牟春成（大慶油田慶升實業(yè)公司163416）

引言

隨著我國經濟的高速發(fā)展， 輕烴裝置的使用范圍越來越廣泛，特別是在石油、天然氣等方面。 近年來,隨著煉油企業(yè)對產品質量的要求不斷提高, 作為煉油業(yè)中最重要的輕烴分餾裝置,其現有的常規(guī)控制已經不能滿足這一需求,為了使輕烴分餾裝置的產能達到最大化的發(fā)揮, 必須對原有的控制技術作出相應的改進。

一、輕烴裝置原理

烴是碳和氫這兩種元素以不同的比例混合而成的一系列物質，這些物質中質量較輕的部分，叫做輕烴。 天然氣的主要成份是C1，含少量的C2，液化石油氣的主要成份是C3、C4，它們在常溫常壓下呈氣態(tài)，叫氣態(tài)輕烴。 C5-C16 的烴在常溫常壓下是液態(tài)，我們就叫它液態(tài)輕烴。 液態(tài)輕烴中最輕的部分是C5、C6，飽和的C5 、C6 是鼓泡制氣的最好原料。 目前使用的液化石油氣殘液也可作為輕烴燃料使用［1］。 輕烴是輕烴燃氣的原料，可以制成燃燒氣體供熱，也叫混空輕烴燃氣。 輕烴混合燃氣是指液態(tài)輕烴借助“輕烴氣化設備”以物理方式將其氣化，并按工藝要求與一定比例的空氣混合，通過輸配管網送至用戶的氣體燃料，其中由液態(tài)轉化為氣態(tài)的輕烴組份最少不低于13%， 也可根據用戶燃氣具對燃氣參數的要求而調整混合比例。

二、輕烴生產溶劑油的生產工藝現狀

輕烴分餾裝置是石油化工企業(yè)中重要的分離裝置之一,該裝置由以下工序組成∶輕烴原料預熱、產品冷卻、脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202、脫己烷塔T-203、脫正己烷塔T-204 和液化氣分餾塔T-205。 各工序的主要作用如下∶輕烴原料預熱和產品冷卻主要是根據產品自身的熱量使輕烴原料預熱,起節(jié)能作用； 脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202、脫己烷塔T-203、脫正己烷塔T-204 的主要作用都是對原料輕烴中的各種含量進行分離, 液化氣分餾塔T-205 作用是生產丁烷產品以及車用液化氣。 輕烴分餾裝置采用順序連續(xù)精餾工藝，可生產民用液化氣、車用液化氣、丁烷、戊烷、混合己烷、工業(yè)庚烷、工業(yè)辛烷、工業(yè)混合烷等10 余種產品。 目前，輕烴分餾裝置中主要采用DCS 控制，由于受到系統本身的制約，再加上原料條件、精餾過程工藝特點等其他限制性因素，導致輕烴分餾裝置存在諸多問題。 首先，由于輕烴分餾裝置受到物料和能量兩方面的侵擾，如負荷的變化、原料條件的變化、塔底熱源和塔頂冷源的波動等諸多方面的干擾因素，使輕烴分餾裝置塔的平穩(wěn)操作產生極大的影響， 對輕烴分餾裝置生產的產品質量造成影響。 其次，各精餾塔與操作控制系統不相匹配，各精餾塔具有多變量、強耦合和非線性的特點，而操作與控制系統則為單變量系統，兩者之間存在較大差異，給操作和控制帶來諸多不便之處。 再次，從輕烴分餾裝置結構方式上來看，輕烴分餾裝置采用串聯形式的精餾塔系， 精餾塔系之間相互關聯性較強，上游精餾塔的如果出現工況不穩(wěn)定的情況，那么下游精餾塔的工況就會受到影響。 除此之外，由于輕烴分餾裝置的常規(guī)控制存在諸多問題，加上在操作過程中，多是人工操作，使諸多人為因素對生產也會造成多方面的影響。 因此，在輕烴分餾裝置中采用多變量的控制策略使解決上述問題的最優(yōu)方案， 目前先進控制系統是多變量控制策略的主要手段， 對輕烴分餾的安全性、可靠性、高效性等方面表現出突出的作用。

三、輕烴分餾裝置的先進控制

1、先進控制系統的結構

輕烴分餾裝置先進控制系統可分為基礎控制層、 動態(tài)控制層、監(jiān)督層三個層次。 基礎控制層為了使源于熱源或冷源的干擾影響降到最低程度，而利用多種控制實現溫度、壓力及各種補償作用。 動態(tài)控制層主要利用多變量模型預測控制及APC-Adcon的控制器功能，使核心工藝參數的控制精度得到保障，從而使產品質量精度得到控制，降低污染，提高節(jié)能效率。 監(jiān)督層主要對輕烴分餾裝置的進料和進料密度的檢測， 當裝置處于非正常工況時，監(jiān)督層將非正常工況轉變?yōu)檎９r。 為了使輕烴分餾裝置進一步優(yōu)化， 對裝置設計個較大的APC-A dcon 控制器，在APC-A dcon 控制器下設脫丁烷塔T-201 至脫丁烷塔T-205 的先控子系統。 先進控制系統主要通過DCS 上位機中的先進控制軟件和DCS 中的復雜控制兩者相互配合來完成對裝置進行整體控制、局部控制以及輔助控制，從而使先進控制系統的作用得以充分發(fā)揮。

對先進控制進行優(yōu)化是輕烴分餾裝置優(yōu)化的基礎， 要加強輕烴分餾裝置優(yōu)化，就需要加強對先進控制的優(yōu)化，使先進控制的優(yōu)化與基礎控制的自動化相結合。 通過加裝更多的自動檢測儀表和調節(jié)閥，對自動檢測儀表和調節(jié)閥進行及時維修和護理，建立起較為完善的基礎控制回路， 通過基礎控制的自動化來使裝置得到優(yōu)化。

2、先進控制系統軟硬件通訊連接

輕烴分餾裝置的軟件一般在I/A s 控制系統（DCS 為Foxboro公司生產）的上位機中運行，由于I/A s 控制集合了OPCS erve 和HUB 的優(yōu)點， 使數據實現雙向交換， 使通訊數據的容量大為增加，而且在傳輸速度、可靠性等方面都表現出較強的優(yōu)勢。 先進控制系統硬件即先進控制器在Foxboro I/A s 控制系統的上位機上運行， 通過E SP-ISYS-A 和A PC-A dcon 軟件實現對脫丁烷塔T-201、脫戊烷塔T-202 等工藝進行控制，從而使裝置受到的干擾因素降到最少，同時使裝置的安全約束得到滿足。

四、結束語

通過先進控制系統的使用， 使輕烴分餾裝置在生產溶劑油的生產工藝流程得到優(yōu)化，減少了裝置受到的干擾因素，增強了裝置的可靠性和安全性，具有良好的社會效益和經濟效益

［1］李國誠,陳煥龍,諸林.油田輕烴回收的現狀與發(fā)展[M].天然氣工業(yè), 2001,18(6)∶79-82

［2］諸林.冷凝分離法輕烴回收液化率的應用[J].西南石油學院學報，2002，（1）.

［3］李虞庚.油田油氣集輸設計技術手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004.