李军1，祁少建1，周琨1，孙乐文2
［1. 新能凤凰（滕州）能源有限公司，山东 滕州277527；
2. 新能（廊坊）能源化工技术服务有限公司，河北 廊坊065000］
［摘 要］ 结合新能凤凰（滕州）能源有限公司2×360 kt/a甲醇装置合成系统及三塔精馏系统的特点，简介新能凤凰所用先进过程控制（APC）系统的专利技术RMPCT（鲁棒多变量预测控制技术）、Profit Controller多变量预测控制器、APC与DCS操作系统网络架构等系统概况，详细介绍新能凤凰所用APC系统的先进控制关联逻辑——控制变量（CV）、操作变量（MV）、干扰变量（DV）设置情况，以及APC系统的应用效果，并总结APC应用中遇到的问题及解决措施。新能凤凰的应用实践表明，APC系统用于大型甲醇装置合成系统与精馏系统，可大大提高系统的自动化控制水平，促进系统的安全、稳定、优质运行。
［关键词］ 甲醇合成系统；甲醇精馏系统；先进过程控制系统；关联逻辑；应用效果；问题解决
［中图分类号］ TQ223.12+1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）06-0040-03
1 甲醇合成系统及精馏系统概况
新能凤凰（滕州）能源有限公司（简称新能凤凰）2×360 kt/a甲醇装置合成系统设计工作压力为5.3 MPa、温度为220～260 ℃，甲醇合成塔采用华东理工大学开发的管壳外冷-绝热复合式固定床催化反应器，2套甲醇合成系统并联运行。
甲醇精馏系统主要将合成系统送来的粗甲醇用低压蒸汽加热精馏产出合格的精甲醇送下游罐区（外售）；系统采用节能型三塔精馏工艺——1台预塔、2台主精馏塔［1台加压操作（加压塔）、1台常压操作（常压塔）］，用加压塔塔顶蒸气冷凝热作为常压塔塔底再沸器的热源。
2 先进过程控制（APC）系统简介
先进过程控制（Advanced Process Control，简称APC）系统的应用，需建立工业过程模型和有足够的计算能力及程序运行能力的设备作为支持平台。先进过程控制（APC）技术是流程企业综合自动化的重要组成部分，也是生产系统安全平稳运行和降耗增效的主要手段之一。
新能凤凰先进过程控制系统选用Honeywell公司Profit Suite系列软件，具有先进控制的多变量模型预测特性，是一种比PID控制技术更高级的控制技术。由于先进控制技术具有控制效果好、鲁棒性强、能提前预测并协调处理系统中各种约束因素的优点，在石油化工行业已广泛使用［1］，目前在大型煤化工企业还处于探索应用阶段。
2.1 Honeywell多变量先进控制技术RMPCT
Honeywell公司的专利技术RMPCT（即鲁棒多变量预测控制技术），采用区域控制算法［Range Control Algorithm （RCA）］，可同时满足在控制器求解、控制及优化目标的最佳操作方案时，尽可能减少模型的不确定性所造成的影响；在实现控制变量（CV）目标时，不强求遵循特定的轨迹，而是采用所谓的“漏斗技术”，这样为控制器提供了更多的自由度，以保证实现控制过程的动态优化［2-3］。
2.2 Profit Controller多变量预测控制器
Profit Controller是Honeywell公司多变量控制和优化技术的核心套件。它基于Honeywell专利技术RMPCT，该技术包含3种变量：一是控制目标，即控制变量（CV）；二是控制手段，即操作变量（MV）；三是可以影响CV的值但不受控制器控制的可测变量，称为干扰变量（DV）。
Profit Controller集设计、实施、维护于一体，实现工业过程效益最大化。其突出特点如下：一是基于系统工艺过程的动态模型，预测在今后若干控制周期中控制变量（CV）的轨迹，采用专门的前馈响应调节，用户可根据前馈模型的可靠性调节控制器对各前馈输入的响应程度，优化今后各控制周期中各操作变量（MV）的动作，从而使控制变量（CV）控制在合理的范围内；二是Profit Controller内置线性和二次目标函数，线性目标函数可实现某变量的最大化或最小化，二次目标函数则可实现某变量所确定目标的优化；三是Profit Controller可在线修改模型增益及滞后时间，这一功能非常有利于控制器的投运调试和日后维护。
2.3 合成及精馏系统APC与DCS网络架构
甲醇合成及精馏系统APC与DCS网络架构如图1。
3 甲醇合成系统先进控制关联逻辑
3.1 新能凤凰甲醇合成系统的特点
新能凤凰的2套甲醇合成系统并联运行，单套系统产能360 kt/a，双套系统产能720 kt/a。一期合成系统较二期合成系统之管道长度多出600 m以上，管道阻力较大，因此通过节流二期合成系统进气量的方法控制一期合成系统的进气量，使2套合成系统负荷相近。正是由于这种控制方式，一期合成系统的压力高于二期合成系统。合成系统APC控制单元主要控制甲醇合成系统的放空阀阀位与系统压力。
甲醇合成弛放气量由燃料气压力放空阀控制（放空阀后燃料气一部分去硫回收系统，另一部分经蒸汽加热炉燃料气放空阀去火炬），主要与一期合成系统压力关联，同时为满足硫回收系统日常的燃料气供应（燃料气去硫回收系统管线上设有燃料气压力自调阀），需同时调节蒸汽加热炉燃料气放空阀。
更多内容详见《中氮肥》2019年第6期