乙烯精馏塔质量控制中的压力波动及其改进措施

罗雄麟 赵晓鹰 孙 琳 许 鋆

(中国石油大学信息学院自动化系，北京 102249)

精馏塔是石油化工生产过程中应用广泛的分离设备，同时也是能耗较多、要求较严格且操作条件较苛刻的操作单元。塔内各塔板上同时进行着传质传热过程，各变量之间关联度较高。乙烯精馏塔是精馏塔中结构最复杂[1～3]，要求最严格的分离设备，与一般精馏塔相比，乙烯精馏塔有3个独具的特征：采用中间再沸器、产品侧线抽出与产品质量要求较高。采用中间再沸器是为了回收冷却量，产品侧线抽出可以提高出料产品中乙烯的浓度，避免塔顶产品中甲烷的影响，有脱甲烷功能，使一塔发挥两塔的作用。虽然可以降低生产成本和操作费用，但同时也增加了塔的自由度，使塔的耦合性增加，比常规精馏塔更难操作和控制。乙烯精馏属于精密精馏过程，对出料乙烯摩尔浓度要求较高。乙烯精馏塔的操作和控制水平直接关系到乙烯产品的质量、收率和能耗[4～6]。

精馏塔的最直接质量指标是馏出物产品的组成。近年来，对工业色谱在线分析研究较多[7～9]，然而由于组分分析仪表价格昂贵，维护保养困难，可靠性较低[10～13]，故在实际质量控制过程中一般以温度作为被控变量，根据模型反推得到产品质量。乙烯精馏塔以温度作为间接质量指标反推得到相应产品质量的重要前提是塔顶压力稳定不变[14]。然而，实际乙烯精馏过程中，塔顶压力会受到进料流量、进料组成、回流量、仪表故障及设备管线冻结等诸多因素影响，为此建立乙烯精馏塔动态数学模型，利用流程模拟软件搭建仿真平台，通过仿真实验证明影响塔顶压力的最主要因素是进料流量。……