關(guān)于丁二烯精餾塔的推斷控制方案及軟測量的模型探討

李浩斌，金建林，楊紅濤

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川成都 611930）

關(guān)于丁二烯精餾塔的推斷控制方案及軟測量的模型探討

李浩斌，金建林，楊紅濤

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川成都 611930）

對丁二烯精餾塔的控制回路目前所出現(xiàn)的問題進行分析，從而根據(jù)某工廠的問題情況，查找出比較適合軟測量的主要推斷方法。經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集情況做好分析，同時建立一定的模型進行討論。

丁二烯精餾塔；推斷控制方案；軟測量；模型探討

隨著我國經(jīng)濟社會的逐漸發(fā)展，我國的化工行業(yè)中以及石油行業(yè)中的精餾過程越來越關(guān)鍵。由于精餾操作不單單具有較強的非線性關(guān)系，且內(nèi)部的耦合性較高，因此在當前的工業(yè)生產(chǎn)以及石油化工行業(yè)的控制等方面具有較大的使用優(yōu)勢。而伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，很多具有先進性的技術(shù)控制手段在石油化工領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，這是精餾塔研究以及控制的理論基礎(chǔ)。

1 提出問題

1.1 丁二烯精餾塔的主要情況

該工廠的丁二烯精餾塔是由85塊塔板組成，而在生產(chǎn)的過程中，從其30塊踏板之后進料操作。一般進料是由多種材料組成的，其中包含待處理雜質(zhì)的丁二烯以及順丁烯等多種物質(zhì)。而丁二烯精餾塔的生產(chǎn)工藝一般是需要保持丁二烯的濃度在99.3%（w）以上。丁二烯精餾塔中需要規(guī)定乙基乙炔的含量在5*10-5（w）以下，且物料的排出中，丁二烯在5%（w）以下，生產(chǎn)中的控制方案見圖1。

圖1 生產(chǎn)控制方案

1.2 原控制方案分析

根據(jù)上述的控制方案流程圖可以得到該控制方案是通過較為簡單的回路構(gòu)成，在精餾塔的塔頂中的壓力是利用冷卻水的流通流量來實現(xiàn)管控的，病利用冷凝罐液位控制塔頂?shù)酿s出物的流量，且再沸器的加熱量控制塔釜液位[1]。不僅回流量是通過單回路流量定制，且塔底排放量也是這樣控制的。作為一個產(chǎn)品塔，需要嚴格地要求生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，然而原有的控制方案中缺乏對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

1.3 問題分析

該塔為了滿足生產(chǎn)的需要往往加大負荷，這對于生產(chǎn)工藝設(shè)備的消耗很大，使得工藝設(shè)備的老化現(xiàn)象嚴重，因此，利用原來的設(shè)計控制系統(tǒng)不能使得其達到原有的控制效果。所以，為了使得生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量達到標準，往往利用人工的手段實現(xiàn)調(diào)節(jié)，塔中控制回路中的流量值。若塔中的回流量過大，則會使得能源的消耗加大，在塔底部的丁二烯濃度會升高，進而使得生產(chǎn)產(chǎn)品的回收率大大降低，從而引起生產(chǎn)的資源成本浪費。原有的控制手段中，人工的控制較多，所以設(shè)備的整體自動化程度較低，使得生產(chǎn)大量的依賴工作人員的工作經(jīng)驗和技術(shù)水平，使得整個生產(chǎn)流程的生產(chǎn)穩(wěn)定性較低。為了更好的使得生產(chǎn)的操作能力得到加強，需要控制好生產(chǎn)設(shè)備，并提高工廠的市場競爭力，降低生產(chǎn)的能源消耗，為此，我們需要改進原廠的設(shè)備，利用現(xiàn)代化的自動化控制儀表系統(tǒng)進行改造。這樣才能使得生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)穩(wěn)定性和安全性得到提高和增強，保障產(chǎn)量的同時，使得生產(chǎn)的成本得到降低。

2 改造方案

根據(jù)該廠的生產(chǎn)情況，為了盡可能的減少對該廠的塔底控制回路的影響，對該廠的塔底控制回路進行自動化DSC改造。目前，該廠的塔底缺少對生產(chǎn)質(zhì)量的控制，并缺乏質(zhì)量控制的回路。在生產(chǎn)的過程中，只需要依照人工進行數(shù)據(jù)的采樣和分析，從而使得生產(chǎn)塔中的丁二烯濃度達到標準。我們可以使用推斷控制的方法，在生產(chǎn)的過程中通過一些較為容易得到的參數(shù)值，比如生產(chǎn)中的壓力、溫度以及流量等各方面的信息來對生產(chǎn)的測量值進行判斷，最終達到主導(dǎo)變量的目的，從而保障產(chǎn)品的成分以及品質(zhì)等。

3 軟測量模型分析

在軟測量技術(shù)的問題中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是軟測量模型的建立，軟測量模型和普通的數(shù)學(xué)模型不相同。軟測量模型在建立的過程中往往更加關(guān)注控制，所以希望模型的建立更加的可靠和簡單。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析和預(yù)處理階段，主要溫度、流量值和壓力值。溫度分別是TW111、TW112以及塔底的溫度，流量是采出流量和回流量兩個部分，壓力則是塔底的壓力。由于塔底的壓力相對較為穩(wěn)定因此，不需要進行過多的考慮。在建立的回歸模型中，把三個溫度當和T當做輸入的值，然后把對丁二烯的化驗分析結(jié)果當做具體的期望值輸出，從而得到軟件中多元的非線性回歸模型。

圖2 非線性回歸模型的檢驗分析

但是非線性回歸模型的建立往往還缺乏一定的全面性，需要結(jié)合實際的生產(chǎn)應(yīng)用進行校正，從而使得校正的軟測量模型更加精確。

4 結(jié)束語

由于在生產(chǎn)的過程中，所得到的產(chǎn)品是塔頂出來的，所以需要對其進行嚴格的控制，為此，相應(yīng)的控制方案十分重要。而為了處理好回流量對精餾塔的成分所帶來的影響，需要對塔底進行操縱，做好塔頂?shù)目刂茊栴}，這樣才能更好地使得推斷控制方案更加完善。本文從生產(chǎn)的問題出發(fā)，然后提出解決的方案，從而建立軟測量模型，最終實現(xiàn)丁二烯精餾塔的推斷控制方案的制定，并提高生產(chǎn)的自動化水平，保障生產(chǎn)的順利進行，從而達到提高生產(chǎn)效果，保障生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的目的。為了使得軟測量模型更加的完善精度更高，需要在模型的建立過程中，進行不斷的修正。

[1] 俞金壽，劉愛倫，張克進.軟測量技術(shù)及其在石油化工中的應(yīng)用[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：122.

Study on Inference Control Scheme and Soft Sensor Model of Butadiene Distillation Column

Li Hao-bin，Jin Jian-lin，Yang Hong-tao

This paper analyzes the current problems in the control loop of butadiene distillation column，and fi nds out the main reasoning method which is suitable for soft measurement according to the situation of a factory.After the collection of fi eld data，and do a good job of analysis，while establishing a certain model to discuss.

butadiene distillation column；inference control scheme；soft measurement；model discussion

TQ086

：B

：1003–6490（2017）04–0198–02