氯乙烯精馏控制模式的分析及实践

氯乙烯精馏控制模式的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 及实践 0 0 5工程 Jul(2 2005年7月控制 V01(1 of China 2?S1 Control 第1 29-增刊 Engineering 文章编号:1671—7848(2005)S((0023(04 氯乙烯精馏控制模式的分析及实践 夏亮1，朱锦生2 (1，浙大审控技术有限公司，渐证抗烈310053;2抗州电化集匝真鼹公司，辑正杭她31Gt353l 摘 要:在时氯乙烯精馏这个复杂生产过程工艺瘦控制的分析基础上，提出了低沸塔回 流、低塔釜加热、中间过料、高塔回流、高塔釜加热、成品冷凝等回路的控制模型。并介姆 了异I开放竹DCS进行的组态、调试过程。因其图形他纽态工具的直观、灵活、功能强，使美 杂的控制问题简单化，且控制时工况变化的适应性强。经生产实阡运行表明，产品质量、生 产能力均超过预期值。 关键词:氨乙烯;精馏;控制模型;干扰;前馈;DCS;图形化编 程 中凰分类号:口273 文献标识码:A Theoretical and Practice the Control on Analysis of Mode Chloroethylene Rectifying XIA (zHU Jin-shen92 Hangt (1 Zheji?g Supcon 1ecllIl山料Co，Ltd(mn曲Du 310053，(Kna;2，‰曲眦Hec呐曲d?cd G=1up铷，Ltd(H酮g小叫510053，China) On the theoretical the nun岫of are as of control Inodes Abstract:Based osed，such analysis【，f complicated pr?ess Chloroethylene Tectifying，a loop prop- the of the low low in-between the of the boiler，the beil目，the heating recycling毹the feeding(?ld recychng hi曲tOWtjt"，the heating ofkgIltower kettle，一condensation oftheKmshed products，Meantime，the configuration，debugging，by openDCS，arein一 the ofthe eduaedDuebrite character涵ics visual，flexible ?(and conlwlis graphic configura60ntool，whachm simpli-po,?effal，compliealed fled and,1101t to the of the and the are of the adapted change quality expectations( Key fonmrl processThereforethe products capacity beyond words:(，nx,de;interference;feed c2aloroethylene;feet脚rig;control compensationDCSgraphic p,ng,“ng ;; 的质量、能耗、尾气排放等控制指标很不稳定。 l引 言因此，确定精馏过程实用的控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是一个极 氯乙烯(VCM)精馏是聚氯乙烯生产过程中的一 为重要的课题，当然要用常规仪表或不开放的控制 个重要环节，由于精馏过程具有滞后大、模型阶次 系统建立适应不同现场装置的各个相关的多变量解 高、动态响应慢、非线性严重、控制变量多、耦合性强 耦、多扰动补偿控制模型是不可能的。而某公司在 及进料的流量、组分经常发生强度和持续时间不同 VCM改造扩建项目中用浙大中控的JX-300X DCS的 的波动，所以控制难度很大，往往造成单体的纯度不 图形化编程软件很容易地建立了适用于现场不同工 达标，从而影响聚氯乙烯的质量，并可造成能耗加 况的复杂控制系统，投运至今生产稳定，低沸物、高 大、尾气排放超标、污染生态环境等严重后果。随着 沸物质量分数基本为“O”，产品纯度达到99(999,。 市场竞争的日益激烈及环保对排放的严格控制，要 2工艺分析与控制模型的建立 求自控专业对氯乙烯(VCM)的质量指标控制及设备生产能力的发 1)工艺分析某公司的氯乙烯生产采用的是 掘承担更重要的角色。但目前氯碱企 业对VCM精馏仍普遍采用单参数的简单调节，单体 1电石法，其氯乙烯精馏的简单工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图所示。 收穰日期:2005-05-03; 收修定稿日期:J女005-05(23 作者简介:夏亮(1978r)，男，湖北武汉人，工程师，主要从事控制工程项目实施等;朱锦生，女，教授级高工。 第12卷 控制工程 24? 图1氯乙烯精馏工艺漉程简图 来自压缩机的粗氯乙烯进全凝器冷凝液化，再AT201及表征塔内气相速度的塔压降在扰动产生 经水分离器除水后进人低沸塔脱除低沸物，并由塔 能尽快回复到一定的值上，就能满足工艺控制指标 后 要求。 底进入高沸塔脱除高沸物，搭顶得到产品精氯乙烯 气体，经成品冷凝器冷凝后进人单体储槽。 VCM精馏系统中有7个可操纵变量，即:尾 这里着 放空一其主被控变量为低塔压力P101;低沸塔回流 重分析低沸塔和高沸塔的=个精馏过程。 气 (冷剂量);低塔釜加热;中问过料;高塔釜加热;高塔 精馏的控制目标是:在保证产品质量合格的前 () 回流冷剂量;成品冷凝。其中，除尾气放空为单回量、提下，使塔的总收益最大。精馏塔的塔釜蒸汽加热 路控制外，其余各回路均受诸多干扰因素的影响。 VCM的体积 分数(经塔顶冷冻盐水冷剂量、尾气放空中由于工艺机理复杂，很难定量计算、表达各有关通道 )是个矛盾体，必须综合兼顾，即要进 济指标行产品质量指(包括控制和干扰)的动态特性及各干扰量之间的关 制、约束条件控制标控制、物料平衡控制、能量平衡控联关系，故在工程处理上对这些多输入单输出回路 杂对象，其干扰因素很 等。而精馏塔是一个多变量的复均假设各干扰量对被控变量的共同作用符合线性叠 多，如塔压波动、进料量波动、 进料状态变化、塔内蒸汽加关系，按多变量线性前馈控制模型: 速度及加热量波动、回流量 8,，。、 (冷剂)波动等。且这些干扰又互相关联，有的可控， 肘，(s)=一>:筹D。(5)。 5，葺‰L 有的不可控。必须根据不同的现场工况确定有效 通过DCS在线测试求得各干扰通道传递函数 的、切实可行的控制方案。 G。(s)及控制通道的传递函数,(s)，建立各实用的 2)控制模型建立 下面定性分析各被控变量 多变量前馈的线性模型，并以此确立各以主被控变可能受到的各种干扰的影响。 量为定值控制的反馈回路和克服多个扰动量影响的 首先，对于低沸塔、高沸塔这样的二元组分的精 开环补偿回路叠加而成的前馈一反馈复合控制系馏来讲，在一定的压力下，沸点和产品的成分有单值 统。下面逐一进行分析。 对应关系，只要塔压恒定，塔板的温度就反应了成 ?低沸塔釜加热控制回路主被控变量为表征分，所以塔压均恒定控制。 低塔产品质量指标的塔釜温度T102。该回路最大 对于低沸塔，塔底馏出物为其产品，只要将塔压 的干扰是进料量和进料状态(温度、成分)的变化，其 P101、塔釜温度T102、塔顶温度T101、塔釜液位L101 次是低塔液位L101的波动。对于后者，可以直接 引控制在一定数值上，且使温度梯度在扰动产生后能 入L101波动的前馈量补偿。而对于前者直接测量迅速回复到一定的值上，即能满足工艺控制指标要 很困难，故引人一个塔内灵敏板温度与稳定板温度求。对于高沸塔，塔顶馏出物为其产品，塔底是低沸 之差ATl01作为表征进料扰动的前馈量加以补偿。 塔过来的VCM加高塔馏出的需排放的高沸物，所以 因为在稳态操作情况下ATl01基本不变，稳态时，低 只要将高塔的压力P201、表征产品质量指标的塔顶 X 沸塔底不带低沸物或?5 10,，在塔压一定的情温度3"201、液位L201控制在一定值上，且使表征塔 况下，塔釜的温度T102完全取决于塔釜的组成，而 内传热传质效果的提馏段温差AT202、精馏段温差 其组成是VCM和高沸物，且VCM?99,，所以T102 增刊 夏亮等:氯 一——————一——————————————一 ?25„ 乙烯精馏控制模式的分析厦实践仅由液位决定，其影响因素较多。因为高沸塔的液基本恒定，只要加热量基本不变，T102也基本不变。 位由低沸塔过来的VcM加高塔馏出需排放的高沸 但一当进料量、温度或成分任一量变化时，灵敏板上 物组成，而高沸物是遥控定量排放的，在正常操作 的温度先变化，而物料从灵敏板到稳定板需要一段 时，随着高沸物馏出量的增加，其液位中二者时间，在这段时间间隔内，ATl01即变化。如果在此 比例不断变化，高沸物浓度不断上升，塔时间间隔内能根据ATl01的变化适宜地改变加热量 T202也不 断上升，当T202上升到 和回流冷剂量，使温度梯度迅速恢复正常，就能使低釜温度 高沸物，此时沸物迅速从塔顶排出，而不会进入塔釜中去。也就 一定值时就要遥控定量排放 机理塔内的工况会有所变化，其内在的动态是在进料扰动尚未影喻到塔底产品质量前，就根据 较复杂。工况的微小变化都会在表征高塔传热 进料扰动的大小选择一个适宜的前馈补偿系数，来 传质效率的精馏段温差AT201和提馏段温差AT202 改 及表征气相速度的塔压降AP201上反应出来，并对 变加热量控制回路的输出值，即可减小甚至避免 加热量提出要求。还有低塔过来的物料量、塔顶回 进料扰动对塔底产品质量的影响。 流量的波动对加热的需求也要先于L201。所以高 塔釜该控制回路的系统框图如图2所示。 的液位是在一定的范围内波动的，在不同的时 段其控制值不同。在此回路中引入了AT201、 AT202、?Ir'201及过料阀LVl01开度(表征过料量)和 塔顶冷冻盐水调节阀TV201开度(表征回流量)等5 个前馈量。该控制回路的系统框图如图3所示。 圈2低沸塔釜加热控制系统框圄 图中，BSC5为I)CS组态时设定的模块序号。 ?低沸塔回流控制回路实际是回流比的控 制。VCM的精馏采用的是内回流，不能直接像外 流那样按最佳回流量和回流比来控制。为了既保回 精馏塔效率，又节约能量(冷栽、热剂)，必须选择证 稳定一个合适的冷量。该回路的主被控变量为低并 塔 顶温T101，但它受进料量、进料状态及塔釜加热量 圈3高塔釜加热量控制系统圈的扰动影响，故加入了表征进料量、进料状态波动干 ?成品冷凝器冷剂量控制回路其主被控变量扰的ATl01及表征塔釜加热量波动的塔釜加热调节 为高塔压力P201。它也受高塔液位L201、高塔回流 阀TVl02开度2个前馈量。 量、高塔釜加热量等波动的制约，故引入了以上3个 ?中间过料(即低沸塔出料)控制回路其主被 前馈最。其控制系统框图略。 控变量为低塔液位L101。它也受进料量、进料状态 及低塔釜加热量波动的影响，3 DCS系统组态介2个前馈量。 故加了这绍 ?高塔回流(冷量控制)控制回路其主被控变 在工程上要达到上述的各种功能，必须选择一 量为表征高塔产品质量指标的塔顶温度T201。而 个具有功能强的简单易用的组态工具及专用控制模 块的，可方便实现各种理想的控制策略的控制系统。 高塔液位和表征高塔传质传热效果的精馏段温差以 及成品冷凝冷剂量的波动最终都会影响产品质量指 同时当工况变化较大时，操作工能根据实际情况及 操作经验很容易地修改一些参数，以适应新工况的 标，故将这几个主要扰动量作为前馈补偿引入。 ?高塔釜加热量控制回路其主被控变量为高 需要。某公司在VCM的改造项目中选用的浙大中 第12卷 控制工程 块的OA端。b(BSC模块中的SWSV端为JX一300X DCS的主要特点是:通讯网络遵循开 切换，当“内给定”时，回路 放的TCP,IP协议和IEEE802(3 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，1:1冗余，高速 内,外给定处于“自动”状态，“外给 定”时，回路处于“手控”状可靠开放;高度模块化的结构，可用简单的配置方 态。在CRT上的“控制分 组”操作画面中做了一页法，实现复杂的过程控制;简单易用的组态工具，图 BSC的“内,外给 形化控制软件用图形方式描述控制过程，丰富的专 定”切换操作画所有的 要直面的集中页，操作人员可根据实际需用的控制模块，可实现各种理想的控制策略。用户 c(在 界面友好，所有的命令都化为形象直观的功能图标。 接在此页中进行内,外给定切换操作。 CRT的“精馏参数总貌”操作画面下做了二幅所有 本装置 BSC控制器的“控制参数设定”和“补偿系数调整”的 的控制组态及调试结果简单介绍如下。 1)BSC控制模块介绍 系统中所有的控制回 集中操作画面，操作人员可直接在该二页上操作。 路均用图形化编程(Sccontr01)模块库中的BSC控制2)以高塔釜加热量控制回路为例，介绍组态模 模块。它能使多参量控制系统调试很方便。 式。控制回路组态图如图4所示。其响应曲线如图 5所示。a每个控制回路中的前馈补偿信号加在BSC模 BSCX 0r釉l— MvW BSC一2一 SwAMSwNe?C201-SV— (nP丽I- 14 一P1 18 1 1竺竺广] 佩:器L TD KV(?U|二 Ll 0A瓤 — USwTvuC20[一母BcBlSFL6AT 定出现堵塞等控制不能解决的工艺或设备问题了。 4结语 该装置因其图形化组态工具使复杂控制简单 化，且直观、灵活，对工况变化适应性强。投运至今 生产稳定，控制质量高，低沸物、高沸物质量分数基 本为 0?，产品纯度可达到99(999,，取得了较大的 经济效益。控制水平在氯碱行业中领先，被列为杭 州市科技发展 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 并获得科技局拨款，有很大的推 圈5高塔釜液位控制趋势图参考文献: 图中第二个补偿量是提馏段温差AT202，但由 It]黎洪生，黄玉娟，樊金荣油田原油探加工中多级分布 于当AT202大于一定的值后塔内的工况变得很复 式控制系统【J](控制工程，2002，9(4):38(40，杂，甚至会引起补偿影响的方向变化，可能需人工参 [2]张平，刘志学，李凡精苯蒸馏集散控制系统[J]控制 工程，2003，10(3);262—263?与，故加了一个约束条件，即当AT202?其量程的 竺竺竺}觚硎懒“o”胤惜偿口1篙毳恭嚣震嚣嬲嚣募!嚣黼量是塔阻力降?P2们，这里也设置了约束条件，因塔 [4];三孬:;磊芜:薹玉蓉(嘉矗蒸蔷产;矗;聂;量改 正常工作时?P201必须小于某定值，否则塔内部肯 进方法及应用[J]控制工程，2004，11(4):296-298