專(zhuān)利名稱：催化裂化裝置優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在不存在氫的情況下，烴油的催化裂化過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)。
催化裂化裝置是原油二次加工的重要裝置，其工藝過(guò)程的優(yōu)化控制是進(jìn)一步提高操作水平的重要手段。
煉油廠催化裂化過(guò)程的原料為原油中的重組分——臘油及減壓渣油，在催化劑的作用下，通過(guò)裂化反應(yīng)將油品中的重組分分裂成輕組分，轉(zhuǎn)化為氣體、汽油、輕柴油和焦炭，未轉(zhuǎn)化部分全部送回反應(yīng)器去再次參加反應(yīng)(稱回?zé)捰?。通常，催化裂化過(guò)程主要包括反應(yīng)、沉降、再生、分餾和吸收穩(wěn)定等步驟。進(jìn)料由噴嘴打入反應(yīng)器，與從再生器過(guò)來(lái)的高溫(700℃左右)催化劑混合后迅速氣化，氣化后的氣體夾帶催化劑沿反應(yīng)器(如提升管)上升，進(jìn)入沉降器，上升的同時(shí)完成吸熱的裂化反應(yīng)，反應(yīng)中產(chǎn)生的焦炭則復(fù)蓋在催化劑表面，使催化劑失去活性。反應(yīng)油氣在沉降器內(nèi)與催化劑分離，油氣進(jìn)入分餾塔，催化劑則入再生器燒焦。再生器是一流化床反應(yīng)器，底部進(jìn)主風(fēng)(空氣)，使催化劑流化，進(jìn)行燒焦反應(yīng)，即在氧的作用下燒去復(fù)蓋在催化劑表面上的焦炭，從而恢復(fù)催化劑的活性(故稱“再生”)。再生后的催化劑沿管線經(jīng)再生閥入提升管反應(yīng)器循環(huán)使用，而燒焦產(chǎn)生的熱量也由催化劑帶到提升管供裂化反應(yīng)用。反應(yīng)后的油氣在分餾塔分離，氣體及汽油從塔頂出去，經(jīng)冷卻后入粗汽油罐，再分離為氣體工藝上稱富氣)和液體(粗汽油)。富氣和粗汽油經(jīng)管線至穩(wěn)定吸收部分，分離出的輕柴油則直接由塔中抽出，油氣中未轉(zhuǎn)化部分(回?zé)捰?一部分從7層塔板流到回?zé)捰凸蓿徊糠?組成較重)落在塔底(稱塔底油漿)。粗汽油和富氣經(jīng)吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定吸收后，最終形成干氣、液化氣和穩(wěn)定汽油等產(chǎn)品。
已有的催化裂化操作控制方法有再生閥→反應(yīng)溫度(提升管出口溫度)自動(dòng)控制法、待生閥(從沉降器到再生器的催化劑管線上的控制閥)→沉降器料位自動(dòng)控制法、用塔底油漿抽出量調(diào)整再生器溫度法和用分餾塔回流來(lái)控制分餾塔溫度法等。并且提出一些離線調(diào)優(yōu)系統(tǒng)及在線微機(jī)監(jiān)控或優(yōu)化控制系統(tǒng)，例如多變量控制系統(tǒng)和模擬調(diào)優(yōu)系統(tǒng)等，秦瑞岐等在“我國(guó)催化裂化的計(jì)算機(jī)過(guò)程控制的發(fā)展”(石油煉制與化工，1994，25(5)1～12)中綜述了這些系統(tǒng)的特點(diǎn)，其核心是已有的這些催化裂化控制及調(diào)優(yōu)方案是以控制反應(yīng)溫度為主。但事實(shí)上，由于催化裂化是一反應(yīng)過(guò)程，對(duì)全裝置操作及產(chǎn)品分布影響最大的是反應(yīng)深度。反應(yīng)溫度受各種因素影響，并不能完全代表反應(yīng)深度，因此用溫度調(diào)優(yōu)實(shí)際上是一種間接方法，效果也就不大理想。為解決這一問(wèn)題，袁璞等(石油煉制，1992(9)23～27)提出一種反應(yīng)熱控制方案，它改變了原有的反應(yīng)溫度控制方法，即再生閥不再直接控制溫度，而是控制反應(yīng)熱，具體方法是將提升管各段溫度及再生閥流通特性送到計(jì)算機(jī)，根據(jù)一定的方法計(jì)算出反應(yīng)熱，作為再生閥控制器的輸入，再根據(jù)預(yù)估控制算法計(jì)算控制器輸出，調(diào)整再生閥開(kāi)度使反應(yīng)熱平穩(wěn)。雖然，在原料性質(zhì)一定的條件下，反應(yīng)熱可作為反應(yīng)深度的一種度量，但是，因?yàn)榉磻?yīng)熱本身與原料性質(zhì)關(guān)聯(lián)，因此此方案不適合原料性質(zhì)變化頻繁的裝置。同時(shí)因反應(yīng)熱不可測(cè)，也比較抽象，故此方案的實(shí)施難度較大。
本發(fā)明的目的在于提供催化裂化裝置一種以產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為主要調(diào)控量的閉環(huán)調(diào)優(yōu)控制系統(tǒng)。
催化裂化裝置通常包括控制閥、反應(yīng)再生系統(tǒng)、分餾系統(tǒng)、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)和各系統(tǒng)的有關(guān)測(cè)量裝置以及催化裂化裝置的控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供的即為一種催化裂化裝置的優(yōu)化控制系統(tǒng)。
本發(fā)明包括按照催化裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)的溫度信號(hào)、進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的催化劑流量測(cè)算信號(hào)和進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的總進(jìn)料流量的測(cè)量信號(hào)而輸出表征催化裂化原料性質(zhì)的特征數(shù)的原料性質(zhì)觀測(cè)裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置B)，裝置B的輸入端接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)(包括反應(yīng)器、再生器、反應(yīng)器的進(jìn)料系統(tǒng))的測(cè)量裝置的輸出端；按照催化裂化反應(yīng)器的溫度、壓力及設(shè)置在再生器到反應(yīng)器的催化劑流動(dòng)管道上的控制閥(以下簡(jiǎn)稱再生閥)閥位的測(cè)量信號(hào)、進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量的測(cè)量信號(hào)、催化裂化裝置分餾系統(tǒng)(包括分餾塔、回?zé)捰头e存和抽出裝置、粗汽油罐和柴油氣提裝置)的流量、液位測(cè)量信號(hào)以及裝置B輸出的原料性質(zhì)特征數(shù)而輸出催化裂化反應(yīng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率(以下簡(jiǎn)稱產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率)的測(cè)算值和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估值的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A)，裝置A的輸入端分別接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、分餾系統(tǒng)的測(cè)量裝置輸出端和裝置B的輸出端；按照催化裂化裝置分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的產(chǎn)品流量測(cè)量信號(hào)及進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)而輸出優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算值的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置C)，裝置C的輸入端分別接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、催化裂化裝置分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)測(cè)量裝置的輸出端；按照裝置A輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)、裝置B輸出的原料性質(zhì)特征數(shù)和裝置C輸出的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算信號(hào)以及設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)而輸出在一定原料條件下的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定值(以下簡(jiǎn)稱設(shè)定值)的優(yōu)化裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置D)，裝置D的輸入端分別接裝置A的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)輸出端、裝置B的原料性質(zhì)特征數(shù)輸出端及裝置C的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算信號(hào)輸出端；按照將裝置A輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估值做為測(cè)量值和將裝置D輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定值做為設(shè)定值來(lái)確定偏差，并以此輸出使偏差消除的再生閥閥位控制信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率閉環(huán)控制器(以下簡(jiǎn)稱控制器)，控制器的輸入端的測(cè)量(PV)端接裝置A的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估信號(hào)的輸出端，控制器輸入端的設(shè)定(SV)端接裝置D的輸出端，控制器的輸出端輸出再生閥閥位控制信號(hào)到再生閥，從而調(diào)整再生閥閥位，改變進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的催化劑流量，最終消除測(cè)量值與設(shè)定值之間的偏差。
裝置A可包括按照進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的回?zé)捰?包括回?zé)捰蜐{)流量和新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)而輸出回?zé)挶刃盘?hào)的測(cè)算裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A1)，裝置A1的輸入端分別接進(jìn)裝置A的催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和催化裂化裝置分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端；按照進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)、分餾系統(tǒng)中回?zé)捰头e存和抽出裝置及分餾塔底的液位、抽出量流量測(cè)量信號(hào)或分餾塔的分離產(chǎn)品的流量測(cè)量信號(hào)或按照進(jìn)分餾塔的油氣采樣分析信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A2)，裝置A2的輸入端分別接進(jìn)裝置A的分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置的輸出端；按照催化裂化裝置反應(yīng)器溫度、壓力測(cè)量信號(hào)、再生閥閥位測(cè)量信號(hào)和裝置A1、裝置B的輸出信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A3)，裝置A3的輸入端分別接進(jìn)裝置A的催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、裝置B的輸出端和裝置A1的輸出端；按照裝置A2的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)和裝置A3的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估校正信號(hào)的校正裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A4)，裝置A4的輸入端接裝置A2、A3的輸出端；一個(gè)加法器，加法器輸入端分別接裝置A3輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)和裝置A4輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估校正信號(hào)，加法器輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估信號(hào)至控制器測(cè)量(PV)端；裝置A2輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的測(cè)算信號(hào)接裝置D的輸入端。
實(shí)際上，再生閥、控制器、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(即裝置A)和優(yōu)化裝置(即裝置D)組成整個(gè)催化裂化裝置反應(yīng)深度的控制裝置，它提供了以催化裂化產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為主要調(diào)控量的催化裂化裝置的閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)和優(yōu)化方法，其核心包括一個(gè)原料性質(zhì)觀測(cè)計(jì)算體系、一個(gè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算及預(yù)估體系，一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算及產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定體系和一個(gè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的閉環(huán)控制器。本發(fā)明改變了以往再生閥控制反應(yīng)溫度或反應(yīng)熱的操作方式，而使再生閥直接控制催化裂化反應(yīng)的反應(yīng)深度，從根本上改進(jìn)了催化裂化裝置的工藝操作。
眾所周知，催化裂化裝置的閉壞優(yōu)化控制是一難度極大的工作。催化裂化的操作指標(biāo)主要有輕收、液收、粗汽油干點(diǎn)和柴油95％凝固點(diǎn)，前兩個(gè)指標(biāo)直接關(guān)系到裝置的經(jīng)濟(jì)效益，而后一個(gè)指標(biāo)關(guān)系到油品的質(zhì)量，尤其是粗汽油干點(diǎn)還直接影響到汽油產(chǎn)量的穩(wěn)定。而轉(zhuǎn)化率(即反應(yīng)深度)的大小直接影響反應(yīng)成品的分布，反應(yīng)深度對(duì)全裝置的操作有著決定性的影響，也就是說(shuō)，本發(fā)明改變以往常規(guī)控制反應(yīng)溫度為控制轉(zhuǎn)化率是抓住了整個(gè)操作的關(guān)鍵。率實(shí)上溫度主要反映了熱平衡，且受多種因素影響(這也是一種不得已的選擇，因?yàn)闊o(wú)轉(zhuǎn)化率測(cè)算與預(yù)估手段時(shí)，在可測(cè)量中，反應(yīng)溫度是最能反映反應(yīng)深度的量)，并不能完全反映反應(yīng)深度。催化裂化雖是一個(gè)多變量互相影響的復(fù)雜系統(tǒng)，但反應(yīng)深度對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)(如反應(yīng)、再生、分餾、穩(wěn)定吸收)的影響是最大的?？刂品磻?yīng)深度平穩(wěn)，也使全裝置容易達(dá)到平穩(wěn)。其次，本發(fā)明增加了原料性質(zhì)在線觀測(cè)系統(tǒng)，使原來(lái)不可測(cè)的原料性質(zhì)可以引入在線觀測(cè)及調(diào)優(yōu)方法，從而實(shí)現(xiàn)在線閉環(huán)調(diào)優(yōu)，提高了自動(dòng)化程度，基本上無(wú)需操作工干預(yù)，操作、維護(hù)更加容易進(jìn)行。另外，采用轉(zhuǎn)化率控制，雖然溫度有些波動(dòng)，但汽油干點(diǎn)及分餾塔卻很平穩(wěn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善了控制器對(duì)原料性質(zhì)的變化適應(yīng)能力。同時(shí)，由于優(yōu)化系統(tǒng)本身有一完整的故障診斷系統(tǒng)及一系列安全保障措施，故當(dāng)裝置出現(xiàn)意外情況，如儀表失靈、上位機(jī)突然斷電等，均能及時(shí)地切換為下位機(jī)的常規(guī)控制，保證安全。而且由于預(yù)估準(zhǔn)確，控制器調(diào)整適當(dāng)，裝置的控制性能良好，抗干擾能力強(qiáng)，輕油收率增加，質(zhì)量穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)框圖。
以下結(jié)合一種實(shí)施方案及其控制過(guò)程對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1所示，催化裂化裝置(S)的反應(yīng)再生系統(tǒng)(S1)的測(cè)量裝置(S10)輸出端分別接至優(yōu)化控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(A)、原料性質(zhì)觀測(cè)裝置(B)和目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(C)。催化裂化裝置(S)的分餾系統(tǒng)(S2)的測(cè)量裝置(S20)輸出端分別接至轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(A)和目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(C)。催化裂化裝置(S)的吸收穩(wěn)定系統(tǒng)(S3)的測(cè)量裝置(S30)輸出端接至目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(C)。轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(A)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)輸出、原料性質(zhì)觀測(cè)裝置(B)的原料性質(zhì)特征數(shù)輸出、目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(C)的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算信號(hào)輸出以及系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)接至優(yōu)化裝置(D)。原料性質(zhì)觀測(cè)裝置(B)的原料性質(zhì)特征數(shù)輸出還接至轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(A)。轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(A)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估值信號(hào)輸出接控制器(E)輸入端的測(cè)量(PV)端，優(yōu)化裝置(D)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定值輸出接控制器(E)輸入端的設(shè)定(SV)端，控制器(E)的輸出端輸出再生閥閥位控制信號(hào)至再生閥(S4)，由此形成一個(gè)閉環(huán)，再生閥閥位的調(diào)整改變了進(jìn)反應(yīng)器的催化劑流量，最終消除測(cè)量值與設(shè)定值之間的偏差?？刂破骺刹捎肞ID控制器。
如圖2所示，優(yōu)化控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置可由測(cè)算裝置A1、A2，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估裝置A3，校正裝置A4，加法器A5組成。由催化裂化裝置的分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置(S20)的輸出接至裝置A1；由催化裂化裝置的反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置(S10)的輸出接至裝置A1、A2、A3；由裝置B的輸出接至裝置A3。裝置A2輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算值信號(hào)輸出接至裝置D和校正裝置A4。裝置A1輸出的回?zé)挶冉又裂b置A3，裝置A3的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)輸出至校正裝置A4和加法器A5的輸入端，校正裝置A4的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估校正信號(hào)輸出至加法器A5的另一輸入端。加法器A5輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估信號(hào)接至控制器E的測(cè)量(PV)端。
裝置B可按下述方法構(gòu)成將催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)(1)的溫度分布測(cè)量信號(hào)、進(jìn)催化裂化反應(yīng)器的催化劑流量測(cè)算信號(hào)和總進(jìn)料流量測(cè)量信號(hào)送入裝置B，并按下述方程輸出原料性質(zhì)特征數(shù)YX(t)＝F(β(t)，ΔTra(t)，Tra(t))其中，YX(t)為t時(shí)刻的表征原料性質(zhì)的特征數(shù)，β(t)為t時(shí)刻進(jìn)反應(yīng)器的催化劑流量與總進(jìn)料流量的比，其中進(jìn)反應(yīng)器的催化劑流量由專(zhuān)門(mén)的軟測(cè)量裝置測(cè)算。若無(wú)此裝置，則可按工藝上常用的方法，根據(jù)再生器溫度分布信號(hào)和再生器熱平衡方程估算，也可根據(jù)再生閥流通特性估算。ΔTra(t)和Tra(t)分別為t時(shí)刻的反應(yīng)器溫度差信號(hào)和溫度信號(hào)。F是一非線性函數(shù)，其具體形式可按反應(yīng)器的反應(yīng)方程推得，或按非線性函數(shù)逼近方法，采用各種非線性函數(shù)形式組成。
在有條件的情況下，也可利用在線分析儀表實(shí)時(shí)在線測(cè)量原料組成。
裝置A可按圖2實(shí)現(xiàn)具體方法是將催化裂化反應(yīng)器的溫度、壓力測(cè)量信號(hào)、新鮮原料流量信號(hào)和再生閥閥位測(cè)量信號(hào)，裝置B的輸出信號(hào)，分餾系統(tǒng)的回?zé)捰统槌龊头e存裝置的液位、抽出量流量測(cè)量信號(hào)、分餾塔底液位、抽出量流量測(cè)量信號(hào)等分餾系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)送入裝置A的輸入端。其中裝置A2測(cè)算催化裂化產(chǎn)品的實(shí)際轉(zhuǎn)化率，方法之一是首先按下式估算t時(shí)刻的催化裂化裝置的實(shí)際回?zé)捰涂偭縃(t)＝F1(t)＋F2(t)＋f1(Δh1(t))＋f2(Δh2(t))其中，F(xiàn)1(t)為從回?zé)捰头e存裝置抽出的回?zé)捰土髁?，F(xiàn)2(t)為從分餾塔底抽出的油漿流量，f1(Δh1(t))和f2(Δh2(t))分別為與回?zé)捰头e存裝置液位變化(Δh1)及分餾塔底液位變化(Δh2)有關(guān)的回?zé)捰图坝蜐{的動(dòng)態(tài)積蓄量。
然后，可按下式估算t時(shí)刻的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率CON(t)＝(1－H(t)/FO(t)×100％或CON(t)＝(1－H(t)/FO(t)＋F1(t)＋F2(t)×100％其中FO(t)為進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料量流量。
裝置A2輸出的產(chǎn)品實(shí)際轉(zhuǎn)化率CON(t)也可按照分餾系統(tǒng)分離的反應(yīng)產(chǎn)品量(粗汽油量、柴油量、富氣量)測(cè)算或直接用在線分析儀表測(cè)量。
在裝置A1中，按下式測(cè)算回?zé)挶萊(t)＝(F1(t)＋F2(t))/(FO(t)＋F1(t)＋F2(t))裝置A3是一預(yù)估器，可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或預(yù)估模型構(gòu)造，將裝置B、裝置A1的輸出及催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力及再生閥閥位信號(hào)送到A3的輸入端，則在裝置A3的輸出端可實(shí)時(shí)輸出預(yù)估的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率CONP(t)。將裝置A3的輸出CONP(t)及裝置A2的輸出CON(t)送入裝置A4并存儲(chǔ)，可按下式輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)校正值ΔCONP(t)＝OON(t)－CONP(t－τ)其中τ為裝置A2輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算的滯后時(shí)間。
將裝置A4輸出值與裝置A3輸出送入加法器A5做“和”的運(yùn)算后，便為裝置A的總輸出，將其送入控制器的測(cè)量端，做為控制器的測(cè)量值(PV值)。
將分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出的分餾系統(tǒng)分離產(chǎn)品流量信號(hào)和吸收穩(wěn)定系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出的催化裂化最終產(chǎn)品流量信號(hào)、進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)送到裝置C中，在裝置C中，可按分餾塔的分高產(chǎn)品粗汽油、富氣、柴油等量分別測(cè)算目標(biāo)產(chǎn)率J(t)，也可按工藝習(xí)慣，按吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的最終產(chǎn)品穩(wěn)定汽油、液化氣、輕柴油、干氣等測(cè)算目標(biāo)產(chǎn)率。產(chǎn)率按下式測(cè)算J(t)＝(C(t)/FO(t))×100％其中C(t)為按優(yōu)化目標(biāo)選定的產(chǎn)品流量，有汽油、輕油(汽油＋柴油)、液收(汽油＋柴油＋液化氣)等多種，F(xiàn)O(t)為新鮮原料流量。
將裝置B的輸出YX(t)、裝置A中的裝置A2的輸出CON(t)，優(yōu)化目標(biāo)J及由裝置D輸出的目標(biāo)產(chǎn)率值J(t)送入優(yōu)化裝置的輸入端，優(yōu)化裝置可按照神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，也可按照根據(jù)催化裂化過(guò)程穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型推出的優(yōu)化模型構(gòu)造，在裝置的輸出端輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的優(yōu)化設(shè)定值CONS(t)，將此優(yōu)化設(shè)定值送入產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率控制器的設(shè)定端，做為控制器的設(shè)定值(SV值)，控制器輸出由催化裂化裝置的再生器到反應(yīng)器的催化劑流動(dòng)管道上的控制閥(再生閥)的閥位信號(hào)。即通過(guò)控制再生閥閥位來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)提升管反應(yīng)器的催化劑量，達(dá)到控制產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率(即反應(yīng)深度)平衡的目的?？刂破骺刹捎贸Ｓ玫腜ID控制器，并可采用自適應(yīng)算法實(shí)時(shí)校正控制器的參數(shù)，使控制性能達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)?？刂飘a(chǎn)品轉(zhuǎn)化率平衡，從而達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)。
上述實(shí)施方案中的各測(cè)量信號(hào)的采集和濾波以及各觀測(cè)、測(cè)算裝置、預(yù)估裝置、校正裝置及控制器可通過(guò)集散控制系統(tǒng)(DCS)及其上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可通過(guò)單片微機(jī)、電子儀表及電子電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.催化裂化裝置優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于包括1).按照催化裂化裝置反應(yīng)系統(tǒng)的溫度信號(hào)、進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的催化劑流量測(cè)算信號(hào)和進(jìn)催化裂化裝置反應(yīng)器的總進(jìn)料流量的測(cè)量信號(hào)而輸出表征催化裂化原料性質(zhì)的特征數(shù)的原料性質(zhì)觀測(cè)裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置B)，裝置B的輸入端接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)的測(cè)量裝置的輸出端；2).按照催化裂化反應(yīng)器的溫度、壓力及設(shè)置在再生器到反應(yīng)器的催化劑流動(dòng)管道上的控制閥(以下簡(jiǎn)稱再生閥)閥位的測(cè)量信號(hào)、進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量的測(cè)量信號(hào)、催化裂化裝置分4系統(tǒng)的流量、液位測(cè)量信號(hào)以及裝置B輸出的原料性質(zhì)特征數(shù)而輸出催化裂化反應(yīng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率(以下簡(jiǎn)稱產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率)的測(cè)算值和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估值的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A)，裝置A的輸入端分別接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、分餾系統(tǒng)的測(cè)量裝置輸出端和裝置B的輸出端；3).按照催化裂化裝置分餾、吸收穩(wěn)定系統(tǒng)的產(chǎn)品流量測(cè)量信號(hào)及進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)而輸出優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算值的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置C)，裝置C的輸入端分別接催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、催化裂化裝置分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和催化裂化裝置吸收穩(wěn)定系統(tǒng)測(cè)量裝置的輸出端；4).按照裝置A輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)、裝置B輸出的原料性質(zhì)特征數(shù)和裝置C輸出的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算信號(hào)以及由工藝技術(shù)人員設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)而輸出在一定原料條件下的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定值(以下簡(jiǎn)稱設(shè)定值)的優(yōu)化裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置D)，裝置D的輸入端分別接裝置A的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)輸出端、裝置B的原料性質(zhì)特征數(shù)輸出端及裝置C的目標(biāo)產(chǎn)率測(cè)算信號(hào)輸出端；5).按照將裝置A輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率觀測(cè)預(yù)估值做為測(cè)量值和將裝置D輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率優(yōu)化設(shè)定值做為設(shè)定值來(lái)確定偏差，并以此輸出使偏差消除的再生閥閥位控制信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率閉環(huán)控制器(以下簡(jiǎn)稱控制器)，控制器的輸入端的測(cè)量(PV)端接裝置A的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估信號(hào)的輸出端，控制器輸入端的設(shè)定(SV)端接裝置D的輸出端，控制器的輸出端輸出再生閥閥位控制信號(hào)到再生閥。
2.如權(quán)利要求1所述的催化裂化裝置優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的裝置A包括1).按照進(jìn)催化裂化反應(yīng)器的回?zé)捰土髁亢托迈r原料流量測(cè)量信號(hào)而輸出回?zé)挶刃盘?hào)的測(cè)量裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A1)，裝置A1的輸入端分別接進(jìn)裝置A的催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和催化裂化裝置分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端；2).按照進(jìn)反應(yīng)器的新鮮原料流量測(cè)量信號(hào)、分餾系統(tǒng)中回?zé)捰头e存和抽出裝置及分餾塔底的液位、抽出量流量測(cè)量信號(hào)或分餾塔的分離產(chǎn)品的流量測(cè)量信號(hào)或按照進(jìn)分餾塔的油氣采樣分析信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)量信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)量裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A2)，裝置A2的輸入端分別接進(jìn)裝置A的分餾系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端和反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置的輸出端；3).按照催化裂化反應(yīng)器溫度、壓力測(cè)量信號(hào)、再生閥閥位測(cè)量信號(hào)和裝置A1、裝置B的輸出信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A3)，裝置A3的輸入端分別接進(jìn)裝置A的催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)測(cè)量裝置輸出端、裝置B的輸出端和裝置A1的輸出端；4).按照裝置A2的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算信號(hào)和裝置A3的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)而輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估校正信號(hào)的校正裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置A4)，裝置A4的輸入端接裝置A2、A3的輸出端；5).一個(gè)加法器，加法器的輸入端分別接裝置A3輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估信號(hào)和裝置A4輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率預(yù)估校正信號(hào)，加法器輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估信號(hào)至控制器的測(cè)量(PV)端；6).裝置A2輸出的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率的測(cè)算信號(hào)接裝置D的輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的催化裂化裝置優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的控制器采用PID控制器。
全文摘要
涉及催化裂化過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括按催化裂化裝置的溫度、壓力、液位、流量和優(yōu)化目標(biāo)值等參數(shù)而分別輸出產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率測(cè)算值和實(shí)時(shí)觀測(cè)預(yù)估值的裝置、輸出表征原料性質(zhì)的特征數(shù)的裝置、輸出目標(biāo)產(chǎn)率值的裝置、輸出轉(zhuǎn)化率優(yōu)化值的裝置及按測(cè)量值和設(shè)定值確定其偏差的控制器，形成以轉(zhuǎn)化率為主要調(diào)控量的兩級(jí)閉環(huán)調(diào)優(yōu)控制系統(tǒng)，改變以往再生閥控制反應(yīng)溫度或反應(yīng)熱的方法。輕油收率高、抗干擾能力強(qiáng)，控制性能穩(wěn)定，質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C10G11/00GK1128285SQ9511592
公開(kāi)日1996年8月7日 申請(qǐng)日期1995年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月21日
發(fā)明者江青茵 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué), 北京西城誠(chéng)信工業(yè)控制技術(shù)公司