摘要：結合工作實際，針對如何對乙烯裝置進行新技術改造進行了探討。
關鍵詞：乙烯裝置；節能；急冷水pH值
石油化工類裝置具有產業鏈長、技術方法差異較大、工藝流程複雜、原料及產品種類繁多、特殊設備應用較多等特點，乙烯工藝為石油化工的中間原料生產鏈，以石腦油裂解為主體，生產各類石化原料及產品。主要包括乙烯裂解、汽油加氫、芳烴抽提、丁二烯、環氧乙烷、乙二醇、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸及酯、丁辛醇、聚丙烯、苯酚丙酮、雙酚A、苯乙烯、丙烯腈、丁苯橡膠、順丁橡膠、ABS樹脂等裝置。相對於煉油工藝，乙烯工藝各裝置流程差異較大，且同類裝置如採用不同的生產流程，其污染源也會有較大不同。以下針對化工生產中遇到的實際問題，探討一下對乙烯裝置的新技術改造。
1乙烯裝置管道保温更新節能
保温技術是石油化工企業重要節能技術之一，由於其投資省、見效快、節能效果顯著而令人矚目。特別是近年來，隨着企業節能降耗工作的不斷深入，強化保温的重要性逐步顯現。乙烯裝置的保温進行了改造，改造後，管道保温效果明顯提高，對裝置節能降耗起到了非常重要的作用。
1.1乙烯裝置保温改造材料選擇及厚度確定
選好絕熱材料是保温工程成功的基礎。優選絕熱材料，應包括評價材料的綜合技術性能與經濟指標，並對照其最佳使用條件。
絕熱材料的好壞取決於其性能。這些性能可以通過各種技術指標進行鑑別。在這些技術指標中，有些是反映材料在使用時狀態的，如透氣率、含水量、荷重軟化温度、耐火性等；而有些是反映材料在使用温度下對外來作用（如熱、力、周圍介質等）反應的，如導熱係數、機械強度等。在材料的各種性能中，有些性能是相互影響的，例如，同一種材料，通常當密度減小時，導熱係數也會減少；而含水量增加時，導熱係數會大大增大。還應當注意，在實驗室條件下測定的技術指標，與工程現場的實際技術指標會有一定的差別。
綜合了技術和經濟兩個方面的因素，決定選擇硅酸鋁纖維毯為改造的保温材料。
按照“石油化工設備和管道隔熱技術規範SH3010-200”規定最大允許熱損失量和保温厚度公式計算出管道保温保温層的厚度。據計算結果及現場管道之間距離等實際情況，最終確定高壓蒸汽總管保温層厚度為150mm，高壓蒸汽支管保温層厚度為100mm～150mm，中壓蒸汽總管保温層厚度為150mm，中壓蒸汽支管保温層厚度為100mm～130mm。
1.2確保施工質量
選擇了保温材料、合理安排了保温改造工作後，保温施工成為改造工程成功與否關鍵，因此在施工中應特別注意以下幾點：
1.2.1嚴格按施工技術要求進行施工，認真執行“石油化工設備和管道隔熱技術規範SH 3010-200”行業標準。
1.2.2施工時間予以保證，嚴禁只求進度不求質量，杜絕雨天、潮濕天氣施工，保護層未做好時，必須落實遮雨布或者防雨淋措施把保温層保護好。
1.2.3保温工程施工中，有專人對工程的施工質量進行監督，實施中間驗收等施工管理制度，杜絕不按要求施工工藝和未達到技術要求的現象發生。
2乙烯裝置急冷水pH值自動化控制改造
在整個乙烯裝置的生產過程中，急冷注鹼裝置是乙烯產品生產中的重要環節。急冷塔中急冷水的pH值高了會引起乳化，危及安全生產，造成非計劃停車；低了會導致換熱器的腐蝕，影響裝置使用壽命，嚴重危害生產安全和企業效益。通過採用先進調節控制技術，對急冷水的pH值實施閉環控制，是十分必要的。
2.1工藝狀況
急冷塔（DA-104）內急冷水的pH值，在保證不乳化條件下儘可能高一點，會減少與其連通的管路和換熱器的腐蝕。
急冷水的pH值受到多方面因素的影響，如產量和原料的含硫量、廢鹼汽油的含鹼量和流量、注鹼濃度和流量、工藝水的含鹼量和流量等。
廢鹼汽油的影響最大，在正常工況下，廢鹼汽油的含鹼量和流量是相對穩定的；由於廢鹼汽油缺乏在線檢測儀表，因此，在非正常工況下急冷水的pH值控制應該處於手動運行。
工藝水的流量隨投料負荷而改變，但其pH值一直採用手工控制，調整得不夠及時；因此會對急冷水的pH值產生影響，考慮其總水量約為急冷水的10%，應該不會造成較劇烈的影響。
原注鹼濃度為4%，是通過在20%的鹼液兑水稀釋而成，全過程採用手工作業，由於對濃度沒有進行在線檢測，因此波動較大，會對注入流量產生較大影響。
2.2 控制機理
從調節控制原理分析，急冷水的pH值必須解決如下控制難點問題：
2.2.1大滯後
從工藝流程看，通過泵注入的鹼液要流過相當數量的用户換熱器才能進入塔，時間隨流量變化在30-40分鐘之間。控制系統必須克服這個大純滯後的過程。
2.2.2非線性
pH過程是一種極度非線性過程，在控制目標的中性區域尤其明顯。控制器必須有相應的控制手段，解決非線性控制問題。
2.2.3耦合
急冷水與工藝水在工藝流程上是相互聯繫的，急冷水的pH值會直接影響工藝水的pH值，工藝水發生稀釋蒸汽後隨原料裂解一同返回急冷塔，從而工藝水的pH值又會影響到急冷水的pH值。兩者的關係在改造中會得到驗證。
2.2.4機理結論
根據上述分析，控制難點恰好是傳統控制的缺陷，尤其在多種控制難點疊加在一起，難度是可想而知的。必須採用具有相應對策的先進控制器。
2.3 在線儀表問題
由於急冷水中含有一定的汽油，AI-125在線儀表的顯示值與離線化驗值存在較大的差異，而且有時甚至不能定性分析，必須更換；該傳感器必須具有一定的抗油污能力，起碼保證在線與離線樣的趨勢一致性。改造中採用德國Endrss+Hauser公司CPS11-2BA2ESA探頭。其效果為：該探頭具有一定的抗油污能力；在線與離線樣的pH值存在一定的淨差，統計計算約為0.5，但基本趨勢保持一致。在線表用標準液標定時，是準確的，但在急冷水中就表現有淨差，估計是由於急冷水介質中的成分所致。通過一段時間的使用，該淨差基本穩定，因此，在線表可以作為控制依據。
配鹼罐增加檢測NaOH濃度的在線儀表，保證了配鹼濃度的一致性。
2.4 改造方案
2.4.1控制器選型
pH和大滯後調節控制是經典控制中的難題。必須考慮採用先進控制算法解決這個難題。美國通控集團博軟公司(CyboSoft，General Cybernation Group Inc.)以無模型自適應控制技術MFA為核心的先進控制產品CyboCon為問題的解決提供了可能。
MFA控制技術和綜合智能方法是世界上首套“即插即用”式單變量和多變量自適應控制軟件，可控制從簡單到複雜的各種工業過程。與傳統的自適應控制技術相比，CyboCon的無模型自適應(Model-Free Adaptive－MFA)控制器的實用性非常強。使用者無需進行控制器設計，也不需知道過程精確的數學模型，就可將控制器投入運行。投運時沒有辨識過程，即使過程的動態特性有很大變化，也不需重新整定控制器參數。
MFA控制器的核心是一個多層感知器神經網絡。MFA神經網絡包含一個輸入層，一個有N個神經元的隱含層和一個單個神經元的輸出層。MFA神經網絡通過改變權值（wij和hi）來調整控制器的輸出，網絡學習的算法是以偏差e(t)最小為目標，這與反饋控制的目標相一致。當過程動態特性發生變化的時候，MFA控制器通過自適應神經元的調整使偏差最小。
基於神經網絡的MFA控制器能記憶一部分歷史數據，為了解過程動態特性提供有價值的信息。相比之下，數字PID控制器只保留當前的和之前的2個採樣數據。因此，PID幾乎沒有任何記憶能力。這就不難理解，為什麼MFA控制器具有更強的魯棒性和自適應性。
2.4.2控制方案
傳感器迴路是帶有純大滯後的pH過程。從過程特徵分析，滯後時間在30-40分鐘，時間常數在1小時以上，τ/T≤1；根據MFA的特性，該過程雖然有純大滯後，但可以按照非滯後過程控制；同時，對於較長時間常數的pH過程根據實際情況，採用非線性控制器。
參考文獻
[1]於喜安. 乙烯裝置急冷水pH值自動化控制改造.
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