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APC-Suite聚丙烯装置典型案例

2019-07-19

中国石化工镇海炼化分公司

中国石化天津分公司

中国石化湛江东兴石油化工有限公司


工艺流程简介

第二代环管法聚丙烯生产工艺由一条聚合生产线(液相聚合部分用两组环管反应器),一条造粒生产线和两条包装线构成,共包含八个工段,分别为:

100工段:催化剂和助催化剂的配置及计量;

200工段:本体聚合;

300工段:聚合物脱气及丙烯回收;

500工段:聚合物的汽蒸与干燥;

600工段:排放系统、废油处理和工艺辅助设施;

700工段:丙烯精制、氢气压缩;

800工段:添加剂加至挤压机及挤出单元;

900工段:产品均化及包装垛单元。


先进控制策略

聚丙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:通过对环管密度、氢气浓度等关键工艺指标的稳定控制,实现对聚丙烯产品质量的控制;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:建立以进第一环管反应器与第二环管反应器丙烯中氢气含量、给电子体流率及丙烯流率比为操作变量,第一环管反应器熔融指数、第二环管反应器熔融指数和等规度为被控变量,催化剂流率为干扰变量的先进控制器,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、等规度等产品质量指标及其他工艺控制点信息,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至相关控制器,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,建立聚丙烯熔融指数、等规度、聚丙烯产量等关键工艺指标的软测量模型,准确判断装置的运行工况,为丙烯、氢气、催化剂的优化控制提供参考依据,实现经济运行。


应用效果

聚丙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,关键被控变量的标准差降低20%以上;

2)实现牌号生产的自动切换,牌号切换过渡时间缩短25%以上,保证牌号切换过程的稳定性和一致性;

3)先进控制系统的投运率达到95%以上,提高了装置的综合自动化控制水平,减少了人为干扰和操作失误,降低了操作人员劳动强度;

4)开发聚丙烯装置的经济性能分析与优化模块,分析并估算生产工况的动态消耗分布,提供装置生产成本动态变化信息,辅助管理人员优化生产方案,实现装置的节能降耗,吨产品的能耗降低1.5%以上。

聚丙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  第一环管反应器环管密度控制效果对比图


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图2  第一环管反应器氢气浓度控制效果对比图效益分析

通过对比聚丙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) 聚丙烯装置投用先进控制系统后,装置稳定性得到提升,能耗降低1.5%;

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


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