Avansert prosessregulering i Borealis Strategisk satsning gir resultater
Avansert prosessregulering i Borealis: Strategisk satsning gir resultater PROST temadag, 24. januar 2001 Bjørn Glemmestad, Ketil Strand Andersen og Kristian Helland Borealis R&D Advanced Process Control and Modelling Research BG, 24. 01. 2001
Innhold n n n Hva er Borealis Hva er avansert prosessregulering (APC) i Borealis Strategi for APC i Borealis Veien videre Oppsummering BG, 24. 01. 2001
Hva er Borealis n n n En av verdens største produsenter av polyolefiner (polyeten og polypropen). Selger teknologi for produksjon av polyolefiner, herunder avansert prosesskontroll. Ca 5400 ansatte. Omsetning ca EUR 3 mrd. Produksjon ca 2000 kt PE og 1500 kt PP. Lokalisering i Europa: Porvoo Rønningen Tallinn St. Petersburg Stenungsund Copenhagen Wilmslow Hovedkontor Antwerp Paris Produksjonssteder Salgskontorer Cublize Moscow Hamburg Warsaw Beringen Düsseldorf Kallo Münich Prague Burghausen Linz Schwechat Budapest Monza Lisbon Sines Barcelona Istanbul Athens Nicosia BG, 24. 01. 2001
Avansert prosesskontroll (APC) i Borealis n Ca 15 års aktivitet innen APC (utviklet i samarbeid med bl. a. Statoil F&U). n Første installasjoner: – 1991: Egenutviklet modellbasert multivariabel regulator settes i drift i høytrykks polyetenfabrikk på Rønningen i Bamble. – 1993: Egenutviklet ulineær prediktiv regulator basert på fysikalske modeller som bl. a. regulerer estimerte kvalitetsvariable settes i drift i polypropenfabrikk på Rønningen. n Viktig strategisk milepæl (1999): – Egenutviklet APC (Bor. APC) installert i Finland (Borstar fabrikk) som bidro til: • Bor. APC etablert som foretrukket APC teknologi i Borealis • Bor. APC selges som en integrert del av Borealis sin Borstar teknologi. n I dag: – APC i ca 30% av fabrikkene. – Fire pågående installasjoner: • Stenungsund i Sverige, ombygging av polyetenfabrikk. • Schwechat i Østerrike, ny polypropenfabrikk med Borealis teknologi. • Abu Dhabi i Forente Arabiske Emirater, 2 polyetenfabrikker under bygging med Borealis teknologi, Borelis har 40% eierandel. • Shanghai, eksternt solgt lisens for polyeten. BG, 24. 01. 2001
Hva er avansert prosesskontroll (APC) i Borealis Bor. APC: “Borealis Advanced Process Control” består av: n For polyolefinproduksjon, unntatt høytrykks polyeten – – On. Spot: Ulinear prediktiv regulator basert på fysikalske modeller Basic Calculations: Beregning av variable for å gi økt informasjon til operatører MES n For høytrykks polyetenreaktorer – – High. Spot: Modellbasert multivariabel regulator. High. Sim: Verktøy for simulering av polymeregenskaper i høytrykks polyetenreaktorer Dew point pressure? Prediktiv regulering av kvalitet med fysikalske modeller DCS og Prosessdatabase BG, 24. 01. 2001
Strategi for APC i Borealis n Visjon – Borealis skal ha kompetanse til å utvikle “Best in Class” APC teknologi for å: • Støtte produksjonsenhetene i Borealis • Støtte lisensiering og teknologisalg n Mål – Støtte produksjonsenhetenes strategiske mål innen kostnadseffektivitet, HMS etc i alle utvalgte fabrikker i Borealis. – Implementere Bor. APC i Borealis sine fabrikker i henhold til omforent plan. – Tilby Bor. APC utenfor Borealis som en del av Borstar-teknologien samt til andre strategisk valgte kunder. – Videreutvikle Bor. APC BG, 24. 01. 2001
Hvem jobber med APC i Borealis R&D Control theory Process modelling Controller development Technology owner Borealis Engineeering Plant implementation Implementation package owner Neste Engineeering Maintenence support Implementation support Development support Statoil R&D Controller developement Implementation support Borealis Plants Customer Specification requestor Development support BG, 24. 01. 2001
Typisk fabrikk i Borealis Compressor Catalyst Loop reactor Gas phase reactor Flash Diluent recycle Monomer Comonomer Hydrogen Polymer Product outlet Monomer Comonomer Hydrogen n APC gir: – – Økt produksjon Mer stabil drift generelt Raskere produktoverganger Redusert kvalitetsvariasjoner / mindre off-spec vare BG, 24. 01. 2001
Litt om modellering i Borealis Advanced Process Control 30 % Clear Direct Contribution TOOL Process stability Productivity / cost Product quality Fundamental Modelling & Simulation 70 % Strategic Area KNOW-HOW Process Design & Optimisation (Engineering) Advanced Process Control Technology Development (Research) process design catalysis & polymerisation polymer development BG, 24. 01. 2001
Litt om regulatoren (modellprediktiv regulering) Målte forstyrrelser Prosess inkl. DCS og “beregnede målinger” Målinger + Pådrag _ Modell Regulerte variable (CV) Estimator Estimerte målinger Tilstander og parametre Reguleringsalgoritme BG, 24. 01. 2001
Regulatorens operatørgrensesnitt (prinsipielt) Typisk ett slikt bilde per applikasjon (dvs per reaktor) Manipulated Variables (MV) Controlled Variables (CV) BG, 24. 01. 2001
Hvilken kompetanse kreves for vellykket APC? n Forstå prosessen. I hvilken grad nås målene for produksjon og kvalitet? I hvilken grad kan måloppnåelse bedres ved bruk av APC? n Reguleringsteori. n Modelleringskunnskap (empirisk modellering vs. fysikalsk modellering). n Programmering (hvis APC skal utvikles). n Konfigurering av DCS og prosessdatabase. n Praktisk prosessregulering (f. eks interaksjon med DCS). n Litt praktisk måleteknikk (hvordan håndtere feil i målinger etc. ) n Forståelse av produksjonsenhetens (kundens) behov: – Dokumentasjon – Opplæring – Vedlikehold/support NB! Ikke bare riktig kompetanse som kreves for vellykket APC. BG, 24. 01. 2001
Hvor går veien videre? n Mer effektive på å implementere Bor. APC. n Bedre modeller/forståelse av kvalitetsegenskaper og reaksjonskinetikk for polyolefiner. n Økonomisk optimalisering / “plantwide optimization”. n Integrasjon mot Manufacturing Execution Systems. n Multivariabel statistisk prosessmonitorering. n Operatørstøtte for feilhåndtering / tidlig varsling av feil under utvikling etc. BG, 24. 01. 2001
Oppsummering For Borealis n Langsiktig strategi og systematisk jobbing har gitt resultater i form av: – APC implementert i ca 30% av alle fabrikkene med godt resultat. – Egenutviklet APC selges som del av Borealis sin teknologi. – Forståelse/forankring for modellering og APC i organisajonen (ikke bare i R&D!) n Mange forbedringer som resultat av praktiske erfaringer. Generelt n Vanskelig å lykkes innen APC uten “en plan”. n Må vite (helt konkret) hvorfor og hvordan APC skal gjøre at fabrikken går bedre. n Må ha, eller skaffe: – Forankring i organisasjonen (og forståelse for at det kan ta noe tid). – Riktig/tilstrekkelig kompetanse. n Lurt å starte der det er rimelig stor sannsynlighet for suksess. BG, 24. 01. 2001
- Slides: 14