徐光伟
内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司烯烃中心，内蒙古 鄂尔多斯 017000
摘要：内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司（以下简称：中煤蒙大）为提高甲醇制烯烃（以下简称：DMTO）的自动化控制，）DMTO装置存在多变量、强耦合、非线性、自干扰等难题，常规控制难以实现稳定运行。中煤蒙大公司自2016年4月15日原始开工的那天起，一致致力于解决DMTO装置内操的劳动强度，提高DMTO装置的自动化控制水平。通过提高装置运行平稳性来稳定双烯收率、甲醇单耗和装置能耗，以获取最大的经济利益。
关键字：双烯收率；甲醇单耗；自动化；DMTO
中煤蒙大新能源化工有限公式是采用甲醇制烯烃（DMTO）技术的大型煤化工项目，以甲醇为原料，主要产品有30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯和C4、MTBE等。项目包含DMTO、C4、LOUR、PE、PP、PSA等六套主要生产装置及配套的热电、循环水、污水回用等公用工程装置。其中甲醇制烯烃装置起着承上启下的核心作用，是甲醇制烯烃项目成功的关键装置，甲醇经DMTO装置转化为包括乙烯、丙烯及混合碳四、碳五等烃类物质的产品气后进入DMTO装置的的急冷水洗塔洗去反应气中携带的大部分催化剂及氧化物。DMTO装置水洗塔的水洗水通过沉降罐进入污水汽提塔，净化水通过污水汽提塔的汽提后送至污水处理厂。
1 DMTO装置提高自动化控制的立项背景
近年来国内煤（甲醇）制烯烃（CTO/MTO）装置陆续建设投产，烯烃分离装置、聚乙烯和聚丙烯装置自动化技术已经成熟，而DMTO装置的自动化操作一致是困扰各家企业的难题。
DMTO装置是煤化工的标志性装置，也是核心装置。DMTO装置存在多变量、强耦合、非线性、自干扰等难题，常规控制难以实现自动化稳定运行。上述难题一直是国内外研究的重点。为减少一线员工的劳动强度和提高我国煤化工整体竞争力，利用“两化”深度融合智能化技术改进煤化工装置，也是符合中国制造2025的精神要求，对DMTO装置实现自动化控制级具有里程碑意义和科学价值。
中煤蒙大DMTO装置目前采用Honeywell公司DCS控制系统，DMTO装置的自动化控制进一步优化DMTO装置运行情况，大量的减少了一线员工的劳动强度，提高了系统的平稳率和稳定性，以工厂控制网络和管理网络为载体，充分发挥DCS和常规控制系统的潜力，保证DMTO装置始终运转在最佳状态，最终稳定双烯收率、甲醇单耗和装置能耗，以获取最大的经济效益。
2 DMTO装置提高自动化控制项目研究内容及解决方案
2.1项目主要研究内容
中煤蒙大DMTO装置提高自动化控制研究项目主要通过研究未投用自动控制回路的PID参数和优化DMTO装置反应器密相温、再生器密相温度、进再生器主风量放空调节阀、汽包三冲量、急冷塔液位、污水气提塔液位、水洗塔液位、余热锅炉炉膛温度、甲醇蒸汽换热器液位串级控制回路，实现DMTO的稳定运行。
2.2 DMTO装置采取优化措施
针对DMTO装置生产运行过程中存在问题，采取了一下几方面的调整措施：
1）针对装置部分控制回路未投用自动、操作人员需要经常对回路进行干预操作以及控制效果不佳情况，自动化优化小组通过全装置所有控制回路的PID参数整定工作，使其能达到实际的控制效果，并使控制回路投用自动且改善其控制效果。
2）复杂回路投用方面，优化小组将对控制方案进行全面分析，提出当前未投用复杂回路的解决方案后，对复杂回路进行投用，增强装置控制稳定性。
3）针对当前装置报警较多问题，优化小组将经过深入分析，对报警频繁回路进行报警优化，减少装置报警频率。
4）在全面优化过程中如发现装置上有控制方案不能够实现全流程自动控制，或没有自动控制手段，需要操作人员根据经验调整，且控制波动较大，不能够实现高精度和平稳的控制指标。优化小组将提出详细的控制方案进行完善工作。
3控制回路优化前后效果的举例
3.1余热锅炉汽包液位控制LIC1802_1三冲量的投用
余热锅炉汽包液位控制为手动控制，工作人员需要大量操作来维持液位稳定，工作人员劳动强度较大，同时手动控制无法进行实时跟踪调节。调节精度不高造成液位波动较大，经过对该复杂控制逻辑的参数优化并投用自动后，该回路控制效果良好，波动幅度明显降低，除工艺必需的每天定排操作外，该汽包液位并不需要其他操作。明显降低了工作人员的劳动强度。优化前后对比趋势图如下：
图1余热锅炉汽包液位三冲量投用前后的对比图
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3.2甲醇-蒸汽换热器入口蒸汽流量指示调节
甲醇-蒸汽换热器优化前测量值波动幅度为3t左右，该流量的波动会对甲醇进料的稳定性有直接的影响，通过该回路进行控制优化，该流量实现了良好的控制效果，波动幅度降为1t，波动幅度明显降低。优化前、后趋势图分别如下图所示：
图2 甲醇蒸汽换热器入口蒸汽流量优化前波动趋势图
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图3 甲醇蒸汽换热器入口蒸汽流量优化后波动趋势图
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3.3甲醇-蒸汽换热器E1201A甲醇液位指示调节LIC1401A
甲醇蒸汽换热器技改蒸汽流量调节阀投用后，换热器E1201A甲醇液位控制回路LIC1401A实现了串级自动控制，每周操作次数从原来的494次直接降为0次，极大地降低了操作人员的劳动强度，且换热器E1201A的甲醇液位的波动幅度也由8%降为2%。
4结论
中煤蒙大DMTO装置通过提高自动化控制项目的实施，得到以下成果:
（1）反再岗位内操的大幅度减少原来的操作，如调整反应器密相温度，再生器密相温度，甲醇蒸汽汽化器蒸汽流量和液位，主风进再生器放空阀调节阀，目前的主要操作内容监控好标准趋势组曲线运行情况和根据分析指标调整进入再生器的主风风量；稳定生产时减少了外操频繁调整甲醇蒸汽换热器入口电动阀开度的操作。
（2）水洗水岗位内操大幅度减少了原来的操作，如急冷塔的液位，水洗塔的液位，水洗塔向急冷塔补水调节阀，污水气提塔液位，急冷塔上返塔流量，目前的主要操作内容监控好标准趋势组曲线运行情况和根据分析指标调整急冷水和水洗水的注碱量。
（3）热工岗位内操大幅度减少了原来的操作，如外取汽包液位余锅汽包液位控制，CO焚烧炉炉膛温度控制，鼓风机机入口流量控制，过热蒸汽温度控制，目前的主要内容监控好标准趋势组曲线运行情况、定期排污时调整汽包液位控制和根据分析指标调整外取汽包和余锅汽包的注磷酸三钠量。
综上所述，中煤蒙大DMTO装置自动化控制的投用，为一线操作人员减负，同时也为保证了装置安稳长满优的运行奠定了基础。
5问题与不足
目前，中煤蒙大DMTO装置生产处于投产后的第三年，但随着中国智能化和自动化的发展，，我们将在以下几个方面继续做好DMTO装置自动化控制优化的攻关工作：
（1）实现余热锅炉汽包和外取热汽包的自动排污功能；
（2）利用大数据和智能化软件模拟计算出待生定碳和再生定碳，调整进再生器的主风量和调整反再两器的循环量，并实现与化验室数据对后，自动学习功能；
参考文献：
[1]孔凡才. 自动控制原理与系统【M】.北京：机械工业出版社].