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催化裂化装置反应深度优化控制 厦门大学化学工程研究所 一：催化裂化装置主要控制问题 传统的催化裂化反应过程控制方案是以控制反应温度为主。但事实上, 由于催化裂化是一反 应过程, 对全装置操作及产品分布影响最大的是反应深度。反应温度受各种因素影响, 并不 能完全代表反应深度。特别是当原油品质变化时，维持温度不变的结果常意味着反应深度变 化，故常导致全装置长时间的波动，难以稳定。 为解决这一问题, 袁璞等提出反应热控制方案。 在原料性质一定的条件下, 反应热可以作 为反应深度一种度量, 这就是这一方案的基本依据。但因反应热本身与原料性质关联, 故此 种方案并不适合原料性质变化频繁的装置。同时因反应热不可测, 也比较抽象, 这一方案的 实施难度较大。 二 XDFCCO系统及解决方案 厦门大学化工所化工过程模拟与优化课题组开发的 XDFCCO 系统，以原油转化率为主要控制 目标，反应温度为次要目标。转化率是反应深度最直接的度量。但由于转化率必需通过分馏 产品分布来测算, 其测算有较大滞后, 故其闭环控制不易实现。本方案利用神经网络技术实 现了转化率的实时预估, 从而使转化率的闭环控制成为可能。在此基础上, 通过引入原料性 质的在线观测及自适应智能调优方法实现了闭环调优。 两级闭环优化框图如图一所示. S S 原料性质观测 转化率预估器 产率 Xs E C X 目标 智能调优 转化率控制器 催化裂化过程 监控器 D S 图中: X: 转化率. Xs: 转化率的优化工作点. S: 操作信息. D: 故障诊断信息. C: 控制输出. E: 控制器偏差信息. 图一: 优化方案 系统包括下述模块： （1）软测量模块：模块基于催化裂化反应模型，根据在线采集的工业数据，采用独创 的非线性观测算法，实时计算影响催化裂化反应系统的主要因素，在线观测的主要变量有： 原料油性质准数、反应深度（原料油转化率）、催化反应碳分布、催化剂循环量、汽油收率、 柴油收率、焦炭收率、气体收率、再生器密相床氧含量等。 （2）反应深度控制模块：该模块针对具有大滞后的提升管反应系统，采用独创的无辨 识自适应预估控制策略，通过合理调控催化剂循环量，实现稳定催化裂化反应深度的目标。 （3）汽油干点预估与控制模块： （4）再生器温度、压力控制模块； （5）分馏塔系统液面、温度控制模块； （6）反应深度在线优化计算模块：通过软测量系统的计算结果和生产调度要求，实时 给出反应深度的优化给定值，作为反应深度控制器的目标值。 （7）全装置故障诊断和处理模块；采用基于因素空间的故障诊断技术和专家系统，在 投运闭环优化过程对全装置生产操作进行有效的故障监控，并进行相应处理，力保闭环系统 的安全运行； 所监控的故障包括 1、在线仪表测量故障 2、主要的生产和操作故障，如催化剂架桥等。 三：技术指标 1：实现催化裂化全装置闭环控制，原油换罐后在半小时内稳定。 2：轻油收率提高 0.5% 四：应用案例 在广州石化实施结果，产率对比见下表 日期 处理 油 DMO 油浆 干气 焦炭 液态 汽油 轻柴 轻 液收 量 种