延尺焦化裝置先進控制方法研究與應用.pdf

1、延遲焦化是一種加工重油，特別是劣質減壓渣油的煉油工藝。隨著原油資源的匱乏和原油品質的重質化、劣質化，延遲焦化在原油深度加工中地位日益突出。延遲焦化是最難控制的煉油裝置之一，其特點是半連續操作、干擾多、溫度高、易結焦。我國延遲焦化加工能力居世界第二位，但自動控制水平卻相對落后于其它煉油裝置。本文針對延遲焦化裝置的關鍵設備——延遲焦化加熱爐（簡稱焦化爐），綜合應用化工原理、控制理論、人工智能和計算機技術等多學科的理論和技術，從生產過程的內在

2、機理出發，對焦化爐的先進控制、異常工況的診斷與補償和爐管結焦厚度的在線估計及相關內容進行了研究。主要工作及研究結果如下： 1．針對焦化爐干擾多，具有時變和非線性特性，控制要求高等特點，在建立焦化爐的機理動態模型基礎上，對焦化爐出口溫度控制提出了一種自適應狀態反饋預測控制方法。通過將爐膛溫度和經溫度壓力補償后的燃料氣流量作為狀態變量，采用實測狀態反饋，克服了常規加熱爐出口溫度串級控制方法中不能同時克服進入流量副回路和爐膛溫度副回路

3、的干擾的缺點。針對負荷經常變化和爐管結焦導致的非線性和時變特性，提出了在線進行模型自適應的方法，增強了焦化爐抗干擾和對各種工況的適應能力。HYSYS仿真和某120萬噸/年焦化爐的應用結果表明，控制效果明顯提高。 2．針對焦化爐爐管注汽量突增后引起爐出口溫度大的反向響應并大幅超溫，進行了汽量突增誘發大幅超溫過程的機理分析，提出了基于專家規則和多傳感器數據融合的方法，準確地判斷出注汽量突增影響，并提出了基于模型的熱平衡補償和專家智能

4、相結合的異常工況專家控制方法，可以在注汽量突增時及時給出合適的超前補償?，F場運行表明，所提方法抑制了焦化爐出口溫度的大幅超溫，為焦化裝置的安全和長周期運行奠定了基礎。 3．焦化爐爐管結焦是影響裝置開工周期的主要原因之一，并導致燃料和動力消耗增加，處理量下降。為了監視焦化爐運轉特性，提出了一種焦化爐輻射室內爐管結焦厚度的在線估計方法。根據爐管管壁溫度測點的分布，對爐管進行分段集結法建模。利用傳熱、反應等模型和實測的過程變量，計算不

5、同爐管段的總傳熱阻力和焦炭層傳熱阻力，從而確定不同爐管段的結焦厚度。對歷史工業數據的計算結果表明，所提方法可有效的估計結焦變化的趨勢。所提結焦計算方法可以為現場生產操作提供指導，提高裝置運行的安全性和經濟性。 4．針對多支路通用管式加熱爐出口溫度不均衡，提出了基于穩態能量平衡的支路平衡控制方法，并進行了穩定性分析。支路平衡控制采用長控制周期的穩態控制和區域控制，以避免頻繁調整引起系統內各回路之間的動態耦合。對以燃料氣為主要燃料的

6、多種燃料混燒加熱爐，提出了一種燃料氣理想閥位區間控制，以節省高價格的燃料油，并保證燃料氣有一定的調節能力。上述方法與出口溫度自適應狀態反饋預測控制相結合，形成了加熱爐出口溫度的一種綜合控制方法。在某500萬噸/年常壓爐上的長期應用表明，所提方法控制效果良好。針對三種燃料混燒的分子篩裝置熱油爐，改進了基于燃料流量熱平衡的出口溫度控制方法并成功應用。 5．針對網絡控制系統中網絡數據傳輸普遍存在隨機時延等問題，在采用預測控制時，提出了