第53卷第4期 2017年8月
石油化工自动化
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
乙烯裂解深度控制系统的设计开发
倪启东
（中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，山东淄博255400）
Vol.53, No.4 August，2017
摘要：针对某烯烃厂液相原料裂解炉实施裂解深度控制改造为背景，采用了神经网络软测量建模技术并结合Smith预估控制的控制方案，实时跟踪裂解原料和裂解炉运行工况，并对裂解深度的变化趋势进行及时准确的预测，结合在线色谱分析仪对预测结果进行校正，同时利用DCS设计开发了裂解深度控制系统软件，投用效果表明：该系统能够很好地适应聚解原料的变
化，维持并控制裂解深度，有较好的安全性和稳定性。关键词：裂解深度软测量
BP神经网络Smith预估控制
中图分类号：TP273
文献标志码：B
文章编号：1007-7324(2017)040033-03
Design and Development of Cracking Depth Control System for Ethylene Plant
Ni Qidong
(Sinopec QiluPetrochemical Co.Ltd.,Zibo,25540o,China)
Abstracts: Taking cracking depth control system modification on cracking furnaces for an Ethylene plant as background, control scheme of the neural network soft sensor modeling technique combining with Smith predictor control method is applied, real-time tracking variation of cracking material and cracking furnaces running conditions are realized, the variation tendency of cracking depth are timely and accurately predicted, Predicting result is corrected with application of on-line chromatographic analyzer. Cracking depth control system software is designed and developed by application of DCS. Application effect shows the system can adapt well to feed composition change, and maintain and control cracking depth with good safety and stability.
Key words: cracking depth; soft measuring; BP neural network; Smith prediction control
裂解深度控制方案探讨
裂解深度是指裂解反应进行的程度，乙烯装置裂解炉的控制目标是按照实际生产要求尽可能多地获得乙烯、丙烯、丁二烯以及高附加值产品门。由于裂解反应的复杂性以及影响裂解深度的因素较多，在炉型、裂解原料属性变化不大的情况下，充分研究影响裂解深度的工艺因素并加以合理的控制至关重要。主要的工艺因素包括裂解炉出口温度(COT）、横跨温度、停留时间、烃分压、稀释蒸汽和稀释比、炉出口压力以及急冷锅炉出口温度等，其中COT起着决定性作用。以乙烯为主要生产目标的裂解反应，其反应条件需满足高温、短停留时间、低烃分压的要求，并且同时确保裂解温度、汽/烃比和生产负荷的稳定。通过控制COT对裂解深度施加影响，同时选择裂解产物中的丙烯/乙烯比值或甲烷/丙烯的比值来表征裂解深度。
传统裂解深度控制方案：把在线分析仪测得的裂解深度值与设定的期望值比较，得出深度因万方数据
子，然后结合某种算法通过改变炉膛燃烧对COT 进行控制，进而改变裂解深度。由于在线分析仪采用气相色谱分析仪，实际应用中存在两个问题：试样预处理系统不完善，不能稳定输出合格的样气，导致色谱仪不能长周期稳定运行；色谱分析法的局限性不可避免地会出现检测数据滞后的问题。每个分析周期滞后10～30min，而裂解原料在炉管中发生的裂解反应时间约为0.38s，导致采集的数据无法直接用于裂解深度控制。
鉴于以上原因，可以采用Smith预估控制、模
型预测控制等智能控制方法来解决分析仪分析结果滞后的问题。由于裂解原料组成的不断变化、裂
稿件收到日期：2017-06-08
作者简介：倪启东(1983—)，男.汉族.2007年毕业于潍坊学院自动化专业，获学士学位，2016年毕业于山东大学仪器仪表工程专业，获硕士学位，现就职于中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，从事工业在线分析仪表的应用和维护工作，任仪表工程师。