在精馏塔中最困难的是组分控制。组分控制的特性导致使用PID策略很难奏效。组分控制的独特特性,包括:
组分检测仪表分析周期一般都比较长,15分钟很常见,我见过最长的达到120分钟;
很多高精度分离的精馏塔,组分响应比较缓慢一两个小时也常见。
大纯滞后大时间常数的精馏塔组分控制,PID策略就鞭长莫及了。精馏塔往往既要保证控制指标又要进行能量优化,这种多变量被控对象,不同自由度情况下的优化+控制也是PID不具备的能力。为此航空航天界开发了现代控制理论,过程控制界则提出了模型预测控制。
在丁二烯装置的后洗塔,使用塔顶采出12FC11051控制塔顶的顺丁烯含量12AI11006A。顺丁烯含量受到前面主洗塔、精馏塔以及物料的影响波动比较大。这类问题即使使用先进控制也是非常难解决的。这套装置在十几年前就实施了APC,但是这个问题一直没有解决,最近我们取得了突破性进展。

图 41‑1 后洗塔流程
图 41‑2中红色竖线右边是改进后的性能,左边是之前APC的性能。后洗塔的顺丁烯分析仪(绿色)分析周期30分钟。主洗塔的13丁二烯(粉色)本来是个DV,在控制改进后操纵变量的变化更加快速但是幅度变小。可以看到控制性能明显改变,我本来以为是主洗塔特性或者原料改变了,但是这是30天的趋势,最近一直连续生产原料和设备都没有变化。这个改善也出乎我的意料。
认识到您的装置性能还不够理想,需要下决心解决是工作成功的一个大前提。不管装置有什么问题,总是要不断的想办法解决,持续改善。“只要思想不滑坡,办法总比问题多”。
APC控制变量特别是国外给的APC控制控制变量不会有大的问题。关键是自己要设计一个和装置情况匹配的控制策略,同一个方案不同的人会做出不同的效果。同一套装置会有不同的控制策略。这是考验您综合能力的地方。
整个系统策略的关键改变是发挥前馈的作用,当主洗塔13丁二烯变化时,后洗塔的采出马上动作进行抵消。前馈作用克服了后洗塔的干扰,整个系统响应及时然后后洗塔的产品指标也得到了改善。产品质量改进的同时主洗塔13丁二烯平均含量降低意味着产品损失的减少,也就是平稳后精馏的分离效果也改善了。
真香!怎么会有这么明显的改善,和改进前比较我只是修改了一个DV模型。精馏塔组分控制只能靠先进控制了,格物致知多花点心思在装置上总会有突破的。

图41‑2 控制性能(棕色MV,绿色顺丁烯、粉色13丁二烯)
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