del producto de primera línea; D es el punto seco del producto de primera línea; T [, 2] es la temperatura del punto 90% del producto de segunda línea;