100萬噸/年乙烯裂解裝定APC項目

實施概述

中沙（天津）石化有限公司（簡稱中沙石化），是中國石油化工股份有限公司和沙特基礎工業投資公司以50:50的股比共同出資設立的大型石油化工企業，成立於2009年10月20日，坐落於天津市濱海新區，占地面積1.72平方千米，2010年5月11日正式投入商業運行。截止2014年總投資294億元，注冊資本98億元人民幣。

現擁有年產100萬噸乙烯裝定、65萬噸/年裂解汽油加氫裝定、4/36萬噸環氧乙烷/乙二醇裝定等9套先進工業技術和大規模的主要生產裝定及配套的廠內公用工程和輔助設施，生產包括化學品21種、功能性化學品5種、聚合物產品3類28個牌號的產品。

在中沙石化建廠初期，橫河公司就成功安裝了CENTUM CS 3000生產控制系統、Exaquantum工廠信息管理系統、工廠資產管理系統(PRM)，以及40,000多台HART現場設備，一直平穩運營至今。

此次橫河負責為100萬噸/年乙烯裝定流程先進製程控制（APC）項目提供谘詢、設計、工程實施服務。同時供應APC軟硬件、在線分析儀器。從2014年8月開始，橫河按計劃開展工作。2015年6月，完成分離單元的投用；2015年10月，完成裂解爐單元的投用。在試運行3個月後，於2016年2月完成了全流程APC系統的標定驗收。

用戶面臨的問題

中沙100萬噸/年乙烯裂解裝定從開車以來，各項工業指標逐步達到設計要求。但是，操作員勞動強度高，裝定自動化程度還有待提高。同時，裂解爐的氧含量控制無法閉環，裝定缺乏裂解爐COT的優化，分離工段還有減少產品損失、節約能耗的空間。為了提高裝定自動化程度、優化操作運行、提高裝定的綜合效益，中沙迫切需要實施先進製程控制。

客戶期望達到以下目標

• 穩定優化控制裂解深度，P/E波動控制在+/-0.05
• 節約裂解爐燃料氣用量
• 穩定脫甲烷塔操作，降低塔頂乙烯含量標準差40%以上，減少乙烯損失0.02%以上
• 穩定丙烯精餾塔，降低塔底丙烯含量標準差40%以上，減少丙烯損失0.3%以上
• C2加氫反應器降低H2/C2H2 氫炔比4%以上
• 穩定C5塔操作，降低塔底溫度標準差30%以上，節省C5塔中壓蒸汽3%以上
• 所有被控變量標準差降低30%以上
• APC控制器投用率不低於95％

解決方案

100萬噸/年乙烯裂解裝定APC項目內容包括裂解原料在線分析，裂解深度實時優化，覆蓋從爐區到分離工段主要生產設備的先進控制。

橫河電機作為項目的承包商，為項目提供了一體化的綜合解決方案。包括裂解原料在線分析系統，裂解深度計算，以及先進控制相關軟件、硬件和工程服務。在項目建設期間，橫河承擔在線分析系統的供貨、集成和開車調試，保證分析儀的測量結果傳輸到SPYRO中進行實時計算。同時，橫河開發了SPYRO數據接口並成功投用。

橫河的APC控制器SMOC，為11台裂解爐、4台加氫反應器、13個精餾塔提供多變量控制。提高了裝定的控制水平減輕了操作員的勞動負擔，並能夠實時優化裂解深度。

取得的效果

APC系統上線運行後，將裝定工況與APC實施前的工況進行對比標定，取得如下成果：

• P/E標準方差控制範圍 在0.0045
• 雙烯收率提高0.39%
• 燃料氣消耗下降0.87%
• 脫甲烷塔頂乙烯含量標準方差降低60.66%，乙烯損失降低0.05%
• 丙烯精餾塔塔底丙烯含量標準方差下降74.18%，丙烯含量降低0.35%
• C2加氫反應器H2/C2H2比例降低7.42%
• C5塔塔底溫度標準方差降低33.02%，中壓蒸汽用量降低6.32%
• 所有被控變量標準方差降低54.66%
• 控制器投用率95%以上

用戶的認可

中沙石化（天津）有限公司乙烯裂解裝定專業工程師李文誌先生說：“我們對橫河電機系統和產品的可靠性感到非常滿意。此次乙烯裂解裝定APC項目完成之後，公司裝定的自動化程度得到了大幅提升。裂解爐的運行做到了可觀、可控、可優化。難能可貴的是，做到了裂解深度的實時優化控制，這是很少見的。同時，裝定的燃料氣消耗、蒸汽消耗、產品損失都不同程度地得到了改善。我們裝定每年從中獲得經濟效益達到兩千兩百多萬元。期望在不遠的將來，與橫河繼續開展RTO項目的合作。”