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胜利炼厂第一催化裂化装置的先进控制 胜利炼厂第一催化裂化装置的先进控制 Application of MPC in RFCC Unit in Shengli Refinery 曲德伟 霍倡 提要提要 本文介绍了 Honeywell 公司的 RMPCT 先进控制软件在胜利炼厂第一催化裂化装置上的应用， 阐述了催化裂化的工艺流程、先进控制器的设计方案和应用效果 关键词关键词 先进控制 催化裂化装置 Abstract: In this paper, the application of RMPCT controllers of Honeywell company in RFCC unit in Shengli Refinery is introduced . The RFCC unit process analysis ,control strategies and obtained benefits are also described. Keywords: Model Predictive Control Residue Fluid Catalytic Cracking Unit 1 前言 1 前言 利用计算机信息技术， 实现炼化装置生产过程的先进控制和优化控制是石化企业提高经济效益、 少投入多产出、挖潜增效、提高市场竞争力的重要途径和措施。

先进过程控制是中石化“十五”期间 用信息技术提升传统产业的重大组成部分，中石化自 1996 年以来已成功进行了先进控制试点项目，并 推广近 50 套，获得了较好的效果 中石化齐鲁分公司胜利炼油厂自 1992 年与 SETPOINT 公司（ASPEN 公司前身）合作，在石化企 业率先引进了先进控制技术后，十几年来，与 ASPEN 公司、Honeywell 公司合作，分别在常减压、第 二催化裂化、加氢裂化等 4 套装置上实施了先进控制，取得了很好的经济效益2002 年，齐鲁分公司 胜利炼油厂在第一催化裂化装置上采用 Honeywell 公司的 RMPCT 实施先进控制通过先进控制的应 用，提高了目的产品收率和装置操作的平稳率 2 催化裂化装置简介 2 催化裂化装置简介 胜利炼厂第一催化裂化装置的设计处理能力为 140 万吨/年，最先采用的是 IV 型催化裂化工艺， 1990 年对反再系统进行了全面改造，将 IV 型装置改造为前置烧焦罐高效再生系统的提升管反应装置 该装置以第一联合装置的减压蜡油（称为南蜡）和来自罐区的冷蜡（渣油和蜡油的混合物）为原料， 使用新型分子筛催化剂，生产汽油、柴油、液化气和干气。

汽油、柴油经精制处理后，可作为调合组 份，液化气和干气可作为产品或其它加工原料第一催化裂化装置反应－再生部分的工艺简图见图一： 1图一 第一催化裂化装置反应－再生部分的工艺简图 3 先进控制系统的软硬件平台 3 先进控制系统的软硬件平台 第一催化裂化装置的仪表控制系统为 ABB 公司的 ADVANT500 分散控制系统（DCS）先进控 制平台为 HP 公司高档 PC 服务器 2 台，运行 WINDOWS NT Server V4.0 先进控制平台通过 EH 站 与 ADVANT500 通讯EH 站 运行 ABB API 和 Honeywell 的 Gateway，实现 DCS 数据存取目前， 装置配置了两台 EH（机器名为 EH1、EH2）先进控制系统的平台配置见图二： 2图二 先进控制系统的平台配置 两台 EH 分别增加 1 块 100M 网卡， 与 10/100M Switch HUB 相连 PHDMain Server、 PHD Buffer Server 以及 PHD Client （只安装 Uniformance Client 软件的 PC 机） 也分别与 Switch HUB 相连。

PHD Main Server 和 PHD Buffer Server 共同完成 DCS 数据的采集与下传 Profit Controller、Toolkit 等均 在 PHD Main Server 上运行TPI 在 PHD Main Server 和 PHD Client 机上运行 4 先进控制应用 4 先进控制应用 4．1 工艺参数计算 4．1 工艺参数计算 在先进控制项目中，有一些变量无法或难以用传感器直接测量，而这些变量对于提高产品质量和 保证安全生产有重要作用，是工业生产过程中必须加以严格监视和控制的参数，由于质量仪表设 备投资大、维护保养复杂、且有较大的测量滞后，不利于控制，因此需要通过工艺计算实时获得 工艺计算可采用计算软件工具包（如 PROFIT TOOLKIT），也可以用其它方法，例如用回归模型为了 长期维持工艺计算的精度，一般采用化验室的数据（或分析仪）进行校正 本项目中包含的工艺参数计算见表一： 表一 工艺参数计算表 序号 回路位号 回路描述计算方法 1 CONVP.PV 转化率FCCU TK 计算软件包 2 NAP90.PV 粗汽油 90%点Fractionator TK 计算包3 LCO90.PV 轻柴油 90%点Fractionator TK 计算包4 LCOFLSH.PV 轻柴油闪点Fractionator TK 计算包5 LCOPOUR.PV 轻柴油凝点Fractionator TK 计算包6 RVP 稳定汽油饱和蒸汽压Fractionator TK 计算包7 LPG C5 液化气 C5+含量回归模型4．2 先进控制方案设计 4．2 先进控制方案设计 根据装置所要实现的控制目标和当前的约束状况，在第一催化裂化装置的先进控制系统中设置两 个控制器：反再-分馏控制器、吸收稳定控制器。

4．2．1 反再-分馏控制器 4．2．1 反再-分馏控制器 3反再-分馏控制器的主要目标是：平稳操作，保证安全生产；在进料性质比较稳定的情况下，提高 处理量；在保证处理量的前提下，增大掺渣比；根据优化目标和约束情况优化反再-分馏系统的操作； 控制产品质量；提高轻收；节能降耗 来自罐区的冷蜡是蜡油和渣油的混合物, 且换罐频繁(每天至少一次)，因此进料性质变化较大，产 品质量和收率都会随之而变化反再-分馏控制器使用 ProfitFCCTK 的工艺计算功能，及时预测 转化率的变化，可以在进料性质变化影响到下游之前调整操作，达到抑制干扰的目的 再生器压力控制用于保证两器差压，但目前该回路采用模拟表控制，未引入 DCS，故将其测量值 作为 DV 引入反再-分馏控制器 分馏塔产品质量主要通过顶循环回流及两个中段回流来控制目前主分馏塔的汽油、柴油质量均 有过剩现象，通过质量指标软仪表的使用，可实现产品质量的卡边控制，提高汽油和柴油收率 反再-分馏控制器的所有变量见表二 表二 反再-分馏控制器变量表 序号 回路描述 序号回路描述CV 1 再生器氧含量 MV 1新鲜原料流量CV 2 烧焦罐出口温度 MV 2热蜡油量CV 3 再生器稀相温度 MV 3反应温度CV 4 进料总流量 MV 4终止剂流量CV 5 渣油和总进料比值 MV 5粗汽油流量CV 6 转化率MV 6顶循环回流CV 7 两器差压 MV 7一中回流CV 8 再生滑阀阀位 MV 818 层汽相温度CV 9 待生滑阀阀位 MV 9二中回流CV 10 粗汽油 90% MV 10塔 202 汽提蒸气流量 CV 11 轻柴油 90% MV 11油浆返塔温度CV 12 轻柴油闪点 MV 12油浆外甩流量CV 13 轻柴油凝点 CV 14 分馏塔底温度 CV 15 分馏塔底液位 CV 16 分馏塔差压 DV 1主风流量CV 17 分馏塔顶油气分离罐液DV 2回炼油流量CV 18 轻柴油流量 DV 3再生压力4．2．2 吸收稳定控制器设计4．2．2 吸收稳定控制器设计 吸收稳定系统控制器的主要目标是：平稳操作，保证安全生产；控制产品质量；提高吸收效果， 优化稳定塔操作。

影响吸收效果的因素是多方面的控制吸收油(稳定汽油和粗汽油)与压缩富气之比，稳定吸收塔 温度有利于提高吸收效果解析塔顶温度的变化，会影响干气 C3 的含量通过解析塔底再沸器的调 节，控制好解析塔与吸收塔的匹配，将可确保吸收效果再吸收塔吸收油是提高吸收效果的一个手段， 但由于它对分馏塔的影响较大，调整范围不宜过大，将由区域优化器统一协调 稳定塔的作用是分离液化气和稳定汽油，稳定塔顶回流和稳定塔底再沸器温度将是重要的操作变 量 吸收稳定控制器的所有变量见表三 4表三 吸收稳定控制器变量表 序号 回路描述 序号 回路描述 CV 1 总吸收油与压缩富气之比 MV 1 再吸收塔吸收剂流量 CV 2 液化气 C5+ MV 2 补充吸收剂 CV 3 稳定汽油 RVP MV 3 再吸收塔 302 顶压力 CV 4 吸收塔顶温度 MV 4 稳定塔顶压力 CV 5 吸收塔压差 MV 5 解吸塔底温度 CV 6 再吸收塔 302 顶温度 MV 6 稳定塔顶回流 CV 7 再吸收塔 302 压差 MV 7 液化气去脱硫流量 CV 8 解吸塔顶温 MV 8 稳定塔底温度 CV 9 稳定塔顶温度 MV 9 凝缩油流量 CV 10 稳定塔差压 MV 10 脱乙烷油流量 CV 11 高压分离罐液位 CV 12 解吸塔底液位 CV 13 液化气罐液位 DV 1 粗汽油流量 5 应用效果 5 应用效果 第一催化裂化装置先进控制于 2003 年 3 月投用后， 烧焦罐出口温度和再生器稀相温度的波动明显 减小，装置处理量提高了 4.16%，掺渣能力提高了 1.95%，预测转化率也从 68%提高到 68.21%。

粗汽 油 90％点的标准偏差由投用前 10.38 降到 7.12， 降幅超过 30%， 轻柴油 90％点的标准偏差由投用前 2.45 降到 1.82，降幅超过 25%，且产品质量能够卡边操作，有效提高了产品收率对于吸收稳定系统，液 化气 C5+含量从投用前的 1.69%降到 1.58%，稳定汽油蒸气压波动也明显减小，其标准偏差由投用前 1.52 降到 1.07，且能够卡边操作，提高了稳定汽油的收率投用先进控制，使装置处理量、掺渣比、 操作平稳率均得到不同程度提高，并提高了轻油收率，从而大幅提高了装置经济效益 参考文献：参考文献： [1] 陈寿柏，陈长余，徐付桃 胜利炼厂 FCCU 先进控制技术的应用 炼油化工自动化，1997，1 [2] 郭锦标 MPC 在重油催化裂化过程控制中的应用 [J] 炼油设计 30 卷 2 期 32~36，2000 [3] 冯新国 齐鲁石化胜利炼厂联合装置区域协调优化项目先控平台完善方案 内部材料，2003 [4] 齐鲁分公司胜利炼油厂信息所 齐鲁分公司胜利炼油厂联合装置先进控制项目鉴定材料，2003 作者简介： 曲德伟，男，1969 年生，1991 年毕业于石油大学自动化专业，现为石化盈科公司上海分公司先进控制 工程师。

单位： 石化盈科公司上海分公司 ： 013641317297 霍倡，男，工程师，单位：兰炼国际事业公司 5。