APC-Suite聚丙烯裝置典型案例

2019-07-19

中國石化工鎮海煉化分公司

中國石化天津分公司

中國石化湛江東興石油化工有限公司


工藝流程簡介

第二代環管法聚丙烯生產工藝由一條聚合生產線(液相聚合部分用兩組環管反應器),一條造粒生產線和兩條包裝線構成,共包含八個工段,分別為:

100工段:催化劑和助催化劑的配置及計量;

200工段:本體聚合;

300工段:聚合物脫氣及丙烯回收;

500工段:聚合物的汽蒸與干燥;

600工段:排放系統、廢油處理和工藝輔助設施;

700工段:丙烯精制、氫氣壓縮;

800工段:添加劑加至擠壓機及擠出單元;

900工段:產品均化及包裝垛單元。


先進控制策略

聚丙烯裝置先進控制系統主要實現如下的控制功能:

1、 濃度控制器:通過對環管密度、氫氣濃度等關鍵工藝指標的穩定控制,實現對聚丙烯產品質量的控制;濃度控制器目標值一般由質量控制器輸出值給出,特殊情況下也可由操作人員手動設定,濃度控制器輸出值為基礎DCS回路的設定值;

2、 質量控制器:建立以進第一環管反應器與第二環管反應器丙烯中氫氣含量、給電子體流率及丙烯流率比為操作變量,第一環管反應器熔融指數、第二環管反應器熔融指數和等規度為被控變量,催化劑流率為干擾變量的先進控制器,實現產品質量指標的平穩控制;

3、產量控制器:確保裝置在平穩運行的情況下,實現聚合物產量的最大化;

4、自動牌號切換及配方管理系統:通過存儲熔融指數、等規度等產品質量指標及其他工藝控制點信息,在牌號切換過程中,實現將這些工藝參數的設定值及其質量指標自動輸出至相關控制器,實現牌號切換的自動控制;

5、軟測量和工藝計算:通過工藝計算和回歸分析,建立聚丙烯熔融指數、等規度、聚丙烯產量等關鍵工藝指標的軟測量模型,準確判斷裝置的運行工況,為丙烯、氫氣、催化劑的優化控制提供參考依據,實現經濟運行。


應用效果

聚丙烯裝置實施先進控制系統后,取得了如下的控制效果:

1)提高裝置的運行平穩性,關鍵被控變量的標準差降低20%以上;

2)實現牌號生產的自動切換,牌號切換過渡時間縮短25%以上,保證牌號切換過程的穩定性和一致性;

3)先進控制系統的投運率達到95%以上,提高了裝置的綜合自動化控制水平,減少了人為干擾和操作失誤,降低了操作人員勞動強度;

4)開發聚丙烯裝置的經濟性能分析與優化模塊,分析并估算生產工況的動態消耗分布,提供裝置生產成本動態變化信息,輔助管理人員優化生產方案,實現裝置的節能降耗,噸產品的能耗降低1.5%以上。

聚丙烯裝置實施優化控制系統前后,部分關鍵工藝參數的控制效果對比如圖所示:


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圖1  第一環管反應器環管密度控制效果對比圖


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圖2  第一環管反應器氫氣濃度控制效果對比圖效益分析

通過對比聚丙烯裝置先進控制系統投運前后的標定結果和統計數據,先進控制系統可以獲得的效益如下:

1) 聚丙烯裝置投用先進控制系統后,裝置穩定性得到提升,能耗降低1.5%;

2) 聚丙烯裝置投用牌號切換系統后,縮短牌號切換過渡時間2小時,減少過渡料的產生。


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