夏廣娜

【摘要】輕烴分餾與精制過程是石油行業(yè)中決定產品質量和生產能力最常用的物理分離過程之一，因此本文將對油田輕烴分餾與精制技術進行深入探討。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。

【關鍵詞】輕烴分餾 裝置 先進控制

1 概述

輕烴分餾與精制裝置中的原料是采用油田優(yōu)質輕烴，運用國際先進的DCS集散控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對現(xiàn)場的操作和監(jiān)控，可同時精制分離出工業(yè)庚烷、庚辛烷殘液等十多種產品。

我們發(fā)現(xiàn)輕烴分餾裝置在實際操作過程中，裝置原料組分蒸汽、波動、循環(huán)水等的變化對裝置影響也較大。對煉油工業(yè)而言，其能耗隨著對分離程度要求的提高相應幅度的增加，所以在實施先進控制前，首先必須對輕烴分餾裝置進行流程模擬，以便于更深入地理解過程特征，進而選擇合理的優(yōu)化參數，為實施先進控制技術奠定堅實的基礎。此外，在達到產品質量設備規(guī)格和塔負荷的條件下，為了降低能耗，最好能夠保證進料量達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，它的工藝特點為流程長、滯后大、影響因素多、耦合關聯(lián)性強等，因此為達到提高工藝關鍵的參數控制水平，使裝置操作更穩(wěn)定，我們提出采用先進控制系統(tǒng)，以增加裝簧中高價值產品的收率，降低產品質量損失率，進而滿足降低能耗的目的。簡而言之，輕烴分餾生產過程的目的是實現(xiàn)混合物的有效分離，盡可能多地生產高價值產品，同時還要確保產品質量合格，達到節(jié)能降耗要求，產生最佳經濟利益和社會效益。

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

（1）產品冷卻和原料預熱，其為的是通過利用產品冷卻時放出的熱量將原料進行預熱來達到節(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以上的重組分進行分離；

（3）脫戊烷塔的目的是將來自脫丁烷塔塔底的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正己烷，將來自脫己烷塔塔頂的C6分離；

（6）液化氣分餾塔液化氣分餾塔的目的是進一步分離脫丁烷塔塔頂來的液化氣，來制造生產車用液化氣和丁烷；

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

（8）脫辛烷塔的目的是生產辛烷和C9以上烴產品，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開發(fā)工業(yè)精餾塔的先進控制策略，例如內回流控制、前饋控制、解耦控制、基于軟測量的控制、基于分析儀的控制、時滯補償控制、多變量控制、熱量平衡控制、浮壓控制和能量優(yōu)化控制等等。其中典型的通過DCS控制來實現(xiàn)，能夠很好的提高生產操作的穩(wěn)定性。然而，DCS系統(tǒng)控制點與原來常規(guī)控制時的那幾個基本一致，僅是替代常規(guī)自動化儀表的作用，實施單變量、單回路控制，DCS系統(tǒng)的強大功能還沒有充分發(fā)揮。由于原料的復雜性、精餾過程的工藝特點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塔造成較大的影響，如：生產負荷、加熱和冷卻系統(tǒng)，進料組分波動、以及外界環(huán)境條件變化等，這些因素均會對精餾塔系的平穩(wěn)操作帶來不利影響；

（2）相比于單變量系統(tǒng)，精餾過屬于一種多變量、強耦合和非線性對象，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，這種擾動傳播發(fā)生在裝置內，因此需要人工調整許多重要的工藝參數。由于操作人員的責任心、經驗和判斷力的不同，加上自身生理、心理和外來社會等諸多因素的影響；

（4）人為控制具有操作的差異性、穩(wěn)定性和等方面的問題。在傳統(tǒng)的單回路控制內由于存在這些控制問題，先進控制采用以多變量預測控制技術為核心，能夠有效地解決這些問題。輕烴分餾過程中應用了這一新的控制理論與技術，主要生產流程的先進控制與過程優(yōu)化，將為其取得穩(wěn)定性高產率、優(yōu)品質、低能耗以及經濟效益創(chuàng)造了有利條件。我們通過預測產品質量和操作情況的波動幅度大小，再結合輕烴分餾過程的工藝特點，采用以滾動優(yōu)化的計算方式，充分考慮各個變量間的聯(lián)系，得出基本控制回路的給定值，從而減小主要工藝參數的平均穩(wěn)態(tài)偏差，使得裝置的的分離效果得到進一步提高，高價值產品的收率進而增加，能耗進一步減少，同時使得操作工況的所有約束得到滿足，最終大大帶動了經濟效益的提高。在輕烴分餾過程中運用先進控制技術和優(yōu)化過程時，我們應當關注以下幾個關鍵點：首先深入了解與調研工藝的進行過程，以全面掌握和確定工藝設備特性、干擾因素和控制條件的優(yōu)化，然后以實現(xiàn)優(yōu)化控制為目標調整各種先進控制策略，指導控制系統(tǒng)，選擇不同條件下的最佳工藝條件，設定工藝控制技術參數，實現(xiàn)控制優(yōu)化性。而且還要通過全面綜合的信息分析手段和軟測量技術，盡可能全面和細致檢測方法，

4 總結

輕烴分餾與精制技術裝置期望的工藝目標是：目的產品收率、質量和能耗的高低等各個方面，追求最佳的裝置經濟效益。但是，在實際生產過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)化控制技術中各要素，以期達到裝置效益最佳的經濟目標。因此油田輕烴分餾與精制技術裝置中的先進控制需要綜合考慮其經濟指標、質量目標，通過平穩(wěn)控制各過程參數，來實現(xiàn)經濟效益。

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