裂解炉COT控制优化方案分析

席　萌（大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163714）

裂解炉COT控制优化方案分析

席萌
（大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163714）

通过分析研究某石化公司乙烯装置裂解炉COT控制系统控制方法，通过优化乙烯装置裂解炉COT控制方案，实现了裂解炉COT稳定控制，提高了裂解炉装置平稳率。

裂解炉；控制；平稳率；COT

稀释蒸汽和原料在裂解炉对流段充分混合预热以后，进入裂解炉辐射室。而辐射室则通过燃料气的燃烧来获取高温热量，混合物料在辐射室的高温作用下会发生裂解反应。乙烯装置裂解反应目标产物为乙烯和丙烯，而裂解炉炉管出口平均温度COT反映了裂解反应的裂解深度，如果COT控制不稳定，会降低产品收率，将直接影响目标产品的质量和产量，使乙烯装置能耗升高，经济效益下降。

1　裂解炉原工艺控制存在问题分析

裂解炉各组炉管出口平均温度COT是裂解炉控制系统关键的被控变量，该控制系统是通过修整自身的各组烃原料进料流量的控制器，以保证COT在规定的设定值范围内。

原COT控制工艺中，燃料气流量与裂解炉炉管出口平均温度COT相当于串级控制，主回路为裂解炉炉管出口平均温度COT，副回路为燃料气流量。为了防止燃料气压力不稳定，过高或过低产生波动，在系统中加入高低压保护器，并将燃料气热值进行换算，主回路的输出值与燃料气热值换算后的数值进行相加，然后输出到副回路当中，作为此控制系统副回路的设定值。

在装置控制过程中主要存在以下问题需要解决

1）由于使用前冷系统分离出的尾气作为燃料气的主要成分，在装置实际生产运行过程中，该尾气成分不稳定，一直存在着小幅度的变化，这样就使得燃料气热值也表现出小幅度波动的情况，而此控制系统的设计思路，是将燃料气热值换算后的数值直接加入到系统控制回路当中，这样就使得控制回路也产生波动，随着燃料气热值的变化而变化，非常不利于COT的稳定控制。

2）原控制方法无法体现实时计算裂解炉炉管出口平均温度COT的变化趋势，该控制系统调整的精度主要取决于控制回路PID设定值是否符合实际生产需求，不能满足生产装置多种工况的需求，该控制系统原设计调整精度较低。

3）在原工艺控制方法中，以裂解炉各组炉管的平均温度为基础，COT的调整只针对平均值，并不包括各支路的独立调节。在装置实际生产过程中，曾经出现过COT平均较好，但各支路炉管出口平均温度COT偏差较大，甚至达到30℃以上的情况。

4）在装置实际生产运行过程中，由于原COT控制系统设计存在缺陷，一般采用人工控制。当裂解炉炉管出口平均温度COT出现小幅度波动时，操作人员人为调整燃料气流量和进料流量的设定值，当裂解炉炉管出口平均温度COT波动较大时，只能通过操作工手动控制调节阀开度进行调整，调整精度较低，无法实现精确调整，COT波动幅度较大，幅度一般在±10℃左右。再者，该控制系统在人工控制过程中，由于燃料气组分、进料组分，以及裂解炉参数变化等因素的影响，使得操作人员人工控制难度增加，最终导致裂解炉生产效率降低，裂解炉装置指标控制平稳率较低。

2　裂解炉COT控制优化方案

裂解炉先进控制系统是以裂解炉炉管出口平均温度COT作为首要控制目标，把燃料气流量和各组进料流量作为控制手段。为了消除燃料气组分变化而引起的波动幅度，在控制系统中加入燃料气热值补偿来修正燃料气流量。先进控制系统实现了安全保护，为了防止燃料气流量过大时裂解炉超温，设置了高压保护控制器，而为了防止燃料气流量过小时裂解炉喷火嘴熄火，设置了低压保护控制器。

当裂解炉炉管出口平均温度COT发生波动时，通过先进控制建立的模型，计算燃料气流量变化大小对COT的影响，系统会自动调整燃料气流量设定值，使COT回归到期望的目标值范围以内。在自动调整控制过程中，先进控制系统通过实时计算，确定裂解炉炉管出口平均温度COT实际值与目标值的偏差，再进一步微调燃料气流量，精确控制，从而实现裂解炉炉管出口平均温度COT的快速和稳定调整。当裂解炉炉管出口平均温度COT回归至预期值范围以内时，先进控制系统在保证装置生产设计的总负荷不变的前提下，等幅调整两支路烃进料流量控制器的设定值，并动态调整相应炉管所对应的稀释蒸汽流量和烃进料流量，从而实现使裂解炉各支路炉管出口平均温度COT达到一致，减小偏差。

在干燥器再生方面，通过新控制方案改善再生气控制阀开度曲线，使再生气流经的控制阀开度变化保持平缓，从而使再生气流量缓慢变化，这样就减少了再生气对燃料气系统变化幅度的影响，使裂解气干燥器再生过程产生的再生气对燃烧系统的影响基本消除。

3　结论

1）乙烯装置裂解炉COT控制优化系统设计合理，能够快速、平稳调整COT，能够有效地减小COT波动幅度。

2）投用COT控制优化系统以后，大大提高了裂解炉装置的平稳率，实现了快速平稳控制，减少了系统波动。实现了秒级内的快速平稳控制，降低了裂解炉操作人员劳动强度。

3）该COT控制优化系统提高了控制精度，保证了乙烯装置的平稳运行，节约了生产成本，降低了装置能耗，实现了低碳生产，获得了更大的经济效益，对乙烯装置化工生产具有重要的理论和实际意义。

[1] 宋帮勇，田亮，王杭州，等.SC-1型石脑油裂解炉全周期操作优化研究[J].石化技术与应用，2016，（2）：125-129+135.

Cracking Furnace COT Control Optimization Analysis

Xi Meng

Through analysis and study the ethylene cracking furnace in an olefine factory of someone petrochemical company COT control system control method，through the optimization of ethylene cracking furnace COT control scheme of the cracking furnace COT stability control，increase the rate of cracking furnace device smoothly.

cracking furnace；Control；Steady rate；COT

TQ221.211；TE963

B

1003-6490（2016）03-0108-01

2016-03-16

席萌（1986—），女，河北定州人，助理工程师，主要从事裂解炉装置生产管理工作。