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小颗粒油页岩干馏炼油先进过程控制系统平台应用技术

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成果主要完成人

杨 勇、钱增福、闫玉麟、辛 海、王 珂、王笃鹏、王冰心、胡志勇

项目概况

小颗粒油页岩干馏炼油工艺是复杂的热解过程,该过程是以控制小颗粒干馏炉干馏温度为核心目标,干馏温度直接决定油页岩干馏的产油率。控制温度高于干馏温度,油页岩中的油母质过度热解,气体收率升高,烃液体收率下降,产油率下降。控制温度低于干馏温度,油母质热解不完全,气体和液体收率都下降,没有热解的油母质进入燃烧区,容易发生生产安全事故。干馏温度的控制过程十分繁琐,受油页岩品位、粒度、燃烧风量和热灰渣循环量等诸多因素的影响。原设计使用DCS控制系统,每个闭环自动控制回路只能实现控制变量一对一调整,无法实现控制变量多对多联合控制。又因为小颗粒干馏炉存在较大的热惯性,控制起来会有很大的滞后性,往往对某个控制变量进行调整后,要经过几个小时才会显现控制效果。由于每个班组、每个操作员对控制变量调整的水平存在差异,无法靠人工实现最佳控制目标。 先进过程控制系统平台(APC,Advanced Process Control)采用以多变量MPC(模型预测控制)为核心模块,Decoupling (解耦控制),Fuzzy(模糊控制)以及Expert(专家控制)等一系列算法为辅助系统,用以解决上述问题。APC利用MPC可以预测装置的变化,提前调节多个相关的操作变量,使装置达到稳定运行;利用Expert可以计算优化控制方案,使装置处于最优操作点附近运行,从而最大限度地提高产油率、降低消耗,增加经济效益。 未投用APC之前,小颗粒油页岩干馏炼油装置年产油约3.85万吨。2021年投用APC后,小颗粒油页岩干馏炼油装置产油4.11万吨,年增产0.26万吨,按照吨油4000元成本计算,全年增收2600×0.4=1040(万元)。实施该项改造费用约680万元,8个月可收回投资成本。 下一步要继续深化APC系统与物联网、大数据和人工智能等信息技术的融合,优化控制流程、提高智能化水平。APC在ATP装置中的应用,提高系统自动化程度,降低岗位人员工作量,并取代传统人工统计和控制方法,确保数据真实可靠,避免因人工统计数据出现误差对系统运行造成障碍,优化工艺过程的自动化水平。