APC-Suite聚乙烯装置典型案例

2019-07-19

中国石化中原石油化工有限责任公司

中国石油化工股份有限公司茂名分公司


工艺流程简介

聚乙烯装置聚合单元通常由三个单元组成:原料精制单元、反应单元、脱气回收单元,其简要工艺流程如下:

乙烯、1-丁烯或1-己烯在催化剂作用下,在流化床反应器中聚合反应生成粉料树脂,并在高速反应气流下保持流化状态。催化剂和反应气体连续加入反应器,生成的聚合物通过出料系统撤出反应器,并经送树脂脱气设备脱除其中溶解和夹带的烃类,脱出的气体则通过回收气体压缩机返回反应器;反应热由外部冷却循环和冷凝器蒸发移走;失活后的粉料树脂送人造粒机进料螺杆输送器,经造粒机造粒,干燥后风送至掺混料仓;掺混后的产品通过风送至包装。


先进控制策略

聚乙烯装置先进控制系统主要实现如下的控制功能:

1、浓度控制器:通过对氢气浓度等关键工艺指标的稳定控制,实现聚乙烯产品质量的控制;浓度控制器目标值一般由质量控制器输出值给出,特殊情况下也可由操作人员手动设定,浓度控制器输出值为基础DCS回路的设定值;

2、质量控制器:建立以反应器中氢气乙烯比,丁烯乙烯比为操作变量,熔融指数、密度为被控变量的先进控制器,实现产品质量指标的平稳控制;

3、产量控制器:确保装置在平稳运行的情况下,实现聚合物产量的最大化;

4、自动牌号切换及配方管理系统:通过存储熔融指数、密度等产品质量指标及其他工艺控制点的信息,在牌号切换过程中,实现将这些工艺参数的设定值及其质量指标自动输出到相关的控制器,实现牌号切换的自动控制;

5、软测量和工艺计算:通过工艺计算和回归分析,建立聚乙烯熔融指数、密度、聚乙烯产量等工艺指标的软测量模型,准确判断装置的运行工况,为乙烯、氢气、丁烯和催化剂的优化控制提供参考依据,实现经济运行。


应用效果

聚乙烯装置实施先进控制系统后,取得了如下的控制效果:

1)提高装置的运行平稳性,关键被控变量标准偏差降低20%以上;

2)实现工艺方案牌号的自动切换;

3)提高装置处理量2%以上;

4)降低装置能耗1%以上;

5)先控系统投运率达到95%以上,提高装置的综合自动化控制水平,减少由于操作不当引起的非计划停车,降低操作人员劳动强度。

聚乙烯装置实施优化控制系统前后,部分关键工艺参数的控制效果对比如图所示。


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图1  反应器总压控制效果对比图


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图2  反应器温度控制效果对比图效益分析

通过对比乙烯装置先进控制系统投运前后的标定结果和统计数据,先进控制系统可以获得的效益如下:

1)降低装置能耗1.5%,提高装置产能2%;

2)聚乙烯装置投用牌号切换系统后,牌号切换过渡时间缩短2小时,减少过渡料的产生。


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