实时优化技术在乙烯装置应用

高航

摘 要：基于当下我国乙烯生产整体水平滞后性显著及乙烯工业生产期间所用原材料质量不统一等实况，提出落实乙烯装置性能优化的建议，以提升其整体运行效益，减缩和世界乙烯生产先进水平间的距离。文章在阐述实时优化技术该类与类型的基础上，对其在乙烯装置中的具体应用措施做出探究。结果表明，该技术的应用，能促使乙烯装置的操作达到最优的经济效益操作点，实现节能减排目标，协助乙烯生产企业创造更大的经济价值。

关键词：乙烯装置；实时优化；在线优化；有效控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.042

1 实时优化技术

实时优化技术为一类集离线分析、实时优化、数据调整及线上监控等功能为一体的控制技术。“what-if”模拟分析法能实现对产品生产期间可能存在的不可控因素进行分析，进而为生产方案的制定提供更有现实说服力的理论依据。实时优化技术为最近几年发展起来的技术类型，其作用是将与决策相关的各类数据信息等与生产过程相对接，帮助企业决策者能及时的了解市场行情，并科学调整企业产品的生产模式与路线，结合实时数据库持续性的调整相关数据，促进模型中数据的更新进程，实现各类信息与生产实践的同步性，实现对管理目标与生产技术指标的整体控制，提升生产管理水平。

2 实时优化技术的发展现状

（1）稳态实时优化技术。该技术主要由稳态检测、数据整顿、模型参数更新、优化计算和与APC 动态管控五个模块构成，稳态检测最典型特征是稳态与优化过程实时发生进行，该技术在运行期间需保证相应系统状态的稳定性。另外，和动态实时优化相比较，机理模型是本技术模型建设期间常用类型，该模式适用对象较为广泛，在大范围非线性问题优化处理领域体现出良好的应用效能。

（2）动态实时优化技术。稳态实时优化系统在运行期间，实时优化的运行周期要明显大于控制周期，其有部分系统过程参数变化快速，可能会对技术应用期间经济利润获得情况产生较明显的负面影响（见图1）。为解除以上现实问题，建议采用动态实时优化技术，该技术的运行机理是能在相同时间内同时发挥实时优化与优化控制性能。

3 实时优化技术在乙烯装置中的具体应用

（1）乙烯生产程序。在本文的研究分析中，拟定将稳态实时优化技术整合至具备顺序分离程序的乙烯装置设备内。在该设备现实运行期间，液化石油气、石脑油等生产材料被输送至裂解炉内，在高温作用下会形成裂解反应，为降低或规避裂解炉出口裂解气副反应情况的，可采用把裂解气迅速输送到急冷区中的措施，以实现良好的降温目标，经急冷区排出的气体经由五段离心压缩机后其压力将会提升至4.OMPa，是原始压力的十倍有余。继而裂解气被输送至相应的器皿中进行干燥处理后，输送至深冷分离单元内，裂解气在脱甲烷塔内实现分离，塔顶产物以甲烷为主，而塔釜物料经脱乙烷塔、脱丙烷塔与脱丁烷塔等装置设备后，分别获得C2、C3、C4的产物，而C2、C3对应的产物经过加氢处理后，精馏生成乙烯、丙烯产品。

（2）乙烯稳态实时优化问题。乙烯生产工艺是一个极为繁琐的过程，需要多种多变量优化的单元操作配合。且乙烯和其他石油化工产品生产存在较大差异，伴随时间的变化其优化操作点也发生相应改动，过程极为复杂，若仅依靠技术结合设计参与操作，通常难以获得最优的操作效果。

（3）实时优化技术的应用。首先建设模型。项目在运行期间应用Invensys的ROMeo軟件对数台裂解炉进行较周密的机理建模，具体是把SPYRO—Online（S-RTO）模块设为裂解反应的主要组件，并将其整合至裂解炉模型内，同时结合乙烯裂解工艺特征增设测量与控制关键点，将OPC协议和实时数据库PHD有效衔接，并把DCS测量数据传导至ROMeo软件内，这是动态化模拟测算目标实现的最有效措施之一。针对乙烯裂解炉反应的核心模块，拟定将其镶嵌于ROMeo软件内以实现与生产工艺有机整合。实时优化系统内最重要的部分是乙烯全装置机理模型的建设。本文将裂解炉机理模型研发为实例进行分析，结合裂解炉装置结构、工艺流程与优化方案等指标，可把裂解炉的主要工艺简化为功能设计图，继而结合功能设计图、实时操作数据与裂解炉设计参数等指标，构建裂解炉装置周密化的机理模型（见图2），应用多种生产工艺数据整理装置炉机理模型内的相关数据，强化其与乙烯现实生产工艺之间的相符性。其次，安设优化控制器。本项目运行期间决定在每一台裂解炉上安设3个优化控制器。可应用阶跃法实现对灵敏度的分析，通过调整各个裂解炉COT（+1℃）、稀释比（0.01）、进料流量（+1t/h）等参数，模拟测算出多种生产状况下装置的整体运行效率，探寻在设定的上下限防臭中的最佳参数，以提升装置的经济效益。最后，建设价格体系。这是体现出乙烯裂解装置整体生产效益的主要方法，拟定在长时间离线优化经验的基础上，建设符合乙烯上下游生产链条的价格体系。能够定期对乙烯装置产品进行价值拓展，在以上数据信息的协助下，指导实时优化控制系统的建设过程。

4 结语

乙烯我国重要的石化基础产业，对促进国民经济增值、石油化工产业及工业社会发展中发挥重要作用。结合本文内容，笔者发现乙烯装置实时优化系统的建设与应用，能够在不增加大型设备投资成本的基础上，有效发挥现有生产装置的运行潜能，促使增产、节能与降耗等目标的顺利实现，提升乙烯装置运行的安全性，协助生产企业获得更高的经济效益。