1、粗苯蒸馏系统的控制是一个典型的多输入、多输出对象，工艺参数的相互耦合性强，动态响应时间缓慢，滞后性强，工艺指标在线测量难，具有明显的时变性和非线性。针对上述控制难点，我们引入了 DCS 控制系统，较好地解决了粗苯生产中人工调节频繁、调节不及时、不准确、产品质量不稳定和劳动强度大等问题。同时实现了管式炉出口富油温度、脱苯塔塔顶温度等重要参数的自动控制。1 粗苯蒸馏工艺的控制难点1.1 脱苯塔顶温度的控制脱苯塔顶温度是粗苯蒸馏工艺中的重要控制指标，它直接影响到粗苯的产量和质量。其主要影响因素有过热蒸汽温度、过热蒸汽流量、进入脱苯塔的富油流量、管式炉进出口的富油温度、脱苯塔顶粗苯的回流量等。其中，管
2、式炉出口的富油温度又受到进管式炉空气流量、煤气流量、烟囱吸力及管式炉热传导效率等因素的影响。在过热蒸汽温度较为稳定的情况下，通过调节过热蒸汽进入再生器的量，可在较大范围内控制脱苯塔顶的温度，但这种调节方式的滞后性较强；通过控制塔顶的粗苯回流量控制塔顶温度，回流比控制在2.53.5，但可调范围较小。1.2 管式炉出口富油温度的控制管式炉出口富油温度的影响因素有炉膛温度、富油流量、富油进入管式炉的温度、富油的比热、管式炉的热效率等。其中后三个因素的影响较小。由于焦炉换向和煤气用户用量的不均匀，煤气流量较难控制，造成煤气压力波动较大，影响的因素主要集中在富油流量和管式炉炉膛温度的控制。2 DCS 系
3、统及配置情况2.1 DCS 系统概况选用 ABB Industrial ITFreelance 控制系统。该系统采用全局数据库技术，是面向工厂自动化的新一代开放式 DCS 系统，全面支持现场总线技术，实现全局一体化编程。系统通信为标准以太网，系统结构具有较强的伸缩能力，系统编程采用国际化标准。现场控制站采用符合技术要求的远程 I/O ABB S800，并通过 Profibus 网关与控制站进行数据通信。系统网络分为现场层和控制管理层。（1）现场层。ABB S800 远程 I/O 采用 ProfiBus DP 通信标准与 AC 800F控制器进行通信；现场智能仪表采用 Prof iBus PA
4、通信标准与 AC 800F 控制器进行通信。（2）控制管理层。采用标准 TCP/IP 协议以太网实现系统控制器及操作员站之间的通信；采用 OPC 数据交换标准与集团 MIS 管理系统接口。系统网络特点：结构简单、清晰、高速；配置灵活、方便；网络无节点限制；控制管理层100，现场层 126（每条）；支持所有标准现场总线。2.2 DCS 系统配置说明粗苯蒸馏系统配置一个过程控制站、一个工程师站、两个操作站（一个放在粗苯操作室、一个放在厂长办公室），并同整个网络联网。整个系统通信结构设计为 2 层。第一层为现场控制层，采用 ProfiBus 现场总线通讯协议；第二层为中央监控层，实现各控制器之间及与
5、操作员站、工程师站的通信；系统通信采用 TCP/IP 协议以太网，通信速率为 100MB。控制系统结构示意图见图 1。图 1 控制系统结构示意图1进入再生器蒸汽流量的调节；2脱苯塔塔顶回流量的调节；3进入管式炉蒸汽压力的调节；4进入管式炉煤气流量的调节；5进入管式炉煤气压力的调节；6脱苯塔温度；7管式炉出口富油的温度；8脱苯塔顶回流量；9进入再生器的蒸汽流量；10进入管式炉的蒸汽压力；11进入管式炉的煤气流量；12进入管式炉的煤气压力。3 控制方案的设计及实施3.1 DCS 控制方案的设计粗苯蒸馏生产的变量较多，一直是自动控制的难点。用传统的常规仪表监控很难达到理想的效果。利用计算机强大的数据
6、采集及丰富、灵活的组态功能，在 ABB Industrial ITFreelance 软硬件平台以及传统控制和专家控制方案的基础上，针对粗苯蒸馏的工艺流程，并根据工艺参数的变化特点，将输入的工艺参数分别进行控制，达到整个系统的物料、能量和汽液平衡，从而实现粗苯工艺的稳定、高产、优质和低耗。整个蒸馏系统控制流程如图 2 所示。图 2 粗苯蒸馏控制系统的流程示意图3.2 DCS 控制方案的实施（1）在塔顶温度的控制上，通过建立计算机自动调节的数学模型，调整函数的微分和积分变量，以实现塔顶温度的自动调节。即将塔顶粗苯回流量和进入再生器的蒸汽量与塔顶温度进行连锁反馈，根据专家调节方案，将进入再生器的直
7、接蒸汽量在大范围内调节塔顶温度，将回流比严格控制在 2.53.5 的条件下，小范围内实现塔顶温度的自动调节。（2）在管式炉出口富油的温度调节方面，将管式炉出口富油温度与煤气进口流量进行连锁反馈。由于煤气压力波动较大，调节阀动作频繁且调节极不稳定。根据专家经验，设置了限位函数对煤气压力进行条件反馈的调节。同时建立了计算机调节函数的模型。在煤气压力极不稳定的情况下，通过控制煤气流量来稳定炉膛温度，利用出口富油温度对炉膛温度的滞后性，建立两阶函数反馈来实现管式炉出口富油温度的自动调节。表 1 使用 DCS 系统前后的粗苯蒸馏参数项 目 脱苯塔顶温度管式炉出口富油温度，过热蒸汽耗 量t/t 粗苯粗苯产
8、量t/d粗苯 180前馏出量脱苯塔后贫油含苯洗油耗量kg/t 粗苯使用前 922.0 1855 1.4 11.7 91.193.2 0.48 80100使用后 920.5 1851 0.9 13.5 94.395.0 0.26 60654 结论粗苯蒸馏装置的控制引入 DCS 系统后，效果明显，引入 DCS 系统前后工艺指标见表 1。DCS 系统应用于粗苯蒸馏工艺后，可实现脱苯塔塔顶回流量、进入再生塔蒸汽量、管式加热炉富油出口温度的自动控制，波动幅度较小，大大减少了人工调节的频率。并可以减少洗油消耗，增加粗苯产量。对于 60 万 t/a 规模的焦化厂，每年可节约洗油 7580 吨，增产粗苯 600 余吨，创效益 220 余万元。
