乙烯精馏塔异常工况动态建模与分析

影响乙烯精馏分离效果和产品质量的关键因素是精馏塔板效率,板效率受气相夹带、雾沫夹带及漏液等因素的影响。正常工况时,回流量越大塔顶冷凝量越大,出料板温度越低。当回流量继续增大超过一定范围时,会引起精馏塔漏液导致板效率下降,此时出料板温度不再下降反而升高,出现反转现象,精馏塔进入反转异常工况。针对这个问题,建立乙烯精馏塔异常工况动态数学模型,利用流程模拟软件进行模拟,获取乙烯精馏塔异常工况下出料温度和乙烯摩尔浓度随回流量变化的曲线,分析乙烯精馏塔异常工况特性。     

乙烯精馏塔先进控制

利用先进控制对乙烯装置的乙烯精馏塔的产品质量进行卡边控制，中以增强操作的平稳性，提高产品收率，节能降耗，最终达到提高经济效益的目的。     

乙烯精馏塔软仪表与先进控制工程实践

以乙烯装置乙烯精馏塔现有的常规控制为基础，提出乙烯精馏塔先进控制策略，通过化工机理分析，建立用于预测控制的动态机理数学模型，并线性化简化为状态空间模型和质量控制软仪表。塔顶侧线乙烯产品纯度和塔底馏出物乙烯浓度两个机理软仪表工业实施效果良好，其中乙烯产品纯度软仪表采用在线色谱分析数据实时校正。预测控制器控制塔顶产品纯度（给定点控制）和塔底循环乙烷浓度（约束控制），操纵变量为塔顶侧线采出量和塔底再沸器加热蒸汽量。仿真实验表明预测控制器的有效性。状态反馈预测控制器用于工业装置，效果良好，可以实现塔顶侧线产品的“卡边控制”和塔底馏出物浓度的区间约束控制。     

乙烯精馏塔的先进控制

对中国石化齐鲁乙烯装置的两座乙烯精馏塔投用先进控制进行了分析,阐述了先进控制的实际运用对于乙烯装置的操作所产生的经济效益。     

塔段板效率可调的乙烯精馏塔稳态与动态模拟

提出一种板效率可调的乙烯精馏塔稳态与动态模拟方法,将精馏塔分为5段,利用流程模拟软件模拟各塔段板效率不同时,乙烯精馏塔的稳态与动态响应曲线。结果表明:板效率下降会导致乙烯精馏塔的分离效果降低,产品质量下降。而且该结果能够反映实际生产过程。     

乙烯精馏塔再沸器加热控制方案的优化

介绍了上海石化2号乙烯装置针对老区乙烯精馏塔DA-402在改造后控制不稳定,通过进行分析研究,提出优化控制方案,成功解决了加热不稳定的问题,提高了乙烯产品合格率和乙烯回收率。     

乙烯生产中精馏塔的先进控制

阐述乙烯生产中采用常规反馈控制附加约束性控制、前馈控制、组分控制等技术的精馏塔先进控制。     

乙烯装置精馏塔的控制分析

对精馏塔控制进行了理论阐述并对乙烯装置的精馏塔控制进行了系统的分析和总结,描述了采用这种控制方法的主要原因,同时结合国内某具体乙烯装置精馏塔进行了详细的说明。     

先进控制在乙烯和丙烯精馏塔中的应用

介绍了先进控制技术在乙烯和丙烯精馏系统的应用情况。先进控制系统的投用,显著提高了精馏系统的运行稳定性,乙烯产品摩尔分数从99.96%降低为99.95%,塔釜损失的乙烯摩尔分数从0.077%下降为0.042%;丙烯产品摩尔分数从99.58%降低为99.51%,塔釜损失的丙烯摩尔分数从8.1%降低为4.3%。实现了乙烯、丙烯产品的"卡边"控制和塔釜物料组成有效控制,减少了乙烯、丙烯损失,提高了产品回收率、降低了装置能耗。     

乙烯精馏塔质量控制中的压力波动及其改进措施

通过仿真验证进料流量是影响乙烯精馏塔塔顶压力稳定的最主要因素,并分析压力波动存在的控制问题,据此提出将塔底采出量反馈至进料用以补偿进料流量扰动的改进措施。最后通过仿真证明在此改进措施下,压力可以控制在设定值稳定不变,出料温度与产品质量也可以保持稳定,满足实际乙烯精馏塔质量控制的要求。     

基于SVM-BOXPLOT的乙烯生产过程异常工况监测与诊断

乙烯作为化工生产的重要原材料,需求量持续增加,但它也是高能耗产业,其生产运行状态直接关系到能效的高低,进而影响企业的经济效益。因此,乙烯生产运行工况的智能识别对节能降耗意义重大。针对直接影响乙烯生产过程能效水平的异常工况智能识别问题,以能够反映乙烯生产能效与能耗的关键指标--乙烯收率、丙烯收率及综合能耗为基础,使用IPSO优化SVM-BOXPLOT的方法对乙烯生产过程进行异常工况智能识别。通过机理分析与数据分析相结合的方法对监测数据降维,用SVM对生产数据进行工况分类,缩小异常识别范围,最后用BOXPLOT进行异常工况识别。将其与在线监测系统相结合应用于某石化企业生产中,所提出的异常工况监测与诊断方案模型精度更高,收敛速度更快,既实现了乙烯生产过程异常工况的监测与诊断,又满足了实际运行工况的工艺要求,保证了异常识别的实时性、准确性。     

乙烯精馏塔控制中降液管时滞效应影响分析

在精馏塔动态建模中忽略了降液管容积对液相流动及传质的滞后,导致模型与实际精馏塔存在明显差异。针对某实际乙烯精馏塔,通过机理分析建模,建立理论降液管模型,并在原精馏塔模型基础上构建了考虑降液管时滞效应的乙烯精馏塔动态模型。通过仿真,将该模型与原模型的动态特性进行比较,其差异性说明考虑降液管能够更加准确地把握精馏过程的动态特性。另外,对两种动态模型分别设计控制器,整定得到的控制器参数差别很大,说明忽略降液管的影响造成在此基础上设计的控制器可能不适用于实际装置。因此,在动态建模中考虑降液管能够更加准确地对精馏塔进行分析、控制和优化,具有一定的现实意义。     

Kaibel分壁精馏塔的压力补偿-温度控制

Kaibel分壁精馏塔（Kaibel divided-wall column,KDWC）是分离三组分混合物DWC的进一步强化形式,可在一个塔内实现四组分混合物的高纯度分离。建立有效的控制结构是KDWC的研究关键,研究了KDWC分离苯、甲苯、邻二甲苯和均三甲苯四组分体系的动态过程,首次将压力补偿机制引入KDWC的控制,建立了压力补偿-温度控制结构（PTC）,并考察了该结构与温度控制结构（TC）的控制效果。研究结果表明：TC可实现进料流量或组分发生±15%扰动后的平稳控制,少部分产品纯度不合格,最大余差为-0.007;PTC可实现进料流量或组分发生±20%扰动后的平稳控制,产品纯度均合格,最大余差约为-0.003,且调节时间缩短为5~8 h。压力补偿-温度控制结构通过对下侧线温度控制回路设定值的修正,有效地改善了控制效果。     

分壁精馏塔分离芳烃的稳态及动态研究

采用分壁精馏塔（DWC）严格稳态模型,对比苯、甲苯、二甲苯以及均三甲苯四组分混合物的常规分离和分壁精馏塔分离方法,稳态分析结果表明：直接序列分壁精馏塔流程较常规三塔分离序列可减小再沸器负荷18.9%,年度总成本TAC可降低13.0%,DWC有效避免了常规塔器分离过程中中间组分的返混现象。在Aspen Dynamic环境下对最优序列进行组分控制,结果表明组分控制可很好地应对进料流量和组分组成波动。     

反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯的优化与控制

对反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯过程进行了模拟、优化与控制的系统研究。利用Aspen Plus软件模拟乙酸甲酯与正丁醇的酯交换反应过程,以年总费用（TAC）为目标函数进行过程优化,通过稳态敏感性分析及相对增益矩阵（RGA）判据得到不同的操纵变量与控制变量匹配关系,以此为基础,在Aspen Dynamics平台建立了若干控制结构并进行分析对比。结果表明,利用两股反应物呈比例进料可较为有效地抵抗进料扰动,最后提出的无再沸器热负荷与混合物进料量比值（Q_r/F）控制的改进控制结构CS3,在降低反应精馏隔壁塔控制过程超调量方面有较大的优越性。     

Kaibel分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟

Kaibel分壁精馏塔(Kaibel divided-wall column,KDWC)可在一个塔内实现四组分混合物的高纯度分离。本文以分离苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯为研究对象,建立了KDWC严格稳态模型,获得了优化的塔体结构。通过研究KDWC分离17组进料组成的基础上,获得了KDWC的稳态分离的初步规律:实现KDWC的高纯度分离,既需要通过分液比控制预分馏段顶部馏出气相中的二甲苯含量,又需要通过分气比控制预分馏底部馏出液相中甲苯含量;两个侧线的组成中,重组分杂质的含量要远多于轻组分杂质的含量;中间组分甲苯在预分馏段仍有返混。随后,在Aspen Dynamic环境下建立了KDWC的组分控制模型,控制结果表明该模型可以应对±10%的流量和进料组成波动,但二甲苯产品纯度会出现少量偏差。     

Optimization and control of vertical double wall dividing-wall column for separating a quaternary system

In this paper, the new separation structure (VDWDWC) for separation of a quaternary system is proposed for the first time, which has lower energy consumption and higher separation efficiency than the traditional three-column and Kaibel column. Sensitivity analysis and response surface optimization (RSM) are applied to the structural design and parameter optimization of VDWDWC. In addition, the dynamic control of VDWDWC is also investigated. Specifically, the performances of temperature-composition cascade control (TC-CC) with and without feed-forward ratio control are compared and analyzed. The results suggested that the TC-CC structure can achieve outstanding controllability for VDWDWC, when the feed flow rate and feed composition is disturbed. In particular, TC-CC with feed-forward ratio control has better dynamic response: the maximum deviation was reduced by 53.7%, and the settling times are significantly shortened, while the steady state deviation of product purity was slightly reduced.     

醋酸甲酯侧反应精馏过程的多变量动态控制

侧反应器与精馏塔的耦合结构与物料交换方式的灵活性,造成系统的自由度高、设计变量多,增加了该过程的稳态优化模拟和动态控制的难度。针对侧反应精馏过程(SRC)的平滑操作和自动控制问题,以醋酸甲酯工业生产过程为例,采用基于独立反应量的稳态设计方法获取最佳的反应精馏集成结构和操作参数,在此基础上设计了以产品成分调节变比值控制为主的多变量控制方案,并通过在Aspen流程模拟软件建立醋酸甲酯侧反应精馏动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。