油田轻烃分馏与精制技术研究

夏广娜

【摘要】轻烃分馏与精制过程是石油行业中决定产品质量和生产能力最常用的物理分离过程之一，因此本文将对油田轻烃分馏与精制技术进行深入探讨。文章将主要分析轻烃分馏装置的工艺流程以及轻烃分馏控制。

【关键词】轻烃分馏 装置 先进控制

1 概述

轻烃分馏与精制装置中的原料是采用油田优质轻烃，运用国际先进的DCS集散控制系统来实现对现场的操作和监控，可同时精制分离出工业庚烷、庚辛烷残液等十多种产品。

我们发现轻烃分馏装置在实际操作过程中，装置原料组分蒸汽、波动、循环水等的变化对装置影响也较大。对炼油工业而言，其能耗随着对分离程度要求的提高相应幅度的增加，所以在实施先进控制前，首先必须对轻烃分馏装置进行流程模拟，以便于更深入地理解过程特征，进而选择合理的优化参数，为实施先进控制技术奠定坚实的基础。此外，在达到产品质量设备规格和塔负荷的条件下，为了降低能耗，最好能够保证进料量达到最大以及使塔压减至最小。

2 轻烃分馏装置的工艺流程

以下我们介绍了轻烃分馏装置的工艺流程，该装置是由典型的物理分离装置即工业精馏塔系组成的，它的工艺特点为流程长、滞后大、影响因素多、耦合关联性强等，因此为达到提高工艺关键的参数控制水平，使装置操作更稳定，我们提出采用先进控制系统，以增加装簧中高价值产品的收率，降低产品质量损失率，进而满足降低能耗的目的。简而言之，轻烃分馏生产过程的目的是实现混合物的有效分离，尽可能多地生产高价值产品，同时还要确保产品质量合格，达到节能降耗要求，产生最佳经济利益和社会效益。

以大庆油田供给轻烃分馏装置的原料轻烃为例，原料由轻烃库送往精细化工厂轻烃原料罐区。但其来源较广泛复杂，其组成成分不稳定，因此可按轻、重两种原料方案设计装置，根据原料的不同组成，改变相应的操作条件。装置大致均由以下组成：

（1）产品冷却和原料预热，其为的是通过利用产品冷却时放出的热量将原料进行预热来达到节能的效果；

（2）脱丁烷塔的目的是将轻烃中的C4以下的轻组分与C5以上的重组分进行分离；

（3）脱戊烷塔的目的是将来自脱丁烷塔塔底的C5和C6以上烃分离；

（4）脱己烷塔的目的是将来自脱戊烷塔塔底的C6以上烃中的C6与C7以4烃分离；

（5）脱正己烷塔的目的是生产正己烷，将来自脱己烷塔塔顶的C6分离；

（6）液化气分馏塔液化气分馏塔的目的是进一步分离脱丁烷塔塔顶来的液化气，来制造生产车用液化气和丁烷；

（7）脱庚烷塔的目的是生产庚烷产品，即分离来自脱已烷塔塔底的C7与C8以上烃；

（8）脱辛烷塔的目的是生产辛烷和C9以上烃产品，即分离脱庚烷塔塔底的C8与C9以上烃。

3 轻烃分馏控制

现阶段，轻烃分馏有很多针对开发工业精馏塔的先进控制策略，例如内回流控制、前馈控制、解耦控制、基于软测量的控制、基于分析仪的控制、时滞补偿控制、多变量控制、热量平衡控制、浮压控制和能量优化控制等等。其中典型的通过DCS控制来实现，能够很好的提高生产操作的稳定性。然而，DCS系统控制点与原来常规控制时的那几个基本一致，仅是替代常规自动化仪表的作用，实施单变量、单回路控制，DCS系统的强大功能还没有充分发挥。由于原料的复杂性、精馏过程的工艺特点存在诸多缺陷和原始控制系统的局限性，主要有：

（1）轻烃分馏装置很多的干扰因素都对塔造成较大的影响，如：生产负荷、加热和冷却系统，进料组分波动、以及外界环境条件变化等，这些因素均会对精馏塔系的平稳操作带来不利影响；

（2）相比于单变量系统，精馏过属于一种多变量、强耦合和非线性对象，在操作与控制方面有很大差异和困难；

（3）轻烃分馏装置的工业精馏塔系是多塔串联形式的，上游精馏塔工况如果不平稳，将直接影响到下游精馏塔的操作，这种扰动传播发生在装置内，因此需要人工调整许多重要的工艺参数。由于操作人员的责任心、经验和判断力的不同，加上自身生理、心理和外来社会等诸多因素的影响；

（4）人为控制具有操作的差异性、稳定性和等方面的问题。在传统的单回路控制内由于存在这些控制问题，先进控制采用以多变量预测控制技术为核心，能够有效地解决这些问题。轻烃分馏过程中应用了这一新的控制理论与技术，主要生产流程的先进控制与过程优化，将为其取得稳定性高产率、优品质、低能耗以及经济效益创造了有利条件。我们通过预测产品质量和操作情况的波动幅度大小，再结合轻烃分馏过程的工艺特点，采用以滚动优化的计算方式，充分考虑各个变量间的联系，得出基本控制回路的给定值，从而减小主要工艺参数的平均稳态偏差，使得装置的的分离效果得到进一步提高，高价值产品的收率进而增加，能耗进一步减少，同时使得操作工况的所有约束得到满足，最终大大带动了经济效益的提高。在轻烃分馏过程中运用先进控制技术和优化过程时，我们应当关注以下几个关键点：首先深入了解与调研工艺的进行过程，以全面掌握和确定工艺设备特性、干扰因素和控制条件的优化，然后以实现优化控制为目标调整各种先进控制策略，指导控制系统，选择不同条件下的最佳工艺条件，设定工艺控制技术参数，实现控制优化性。而且还要通过全面综合的信息分析手段和软测量技术，尽可能全面和细致检测方法，

4 总结

轻烃分馏与精制技术装置期望的工艺目标是：目的产品收率、质量和能耗的高低等各个方面，追求最佳的装置经济效益。但是，在实际生产过程中上述许多方面的影响是相互影响与制约的，有必要全面统筹考虑和优化控制技术中各要素，以期达到装置效益最佳的经济目标。因此油田轻烃分馏与精制技术装置中的先进控制需要综合考虑其经济指标、质量目标，通过平稳控制各过程参数，来实现经济效益。

参考文献

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