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プラント制御高度化コンサルティング

概要

製油所や化学工場において、製品の増産を実現するためには、装置の運転状況に応じて変化する制約を逐次考慮した製品品質の安定化と張付け制御が必要不可欠です。そのため、ユーザー各社では多変数モデル予測制御を中心とした高度制御の導入が進められてきました。
出光エンジでは、出光グループ内で培ったノウハウを基に、2001年より海外の石油精製会社のD製油所に対する高度制御システムのコンサルタント業務を実施しましたのでその概要を紹介します。

コンサルタント業務の意義

高度制御を導入するためには、制御システムに関する知識の他に、既存システムの把握、経済性評価、プロジェクト管理や制御ベンダーとの折衝能力が必要となります。特に高度制御を新規に導入するユーザーは上記能力が不足しています。

そこで、ユーザーの立場に立ち、導入計画から運用までをサポートすることが必要となります。
図1.高度制御導入までの流れ
図1.高度制御導入までの流れ

コンサルタント業務の対象範囲

高度制御の安定稼動を実現するためには、多変数モデル予測制御の設計構築以外にも、DCS側のERC(Enhanced Regulatory Control)や計装機器(特に分析計)の安定稼動が重要です。そのため、本コンサルタント業務では計装〜上位制御システムまで全体を視野に入れたサポートを実施しました(図2)。
図2.D製油所におけるAPCプロジェクト対象範囲概要
図2.D製油所におけるAPCプロジェクト対象範囲概要

高度制御導入対象装置

D製油所では重質原油が処理されており、重質油の付加価値アップが目的の装置構成となっています。出光エンジは、高度制御の導入効果が最も大きい装置を算出し、対象としました。

高度制御導入対象

  • CDU(常圧蒸留装置)
  • HVU(減圧蒸留装置)
  • HCU(重質油水素化分解装置:2系統)

主なコンサルタント事例

計画〜基本設計の実施

図3.高度制御構成例(HVU)
図3.高度制御構成例(HVU)
通常、高度制御の基本設計はベンダーが実施しますが、本業務ではベンダー選定時の技術力評価ベースの明確化とベンダーに精度の高い見積をしてもらうため、出光エンジにて基本設計を実施し、入札用の技術仕様書としました。(図3)

(別ウィンドウで開きます)図3.高度制御構成例(HVU)(拡大図)

<コミッショニングとメリット算出>

コンサルタント業務の重要項目の一つとして、コミッショニングが挙げられます。本業務では、コミッショニング後にシステムのメンテナンスが十分行われない場合を想定し、一回目のテストから半年経過後に再度コミッショニングを実施しました(図4)。これにより稼動率の維持向上を図ることができました。
図4.D製油所におけるコミッショニングの特長
図4.D製油所におけるコミッショニングの特長

制御導入結果

2003年11月に2週間に及ぶ性能確認テストを実施し、稼動率、制御性の有無を確認しました。全対象装置とも良好な制御性を確認できました。CDUの制御導入後のイメージを図5に示します。
図5.CDU製品品質制御(ナフサFBP)結果の一例
図5.CDU製品品質制御(ナフサFBP)結果の一例
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