乙苯苯乙烯装置生产过程优化及先进控制系统运用分析

乙苯苯乙烯装置生产过程优化及 先进控制系统运用分析

孟维强

抚顺石化公司石油二厂， 辽宁 抚顺 113000

摘要：乙苯苯乙烯是一种重要的化工原料，做好其生产的优化与控制对于化工行业的发展有着非常重要的意义。基于此，当前本文主要对某高校和企业在乙苯苯乙烯装置上应用生产过程优化和先进控制系统做了详细的介绍和分析，对其应用效果做了相应的总结并提出相应的优化与改进措施。

关键词：乙苯苯乙烯装置；先进控制系统；卡边操作；能耗

引言

在有机化工生产中乙苯是一类非常重要的原料，其往往运用在苯乙烯单体的生产当中。苯乙烯也是一种较为重要的有机化工原料，通常用来进行聚苯乙烯（PS）、苯乙烯/丁二烯共聚乳胶（SB）、工程塑料ABS等制作。然而就现阶段看来往往只是研究苯乙烯某一生产环节，并未对具体工业对象实施研究，但是由于苯乙烯生产周期较长，该类局部研究方式仍存在一定不足，为此，应当要开展乙苯苯乙烯装置生产过程优化和先进控制系统运用的分析与研究工作。

一、乙苯苯乙烯装置的概述

对于乙苯苯乙烯装置生产来讲，其中的反应与精馏系统是极为重要的过程。其反应系统的实际运行状况直接对其反应过程中原料的转化、物耗等有着极为重要的影响，同时，也是乙苯苯乙烯装置作用发挥的最为关键的步骤。在这一过程中，倘若其反应系统能够稳定运行，同时乙烯、乙苯具有良好的转化率，且苯乙烯的选择性较好，那么该反应系统内的蒸汽消耗、物耗等均得到进一步的减少。另外，产品的纯度要求和塔顶分配比例等多方面因素还会对乙苯苯乙烯精馏这一单元的能耗造成一定程度的影响，所以，这就需要结合装置生产负荷、原料组成等的实际情况来确保产品质量，并以此来提升产品的产量且有效减少实际操作耗能。而想要解决该装置在运行过程中存在的问题，就需要对该装置的过程运行特性、机理等有一个充分的认识和了解，并结合相关操作经验总结，努力构建起可以对其过程运行特性进行反映的模型，从而实现对其全过程的控制和参数优化。现就对乙苯苯乙烯装置过程优化及先进控制系统的应用实施展开了认真、细致的研究。

一、项目实施的内容探析

（一）乙苯、苯乙烯装置先进控制系统的建设

该项目主要运用模型预测和智能控制以及软测量技术，对苯乙烯装置烷基化反应、乙苯精馏、乙苯脱氢反应以及苯乙烯精馏等多个单元的动态控制进行模型构建,对有关单元的先进控制器做了进一步的设计和开发，并最终使苯乙烯装置先进控制系统得以实现了有效的应用。这一系统的应用使装置中多变量、大大纯滞后、强耦合等多种特性得到了有效的解决和处理，使各工艺师、操作员等长期工作经验得到了很好地集成，从而使其在工况发生变化时仍然得以具备较好的控制能力，使乙苯苯乙烯装置的生产潜力得以充分有效的发掘出来，并最终使其生产过程中得以实现卡边优化控制，大幅度提升了该装置的自动化水平，同时还起到了节能降耗的效果。

（二）乙苯苯乙烯装置离线优化运行技术研究

在对乙苯苯乙烯装置离线优化运行技术进行研究时，需要对乙苯烷基化、烷基转移、乙苯脱氢等反应所得产物在精馏过程中的机理进行建模，同时，还需对重点操作参数等对其特性展开深入研究。某高校及公司综合应用化学工程、建模、计算机应用、数据分析处理及优化等技术对其展开了全过程的模拟和优化，结合干气法烷基化制作乙苯工业生产装置的具体情况，对乙烯和苯、烷基转移、乙苯脱氢制苯乙烯以及脱氢产物精馏等的反应过程进行了机理建模，并对工业装置重要工艺参数操作特性展开了深入研究，从而实现了对乙苯苯乙烯装置离线优化运行技术研究。对该系统进行优化并应用，再对该装置以往的运行数据及相关知识库等各类数据展开综合有效的研究和分析，以便对该装置后续的运行作出适当的调整和优化。

（三）实现了装置能耗减少

在乙苯苯乙烯装置中应用先进控制系统卡边操作和离线优化系统作为指导，使相关工艺操作参数得到了进一步优化，大幅度减少了装置所需能耗。在应用先进控制系统之后，重点工艺参数标准方差得到了大幅度下降，这在一定程度上保障了装置生产的平衡性，使装置得以长期正常有序的运行。一些重点参数的有效调整使系统卡边优化得以实现，就拿精馏塔来讲，在确保塔内温度得以保持稳定的前提下，利用回流量和塔釜热源相互匹配来使回流量得以达到最小值，塔顶冷后温度的有效控制和怪化反应条件操作等均得以实现了优化与控制，并最终使反应单元的进料负荷得以保持稳定，从而实现了装置内生产能耗的减少。

（四）实现增产

模拟苯乙烯精馏塔操作参数和塔顶塔釜指标等，从而确保苯乙烯产品得以保证，并以此为基础对苯乙烯的纯度做进一步的卡边操作，从而使苯乙烯纯度有所下降，这样一来便 可以很好地解决了苯乙烯产品质量纯度过高的问题，同时，还可以大幅度增加苯乙烯产品的产量，有效提升企业的经济效益。

二、项目实施效益评价

就对乙苯苯乙烯装置过程的优化及应用先进控制系统来讲，其所给企业带来的经济与社会效益可以从下面几点来体现：1）通过现代先进的控制系统的研发与应用，使重点工艺参数标准方差实现了大幅度减少，大大提升了该装置生产过程的稳定性，从而有效确保了装置得以长期、正常稳定的运行；2）在对精馏塔与反应器操作等单元进行优化设计以后，使装置的耗能得以实现了减少，很好地促进了节能降耗目标的推进；3）企业不断提升先进控制系统的应用，使企业生产自动化水平实现了有效提升，大幅度降低了人员劳作的工作强度和难度。

三、项目优化及相关改进建议

从乙苯苯乙烯装置应用技术来看，其对于仪表测量方面有着极高的要求，如要确保其具有较高的准确性和稳定性。所以，在应用先进控制系统时往往极易出现波动。就目前来看，某高校及企业只是实现了全过程建模和离线优化，而在装置的调整和优化上还不能实现及时有效的落实。所以，对于重点部位来讲，可以适当增设在线分析仪表，进而对反应物料和塔顶塔釜物料的组成做进一步深入的研究和分析，并作出及时有效的反馈现调整，并最终实现在线实时优化调整。

四、结束语

综上所述，在对乙苯苯乙烯装置过程进行优化并应用先进控制系统后，使该装置构建起了反应和精馏控制器，同时，还构建起了人机交互界面的DCS操作站，并有效运用了苯乙烯生产过程的工艺模型与资料库，进一步构建起了过程、模型预测控制、模型预测控制动态以及DCS控制等多层结构控制优化，从而使系统操作界面更加友好且操作更为便捷，进一步得以在控制界面中结合实际需求录入各项控制参数和优化方案，促使苯乙烯生产过程工艺操作更加平稳并实现了动态控制的有效联接，从而大大提升了装置生产优化的可靠性和可行性，大幅度减少能源消耗，促进企业经济效益的稳步提升。

参考文献：

[1]阚昊,于宸,金熙俊.苯乙烯装置产生聚合物的预防和解决办法[J].当代化工,2020(7):1488-1491.

[2]隋春磊.苯乙烯装置分离单元流程模拟与优化[J].化工管理,2020(3):159-161.

[3]史刚.苯乙烯装置三联换热器结垢原因分析[J].炼油技术与工程,2019,49(9):31-34.