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延迟焦化机组节能优化控制解决方案

发布时间:2021-9-10     来源:北京康吉森自动化    点击率:202

通过优化方法对富气压缩机进行优化控制,具有重大的理论意义和潜在的巨大经济效益。本文以焦化富气压缩机为研究对象,给出了延迟焦化机组节能优化控制解决方案,并通过两个案例验证了该方案的可行性和有效性。

工艺简介

炼油厂延迟焦化装置是渣油轻质化最主要的加工方法。延迟焦化装置具有投资少、操作费用低、转化深度高等优点。在轻油产品尤其是柴汽比供需矛盾突出的情况下,延迟焦化工艺是解决这一矛盾的理想的手段,具有较强的市场竞争力。

主要工艺单元包括:原料部分、分馏系统、加热炉系统、焦碳塔系统、压缩机系统、吸收稳定系统、冷切焦水系统、放空、吹汽系统和除焦系统。

延迟焦化装置是现代石油炼厂中唯一的间歇-连续操作工艺。物料在加热炉管中是连续的,加热炉出口物料在两个焦化塔之间切换,一个塔在线生焦,另一个塔冷却、除焦和暖塔。从焦化塔顶出来的油气进入分馏塔,分馏塔底是辐射进料泵的缓冲罐,焦化原料和冷却的循环油在这里混合后一起进入辐射进料泵。


主要影响延迟焦化工艺的参数有三个,也就是加热炉出口温度、焦化塔顶压力、循环比。焦化装置富气压缩机的作用就是通过调节压缩机转速,控制焦化塔塔顶压力,调整和稳定焦化产品分布和质量。其原动机可采用汽轮机或变频器驱动的电机。

富气压缩机组的控制

1、压缩机调速控制

在机组暖机升速、过临界转速、进入工作转速和降速停机过程中,要投入压缩机调速控制。在机组控制系统中预先存储压缩机的升速及停机降速曲线,根据预设的转速变化率,将转速目标值转换为转速PID的给定值,保证机组平稳升降速。在机组投入性能控制时,压缩机转速PID作为性能控制的副调节器。

2、压缩机性能控制

分馏塔的塔顶压力控制需要通过调节气压机转速实现。分馏塔塔顶压力调节器的输出,送到汽轮机调速器,控制气压机的转速,或电机拖动机组的变频器,组成串级调节回路来稳定分馏塔的塔顶压力。最终达到调整和稳定焦化产品分布和质量的目的。

3、压缩机防喘振控制

在机组启动和停机过程中,由于机组流量过低,如果没有防喘振控制,就会因喘振的发生对机组造成损坏。由于焦化塔需要定期切换操作,切换焦化塔时,富气量瞬时降低幅度很大。当富气流量过低时,也会发生喘振。防喘振控制在喘振即将发生时,迅速打开防喘阀,将二段出口气体返回一段入口。也有两段防喘振的气压机组,采用一返一和二返二的防喘振策略。

4、全自动节能优化控制

防喘振回路动作,打开防喘阀造成分馏塔塔顶压力上升,从而使分馏塔塔顶压力调节器动作,升高气压机转速,提高气压机入口回流量。流量上升以后,防喘阀减小开度,气压机入口压力下降,气压机转速下降,气压机入口流量下降,防喘阀将再度开大。

这样周而复始,将造成性能调节和防喘振调节相互影响、不停地震荡。为了解决这个问题,必须实现性能控制与防喘振控制的优化。


5、防喘控制阀设计选型原则

防喘阀的选型原则包括:通过计算满足防喘振控制的流通能力,阀体形式要考虑工艺介质、工艺参数的条件。阀体材质要考虑腐蚀、磨损和介质温度,执行机构应有足够的推力,与阀门定位器配合,做到开度准确。阀门的动作响应要求快速打开,失效方式要满足故障-安全模式,确保在失电或失去气源的情况下机组安全。

节能优化控制案例

【案例一】

某石化100万吨年延迟焦化气压机改造。20150711日,本装置开车及机组精调完成后,采用分馏塔顶压力自动控制气压机转速及防喘振阀,真正实现了气压机组自动匹配装置工艺运行的目的,实现了全自动切塔及放空,保证装置更加平稳的运行,并且使气压机组工作在了最佳效率区间,相对于改造之前,平均每小时节能400KW,一年保守估计节能320万元。


【案例二】

某石化160万吨年焦化装置气压机组。通过增加分馏塔顶压力自动耦合控制汽轮机转速及防喘振阀,即使在机组低负荷时也能实现压(防喘振控制线)线运行,工艺操作可根据工况调整设定点,机组控制系统就能实现全自动优化运行,达到了压缩机的最佳工作工况和稳定运行。

重新计算了气压机防喘振曲线,投用了性能控制,实现了全自动操作,包括切塔及放空等操作。将压缩机防喘振阀比完善之前关小了15%左右的开度,使压缩机工作在了最佳性能区间。实现了节能减排目的,平均每小时减少23吨蒸汽消耗。

编者按

工业是能源消耗的主要领域,工业能效提升是实现“双碳”目标的首要任务。针对焦化过程中能耗过大问题,对富气压缩机的控制系统进行改造,通过防喘振控制和操作参数的优化,可以最大限度地保证在工况点下机组能以最佳效率进行工作,同时可以达到富气压缩机系统平稳运行和减少能耗的目的,并为企业带来巨大的经济效益。康吉森延迟焦化机组节能优化控制解决方案,验证了该思路的可行性和有效性。

《康吉森“双碳”专栏》简介

“双碳”目标下,工业节能是当前的首要任务。作为流程工业安全及关键控制系统的行业领军企业,康吉森自动化帮助更多工业企业节能增效责无旁贷。为响应国家政策号召,顺应新的发展趋势,为工业企业节能增效保驾护航,康吉森自动化特推出《康吉森“双碳”专栏》系列报道,借助自身经验积累和技术优势,向广大工业企业提供节能优化控制解决方案。

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