於 偉

（先尼科化工（上海）有限公司 201304）

0 引言

本文根據(jù)在江蘇利士德化工有限公司15萬(wàn)噸苯乙烯裝置工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討脫氫單元系統(tǒng)控制方案的相關(guān)問(wèn)題。苯乙烯脫氫單元現(xiàn)場(chǎng)有控制回路37個(gè)，進(jìn)入DCS室內(nèi)指示回路136個(gè)，DI：39，DO：36。尾氣壓縮機(jī)C-301系統(tǒng)隨機(jī)儀表有一就地控制儀表盤(pán)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥選用無(wú)錫KOSO和美國(guó)FISHER的產(chǎn)品，共34臺(tái)。主要現(xiàn)場(chǎng)儀表選型先進(jìn)，大部分具有HART通訊功能，可以方便地通過(guò)HART-275或HART-375在回路的任何位置在線進(jìn)行參數(shù)修改?，F(xiàn)場(chǎng)變送器類型有：3051系列變送器，智能浮筒液位（界面）變送器，遠(yuǎn)傳式磁翻板液位計(jì)，NEW SUN的壓力開(kāi)關(guān)，渦街流量計(jì)，VERBAR流量計(jì)，楔式流量計(jì)。測(cè)溫儀表是倫特的熱電偶和熱電阻，有常溫和耐高溫型。本裝置選用橫河CS3000 DCS系統(tǒng)，控制系統(tǒng)選用了單回路.分程.串級(jí).比值.均勻.選擇等調(diào)節(jié)系統(tǒng)。聯(lián)鎖系統(tǒng)選用了德國(guó)HIMA的雙重化冗余HQ51--HRS緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）。

1 工藝過(guò)程簡(jiǎn)介

苯乙烯單元是由原料乙苯催化脫氫生產(chǎn)苯乙烯單體，該單元有兩個(gè)主要工藝過(guò)程：乙苯脫氫及脫氫混合液DM精餾。

A：脫氫：在水蒸汽存在的條件下，EB在高溫下通過(guò)催化劑脫氫生成苯乙烯，該反應(yīng)是在帶有級(jí)間再熱的兩級(jí)軸向反應(yīng)器中進(jìn)行。

B：DM精餾：工藝過(guò)程是把脫氫液中未反應(yīng)的乙苯.苯.甲苯等較重組分分離出來(lái)。該部分有一重要設(shè)備H2尾氣壓縮機(jī)。

2 脫氫單元儀表系統(tǒng)概況：

江蘇利士德化工苯乙烯裝置脫氫單元的控制系統(tǒng)[不包括聯(lián)鎖系統(tǒng)]共有39套。復(fù)雜控制回路11套?？刂葡到y(tǒng)采用串級(jí)、分程、比值和均勻等控制方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程的控制。下面詳細(xì)闡述脫氫單元區(qū)域兩個(gè)重要控制點(diǎn)：

苯乙烯脫氫單元現(xiàn)場(chǎng)有控制回路37個(gè)，進(jìn)入DCS室內(nèi)指示回路136個(gè)，DI：39，DO：36。尾氣壓縮機(jī)C-301系統(tǒng)隨機(jī)儀表有一就地控制儀表盤(pán)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥選用無(wú)錫KOSO和美國(guó)FISHER的產(chǎn)品，共（不包括電磁閥）34臺(tái)。主要現(xiàn)場(chǎng)儀表選型先進(jìn)，大部分具有HART通訊功能，可以方便地通過(guò)HART-275或HART-375在回路的任何位置在線進(jìn)行參數(shù)修改?，F(xiàn)場(chǎng)變送器類型有：ROSEMOUNT的3051系列變送器，丹東通博的ZTD系列智能浮筒液位（界面）變送器，KSR-KUERLER的遠(yuǎn)傳式磁翻板液位計(jì)，NEW SUN的壓力開(kāi)關(guān)，E+H的渦街流量計(jì)，VERBAR流量計(jì)，PRESO楔式流量計(jì)。測(cè)溫儀表是倫特的熱電偶和熱電阻，有常溫和耐高溫型。

3 復(fù)雜控制系統(tǒng)說(shuō)明

脫氫單元的控制系統(tǒng)[不包括聯(lián)鎖系統(tǒng)]共有39套。復(fù)雜控制回路11套?？刂葡到y(tǒng)采用串級(jí)、分程、比值和均勻等控制方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程的控制。 1：下面就較復(fù)雜的T-301比值控制和V-305組成串級(jí)均勻控制系統(tǒng)做出說(shuō)明：

T-301與V-305的工藝控制過(guò)程方案如下圖所示：[圖1示]

T-301的蒸汽進(jìn)量的大小直接到T-301的汽提效果。如果FT-3106過(guò)大，則影響上工序V-305的工藝過(guò)程而切增加能耗；如果FT-3106量小，則汽提不完全，使得 T-301塔底的工藝有機(jī)物含量過(guò)高，進(jìn)而影響到三廢排放及鍋爐供水；為了解決上述問(wèn)題，我們選用了比值控制系統(tǒng)，從而很好地解決了T-301的蒸汽進(jìn)量控制。它的控制過(guò)程很簡(jiǎn)單：正常操作時(shí)，T-301的物料進(jìn)量?jī)x表FIC-3105與蒸汽進(jìn)量?jī)x表FIC-3106按比例FF-3106進(jìn)行控制。也就是說(shuō)，根據(jù)物料進(jìn)量的多少來(lái)調(diào)整蒸汽進(jìn)量。這樣，就很好地解決了進(jìn)T-301蒸汽量大小問(wèn)題。

從工藝過(guò)程來(lái)看，F(xiàn)T-3105是個(gè)變量，它不可能一成不變，它受到V-305油/水分離器內(nèi)油/水界面LT-3106的影響，LT-3106越大，則FT-3105就大，反之亦然。即T-301的進(jìn)料流量由V-305的油/水界面決定。因此，為了也使V-305的平穩(wěn)運(yùn)行，我們選擇的控制系統(tǒng)，就應(yīng)該根據(jù)工藝流程的實(shí)際情況來(lái)確定，才能滿足工藝要求。為了V-305和T-301的平穩(wěn)操作，確定了V-305的界面LIC-3106與T-301的進(jìn)料FIC-3105和蒸汽量FIC-3106組成串級(jí)均勻控制系統(tǒng)。

從上面的控制框圖，我們可以清楚地知道了該控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程。從外貌看是典型的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，但它的目的是實(shí)現(xiàn)均勻控制。所以說(shuō)，均勻控制不是指控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而是指控制目的而言，是為了使前后設(shè)備在物料供求上達(dá)到相互協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌兼顧。比值控制采用雙閉環(huán)流量回路，可以克服各自的外界干擾，使主、副流量都平穩(wěn)，流量間的比值通過(guò)DCS的功能模塊實(shí)現(xiàn)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程的控制。在這些調(diào)節(jié)系統(tǒng)的實(shí)際投運(yùn)時(shí)，控制規(guī)律和參數(shù)整定上應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)而定，否則會(huì)影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。

2、蒸汽過(guò)熱爐F-301出口溫度TC-3008，TC-3015分別與燃料氣壓力PICA-3003/3003B，PICA-3004/3004B組成串級(jí)控制系統(tǒng)。

蒸汽過(guò)熱爐F-301的燃料氣可由三方面提供：界外燃料氣、脫氫尾氣、V-404排放氣。各路氣量的大小直接關(guān)系到F-301的溫度。F-301的出口溫度是脫氫的一個(gè)重要控制指標(biāo)。為此，我們制定了A室出口溫度TC-3008分別與界區(qū)外來(lái)的燃料氣壓力PICA-3003、脫氫尾氣PICA-3003B構(gòu)成串級(jí)控制回路。B室出口溫度TC-3015分別與界區(qū)外來(lái)的燃料氣壓力PICA-3004、脫氫尾氣PICA-3004B構(gòu)成串級(jí)控制回路。

4 總結(jié)

通過(guò)采用上述先進(jìn)的DCS系統(tǒng)和優(yōu)化控制策略方案，可靠的聯(lián)鎖方案來(lái)實(shí)現(xiàn)控制工藝生產(chǎn)流程，大大提高了生產(chǎn)效率，減輕了操作員工的工作負(fù)擔(dān)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，大大降低了能耗并提高了生產(chǎn)的安全可靠性。對(duì)DCS控制回路及控制方案進(jìn)行優(yōu)化操作，提高本裝置的自動(dòng)化控制水平并基于工藝反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行儀表控制方案優(yōu)化是提高苯乙烯裝置經(jīng)濟(jì)效益的有效方法。此方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)DCS系統(tǒng)內(nèi)部控制方案進(jìn)行合理改動(dòng)就可達(dá)到事半功倍的效果。當(dāng)然在今后的工作中，通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和積累，在儀表自動(dòng)化控制領(lǐng)域上還有很多事情去不斷完善和改進(jìn)。

[1]劉延躍，張晶，魏壽彭；乙苯脫氫制苯乙烯工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的模擬與優(yōu)化[J]；北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)；2000年04期

[2]翁維勤.過(guò)程控制系統(tǒng)及工程.北京.化學(xué)工業(yè)出版社；2004

[3]姜景杰；苯乙烯裝置先進(jìn)控制的研究與應(yīng)用[D]；北京化工大學(xué)；2007年

[4]吳麒.出版社：清華大學(xué)出版社 出版日期：2006-10 ISBN：7302132275 版次：2版

[5]工業(yè)過(guò)程控制工程，王樹(shù)青等編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2003

[6]劉延躍，張晶，魏壽彭；乙苯脫氫制苯乙烯工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的模擬與優(yōu)化[J]；北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)；2000年04期