夏廣娜

【摘要】輕烴分餾與精制過(guò)程是石油行業(yè)中決定產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力最常用的物理分離過(guò)程之一，因此本文將對(duì)油田輕烴分餾與精制技術(shù)進(jìn)行深入探討。文章將主要分析輕烴分餾裝置的工藝流程以及輕烴分餾控制。

【關(guān)鍵詞】輕烴分餾 裝置 先進(jìn)控制

1 概述

輕烴分餾與精制裝置中的原料是采用油田優(yōu)質(zhì)輕烴，運(yùn)用國(guó)際先進(jìn)的DCS集散控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的操作和監(jiān)控，可同時(shí)精制分離出工業(yè)庚烷、庚辛烷殘液等十多種產(chǎn)品。

我們發(fā)現(xiàn)輕烴分餾裝置在實(shí)際操作過(guò)程中，裝置原料組分蒸汽、波動(dòng)、循環(huán)水等的變化對(duì)裝置影響也較大。對(duì)煉油工業(yè)而言，其能耗隨著對(duì)分離程度要求的提高相應(yīng)幅度的增加，所以在實(shí)施先進(jìn)控制前，首先必須對(duì)輕烴分餾裝置進(jìn)行流程模擬，以便于更深入地理解過(guò)程特征，進(jìn)而選擇合理的優(yōu)化參數(shù)，為實(shí)施先進(jìn)控制技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，在達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量設(shè)備規(guī)格和塔負(fù)荷的條件下，為了降低能耗，最好能夠保證進(jìn)料量達(dá)到最大以及使塔壓減至最小。

2 輕烴分餾裝置的工藝流程

以下我們介紹了輕烴分餾裝置的工藝流程，該裝置是由典型的物理分離裝置即工業(yè)精餾塔系組成的，它的工藝特點(diǎn)為流程長(zhǎng)、滯后大、影響因素多、耦合關(guān)聯(lián)性強(qiáng)等，因此為達(dá)到提高工藝關(guān)鍵的參數(shù)控制水平，使裝置操作更穩(wěn)定，我們提出采用先進(jìn)控制系統(tǒng)，以增加裝簧中高價(jià)值產(chǎn)品的收率，降低產(chǎn)品質(zhì)量損失率，進(jìn)而滿足降低能耗的目的。簡(jiǎn)而言之，輕烴分餾生產(chǎn)過(guò)程的目的是實(shí)現(xiàn)混合物的有效分離，盡可能多地生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品，同時(shí)還要確保產(chǎn)品質(zhì)量合格，達(dá)到節(jié)能降耗要求，產(chǎn)生最佳經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。

以大慶油田供給輕烴分餾裝置的原料輕烴為例，原料由輕烴庫(kù)送往精細(xì)化工廠輕烴原料罐區(qū)。但其來(lái)源較廣泛復(fù)雜，其組成成分不穩(wěn)定，因此可按輕、重兩種原料方案設(shè)計(jì)裝置，根據(jù)原料的不同組成，改變相應(yīng)的操作條件。裝置大致均由以下組成：

（1）產(chǎn)品冷卻和原料預(yù)熱，其為的是通過(guò)利用產(chǎn)品冷卻時(shí)放出的熱量將原料進(jìn)行預(yù)熱來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果；

（2）脫丁烷塔的目的是將輕烴中的C4以下的輕組分與C5以上的重組分進(jìn)行分離；

（3）脫戊烷塔的目的是將來(lái)自脫丁烷塔塔底的C5和C6以上烴分離；

（4）脫己烷塔的目的是將來(lái)自脫戊烷塔塔底的C6以上烴中的C6與C7以4烴分離；

（5）脫正己烷塔的目的是生產(chǎn)正己烷，將來(lái)自脫己烷塔塔頂?shù)腃6分離；

（6）液化氣分餾塔液化氣分餾塔的目的是進(jìn)一步分離脫丁烷塔塔頂來(lái)的液化氣，來(lái)制造生產(chǎn)車用液化氣和丁烷；

（7）脫庚烷塔的目的是生產(chǎn)庚烷產(chǎn)品，即分離來(lái)自脫已烷塔塔底的C7與C8以上烴；

（8）脫辛烷塔的目的是生產(chǎn)辛烷和C9以上烴產(chǎn)品，即分離脫庚烷塔塔底的C8與C9以上烴。

3 輕烴分餾控制

現(xiàn)階段，輕烴分餾有很多針對(duì)開發(fā)工業(yè)精餾塔的先進(jìn)控制策略，例如內(nèi)回流控制、前饋控制、解耦控制、基于軟測(cè)量的控制、基于分析儀的控制、時(shí)滯補(bǔ)償控制、多變量控制、熱量平衡控制、浮壓控制和能量?jī)?yōu)化控制等等。其中典型的通過(guò)DCS控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，能夠很好的提高生產(chǎn)操作的穩(wěn)定性。然而，DCS系統(tǒng)控制點(diǎn)與原來(lái)常規(guī)控制時(shí)的那幾個(gè)基本一致，僅是替代常規(guī)自動(dòng)化儀表的作用，實(shí)施單變量、單回路控制，DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能還沒有充分發(fā)揮。由于原料的復(fù)雜性、精餾過(guò)程的工藝特點(diǎn)存在諸多缺陷和原始控制系統(tǒng)的局限性，主要有：

（1）輕烴分餾裝置很多的干擾因素都對(duì)塔造成較大的影響，如：生產(chǎn)負(fù)荷、加熱和冷卻系統(tǒng)，進(jìn)料組分波動(dòng)、以及外界環(huán)境條件變化等，這些因素均會(huì)對(duì)精餾塔系的平穩(wěn)操作帶來(lái)不利影響；

（2）相比于單變量系統(tǒng)，精餾過(guò)屬于一種多變量、強(qiáng)耦合和非線性對(duì)象，在操作與控制方面有很大差異和困難；

（3）輕烴分餾裝置的工業(yè)精餾塔系是多塔串聯(lián)形式的，上游精餾塔工況如果不平穩(wěn)，將直接影響到下游精餾塔的操作，這種擾動(dòng)傳播發(fā)生在裝置內(nèi)，因此需要人工調(diào)整許多重要的工藝參數(shù)。由于操作人員的責(zé)任心、經(jīng)驗(yàn)和判斷力的不同，加上自身生理、心理和外來(lái)社會(huì)等諸多因素的影響；

（4）人為控制具有操作的差異性、穩(wěn)定性和等方面的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的單回路控制內(nèi)由于存在這些控制問(wèn)題，先進(jìn)控制采用以多變量預(yù)測(cè)控制技術(shù)為核心，能夠有效地解決這些問(wèn)題。輕烴分餾過(guò)程中應(yīng)用了這一新的控制理論與技術(shù)，主要生產(chǎn)流程的先進(jìn)控制與過(guò)程優(yōu)化，將為其取得穩(wěn)定性高產(chǎn)率、優(yōu)品質(zhì)、低能耗以及經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了有利條件。我們通過(guò)預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量和操作情況的波動(dòng)幅度大小，再結(jié)合輕烴分餾過(guò)程的工藝特點(diǎn)，采用以滾動(dòng)優(yōu)化的計(jì)算方式，充分考慮各個(gè)變量間的聯(lián)系，得出基本控制回路的給定值，從而減小主要工藝參數(shù)的平均穩(wěn)態(tài)偏差，使得裝置的的分離效果得到進(jìn)一步提高，高價(jià)值產(chǎn)品的收率進(jìn)而增加，能耗進(jìn)一步減少，同時(shí)使得操作工況的所有約束得到滿足，最終大大帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)效益的提高。在輕烴分餾過(guò)程中運(yùn)用先進(jìn)控制技術(shù)和優(yōu)化過(guò)程時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：首先深入了解與調(diào)研工藝的進(jìn)行過(guò)程，以全面掌握和確定工藝設(shè)備特性、干擾因素和控制條件的優(yōu)化，然后以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制為目標(biāo)調(diào)整各種先進(jìn)控制策略，指導(dǎo)控制系統(tǒng)，選擇不同條件下的最佳工藝條件，設(shè)定工藝控制技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制優(yōu)化性。而且還要通過(guò)全面綜合的信息分析手段和軟測(cè)量技術(shù)，盡可能全面和細(xì)致檢測(cè)方法，

4 總結(jié)

輕烴分餾與精制技術(shù)裝置期望的工藝目標(biāo)是：目的產(chǎn)品收率、質(zhì)量和能耗的高低等各個(gè)方面，追求最佳的裝置經(jīng)濟(jì)效益。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中上述許多方面的影響是相互影響與制約的，有必要全面統(tǒng)籌考慮和優(yōu)化控制技術(shù)中各要素，以期達(dá)到裝置效益最佳的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。因此油田輕烴分餾與精制技術(shù)裝置中的先進(jìn)控制需要綜合考慮其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)，通過(guò)平穩(wěn)控制各過(guò)程參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

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