自动切换及烧焦APC技术在乙烯装置裂解炉的应用

王培歌

(中韩(武汉)石油化工有限公司发展技术部,湖北 武汉 430082)

中韩(武汉)石化公司乙烯装置,原设计装置规模为80万t/a乙烯,采用基于国产化的CBL技术,共八台12万t/a乙烯裂解炉。其中一台CBL-R循环气体裂解炉H-001(简称乙烷炉),设计裂解原料为乙烷,实际操作原料为装置自产的循环乙烷和丙烷,以及来自武汉石化炼厂的LPG和C3的混合物;5台轻液体原料CBL-Ⅴ型裂解炉H-002/003,006～008(简称轻油炉),设计裂解原料为石脑油(NAP),其中H-002/003可以在气体炉H-001清焦时作为气体原料的备用炉,H-002/003也可以单独裂解LPG和轻烃;2台重液体原料CBL-Ⅴ型裂解炉H-004/005(简称重油炉),设计裂解原料为加氢尾油(HVGO)和石脑油。

2018年,增加一台基于国产化CBL技术的双炉膛乙烯裂解炉H-009。设计公称能力为14万t/a,设计主要裂解原料为LPG,同时可裂解石脑油和装置的循环乙丙烷。

1 裂解炉自动切换及烧焦APC简介

2017年和2019年,中韩(武汉)石化公司与韩国Sayplant公司合作,在乙烯装置H-001～008和H-009裂解炉,引入自动投料和烧焦先进过程控制(APC)系统。

1.1 自动切换及烧焦APC功能

该系统具备五个功能,实现自动操作:1)裂解炉自动切换操作;2)裂解炉总体负荷自动分配;3)裂解炉自动烧焦;4)裂解炉COT自动升降;5)裂解炉COT先进控制。

1.2 自动切换及烧焦APC主要结构流程

1.2.1 结构图

自动切换及烧焦APC主要结构流程如图1所示。

图1 主要结构流程

把PSOS(Profit Suite Operator Station)设置于操作员站,操作员用来管理、运行APC。

1.2.2 构建过程模型

1)预测试(Pre-Step Test):了解工艺,检查回路,正式测试之前的预测试。

2)基本设计:定义操作变量(MV),受控变量(CV),干扰变量(DV)以及设定控制指标。

3)工厂测试(Plant Test):通过MV/DV步骤测试,导出其与CV的数据关系。

4)详细设计:建模及模拟。

1.2.3 在Profit Controller(Suite)中建模及启动程序

1)PDS(Profit Design Studio):建模及模拟,以模型为基础构建控制器。

2)PSRS(Profit Suite Runtime Studio):为了在EPKS中驱动控制器,需构建相关控制器的URT平台。

3)URT资源管理器:完成URT平台的具体项目内容的设置。

1.2.4 自动控制的启动和运行画面

提供各类显示画面,开关以及设置更改等,来确认APC状态,操作员参照PSOS画面运行APC。

2 裂解炉自动切换及烧焦APC应用

裂解炉投料及烧焦APC投用后,在不同原料(循环乙烷炉、石脑油、轻烃、加氢尾油)、不同炉型(H-001～009)情况下分别投用,在上述五个功能运行良好,如表1所示。

表1 裂解炉运行情况

该APC各个功能,在不同原料和不同炉型情况下,确认事项和投用步骤基本相似,下面以H-006(石脑油炉)为例,简述该APC投用确认事项及投用结果。

2.1 功能1 Switch自动切换(以H-004投料,H-006退料为例)

2.1.1 确认事项

功能1确认事项见表2。

表2 功能1确认事项

2.1.2 操作条件确认

功能1操作条件确认见表3。

表3 功能1操作条件确认

2.1.3 结果

功能1操作结果见表4。

表4 功能1操作结果

2.2 功能2 负荷自动调整

2.2.1 确认事项

功能2确认事项见表5。

表5 功能2确认事项

2.2.2 操作条件

功能2操作条件见表6。

表6 功能2操作条件

2.2.3 结果

功能2操作结果见表7。

表7 功能2操作结果

2.3 功能3自动烧焦

2.3.1 确认事项

功能3确认事项见表8。

表8 功能3确认事项

2.3.2 操作条件

功能3操作条件见表9、10。

表9 功能3操作条件

表10 功能3操作条件

2.3.3 结果

功能3操作结果见表11。

表11 功能3操作结果

2.4 功能4 COT自动上升/下降

2.4.1 确认事项

功能4确认事项见表12。

表12 功能4确认事项

2.4.2 操作条件

功能4操作条件见表13。

表13 功能4操作条件

2.4.3 结果

功能4操作结果见表14。

表14 功能4操作结果

2.5 功能5 COT先进控制

2.5.1 确认事项

功能5确认事项见表15。

表15 功能5确认事项

2.5.2 结果

功能5操作结果见表16。

表16 功能5操作结果

3 结论

乙烯装置裂解炉引入自动切换和烧焦APC后,在不同原料、不同炉型情况下,在切换、烧焦、原料分配、COT升降、优化控制等5个方面运行良好,实现了自动化,优化了裂解炉操作,将系统波动降至最低,减少了物料浪费和能源消耗。