摘要  针对氯乙烯（VCM）精馏过程中存在的控制难点，在常规控制的基础上，使用浙大中控预测函数控制软件（APC-PFC）设计两个预测函数控制器。分别在低沸塔和高沸塔上应用，大大提高了生产操作平稳度和氯乙烯单体的纯度，取得良好的控制效果和显著的经济效益。

       关键词：预测控制软件 氯乙烯 精馏 

       1、引  言
        VCM精馏过程是聚氯乙烯生产中的一个重要环节。经精馏处理后的单体质量对最后的成品质量起着决定性的作用。由于精馏过程具有非线性、大滞后、模型阶次高、动态响应慢、控制变量多、控制参数关联性强、在线测量困难等特点，常规PID控制难以达到满意的控制效果，往往造成单体的纯度不稳定，影响聚氯乙烯的质量，并可造成能耗加大、尾气排放超标、污染生态环境等严

重后果。
针对VCM精馏过程存在的控制难题www.cechina.cn，我公司采用浙大中控预测函数控制软件（APC-PFC）建立精馏过程的先进控制系统[1]。并于2005年3月成功投入运行，VCM精馏使用先进控制后大大减轻了操作人员的工作强度，应用预测模型对被控变量的变化趋势进行预测，时时对控制回路的给定值进行滚动优化和偏差校正，提高各工艺关键变量的控制精度和平稳度，从而保证产品质量和保持操作工况的平稳，获得了满意的控制效果。

        2、VCM精馏过程工艺和特点
        VCM精馏过程通常由低沸塔系统和高沸塔系统构成www.cechina.cn，是一个典型的二级串级精馏工艺。其工艺流程如图1所示。从压缩机出来的粗氯乙烯先送入全凝器，使大部分气体冷凝液化，经水分离器除水后进入低沸塔，未冷凝气体进入尾气冷凝器，冷凝液全部返回水分离器，低沸塔再沸器由热水加热，低沸塔所分离出的低沸物由塔顶汇入全凝器通至尾气冷凝器处理，尾气冷凝器未冷凝的气体经尾气吸附器回收氯乙烯后，剩下的惰性气体排出。塔釜液通过中间槽流入高沸塔，高沸塔的再沸器由热水加热，将氯乙烯蒸发，经塔身分离成精氯乙烯进入成品冷凝器，被冷凝氯乙烯储放到成品槽中，为保证单体纯度，高沸塔底部物料含有一定量的高沸物，需根据工况定期做排出处理。

        由于生产的连续性，VCM精馏过程与前工段的合成和后工段的聚合紧密相连www.cechina.cn，合成工段的出料就是VCM精馏工段的进料，因此,VCM精馏的低沸塔进料流量和进料组分会经常变化，这是VCM精馏工段的主要干扰因素。VCM进料流量的变化既改变了物料平衡的关系，也改变了能量平衡的关系。因粗氯乙烯在精馏塔中滞后时间长，通常的反馈调节无法及时克服进料流量的扰动。进料组分变化对各层塔板温度及达到一定产品纯度时的馏出量影响很大，尤其是VCM精馏，进料成份复杂，不可测量，给产品质量的平稳控制带来很大难度。

       对于高沸塔来说，进料变化也很频繁，并且变化幅度比较大，塔釜液位难以控制。同时，高沸塔液位的频繁变化会导致塔釜温度的变化，塔釜温度又影响到塔釜的液位以及高沸塔塔顶的温度和塔釜压力；回流量等因素又与塔釜液位及温度相互关联、相互影响控制工程网版权所有，故高沸塔的各操作参数间存在复杂的耦合关系，众多因素共同作用最终决定装置的运行状况。高沸塔单元的操作存在一定的约束条件，各操作参数均有其允许操作区域限制，控制时要协调各操作变量，以保证高沸塔的整体控制水平和最终产品质量。因此，高沸塔的控制问题在氯乙烯精馏装置中就显得尤为突出。

        3、浙大中控APC-PFC先进控制软件原理和特点
       3．1  基本原理：
        APC-PFC控制软件技术的核心算法是预测函数控制（PFC），即预测模型、滚动优化、反馈校正。PFC隶属于模型预测控制家族的一种，由法国ADERSA公司的J.Richalet等人于1986年提出。与传统的模型预测控制算法不同，PFC注重控制变量的结构形式，将控制输入视为基函数的加权组合控制工程网版权所有，引入误差反馈校正，进行在