Panel Control Avanzado - akbal.imp.mxakbal.imp.mx/foros-ref/xiv/PCA/PCA2.pdf · Refinería de Cadereyta. Al interrumpirse el proyecto por problemas PEMEX-Siemens, AspenTech no pudo

Panel Control Avanzado XIV Foro Avances Industria de la Refinación

Mario Laiseca Salamanca, Ph.D.Sr. Project Manager / APC and Optimization, AspenTechnology, Inc.

©2007 Aspen Technology, Inc. All rights reserved 2

Agenda

• Antecedentes• Descripción Tecnológica • Problemáticas encontradas• Referencias de Aplicaciones exitosas en otras

Refinerías− Beneficios

• Conclusiones y recomendaciones


Antecedentes

• En la última década Aspen Technology implementó múltiples controladores avanzados en PEMEX.− Setpoint realizó la mayoría de las implementaciones a principios de los 90. En 1996

AspenTech adquirió a SetPoint y a DMCC.− Se implementó APC en Tula, Salamanca, Salina Cruz, y Cadereyta− AspenTech participó como subcontratista (de Siemens) en la actualización de la

Refinería de Cadereyta. Al interrumpirse el proyecto por problemas PEMEX-Siemens, AspenTech no pudo completar el alcance original: 9 controladores avanzados

• En la mayoría de los proyectos se llegó al comisionamiento sin embargo no han sido actualizados (hardware/software).− Las plataformas se pueden considerar como obsoletas (hardware/software)

• Las aplicaciones de APC se pueden actualizar mediante una estrategia que considere la situación actual de la Tecnología y de PEMEX.


Agenda

• Antecedentes• Descripción Tecnológica • Problemáticas encontradas• Referencias de Aplicaciones exitosas en otras




Descripción Tecnológica

AspenONE para Control Avanzado de Procesos

Advanced Process Control

APC

SeguridadEstabilidad

DesempeñoOptimización

12

34


for Advanced Process Control

Herramientas de APC

DMCplus Multivariable Controller

SmartStep Automatic Testing tool

AspenWatch / Performance Monitoring ToolPIDWatch

Aspen IQ Inferential Properties


DMCplus - Características

• Control multivariable lineal y robusto• Modelo dinámico del Proceso• Utiliza el modelo para predecir el comportamiento

futuro de las variables clave (CVs, MVs, DVs) en un horizonte de tiempo

• Utiliza la predicción para controlar el comportamiento de la unidad de proceso dentro del rango operativo deseado

• Cumple con los límites operacionales, y físicos• Optimiza el comportamiento de la unidad


DMCplus

• Multivariable• Model-Predictive• Constrained• Optimizing

• Changes in one setpoint effect several controlled or constrained variables

• DMCplus accounts for the effects of all changes on all controlled variables and finds the best overall solution

• DMCplus will find a control plan that will satisfy all process and operating constraints if such a plan exists


DMCplus


• DMCplus uses linear dynamic models to predict the open-loop behavior of the controlled variables

• Predicts the violation of constraints

• Constantly updated with measured information

• Can model processes with unusual dynamics


DMCplus


• All constraints are considered and accounted for in the overall control plan

• High, low and rate-of-change limits on MVs

• High and low limits (setpoints) for CVs− Product composition specifications,

metallurgical limits, valve output clamps.

− Satisfied if physically possible


DMCplus


• Steady-State:− Maximize profit− Robust handling of infeasibility

• Dynamic− Minimize CV error− Minimize MV movement

• Follow the optimum dynamic path to economically optimum steady-state targets


Aspen PIDWatch - Características

• PIDWatch provee análisis de desempeño de lazos de control PID, identificación de modelos y ayuda a determinar los parámetros de sintonía

• Ahorra tiempo de sintonización− Duración del pre-test se reduce en 4-5 días (15%-20%)− Errores de sintonización se previenen sistemáticamente

• Provee un resumen de tags e identifica por color los fuera de especificación− Se pueden analizar el detalle mediante “Drill Down


Aspen PIDWatch

Aunque existe un sobreposición de procesos de trabajo, las tareas de monitoreo de lazos de control pueden ser típicamente clasificadas en funciones en línea y fuera de línea

Identificación de lazos PID deficientes

Validar desempeño del

control

Resolver problemas de lazos

o mecánicos

Analizar problemas de lazos

OnlineOffline

Control Loop Monitoring

Aspen PIDWatchAspen PIDWatchAspen PIDWatch

AnálisisAnAnáálisislisis

MonitoreoMonitoreoMonitoreo


AspenWatch - Características

• Indicadores de desempeño pre-configurados y personalizados

• Gráficas de tendencia y carpeta para KPIs • Capacidad de Análisis “Drill Down” en las gráficas

de KPI• Configuración de Reportes Personalizados • Registro de Eventos• Registro de Mensajes


AspenWatchMonitoreo Reportes

Solución de Problemas Sintonía de PID


Metodología Típica de Implementación

Pre-Test

Modelo ID

StepTest

Integración

Entrega

Muchas suposiciones críticas sólo se pueden probar durante la entrega


• Aspen SmartStep automatiza cambios manuales en secuencia, cumpliendo con las restricciones

• Aspen SmartStep automatiza múltiples pasos para reducir dramáticamente el tiempo mientras cumple con las restricciones y provee datos de excelente calidad

• Aspen SmartStep cumple con las restricciones y se recupera de perturbaciones y desvíos.• Mediante movimientos correctivos individuales y• Movimientos multivariables,

• Aspen SmartStep utiliza rampas y mantiene las mismas entre los límites.

Aspen SmartStep - Características


SmartStep – “Test” vs. “Multi-test”

“Test”Mode –

MV Move Pattern

“Multi-Test”Mode – MV

Move Pattern


SmartStep - Características

Parámetros Empezar el Test

Grupos Filtros


Metodología Mejorada de Implementación

StepTest

Modelo

Integración

Entrega

Pre-Test

Sostenimiento

• Integrar de manera temprana datos más fácilmente

• Validar MV, CV, PID• Sintonía para desempeño


Agenda

• Antecedentes• Descripción Tecnológica• Problemáticas encontradas• Referencias de Aplicaciones exitosas en otras




Problemáticas Encontradas

• Reconocimiento de APC como una necesidad− Evaluar la necesidad de control avanzado es equivalente a evaluar la

necesidad de control regulatorio• Falta de credibilidad y confianza• Contar con una iniciativa corporativa con compromiso de

inversión a largo plazo: mantenimiento y actualización de la aplicación− Considerar la actualización ya que es inevitable (cambios de en las

unidades de proceso, en los Sistemas Operativos, las Aplicaciones y Hardware)

• Estructura para mantener el APC − No hay “dueños” del Control Avanzado

• Falta de mantenimiento a las aplicaciones− Cualquier aplicación pierde su valor con el tiempo sin mantenimiento

• Falta de capacidad de resolución de problemas o situaciones debilitantes encontradas durante el Pre-Test− Tiempo de espera ante cambio de equipos e instrumentos


Agenda





Experiencia de AspenTech para APC en Refinación

Unidades DMCplus>80 Destilación Vacío/Crudo>80 FCC>30 Hydrocracking>40 Reforma Catalítica>30 Delayed coking>20 Alquilación>5 Isomerización

>40 Olefinas (> 250 controladores)>5 Aromáticos

>300 Columnas de destilación10 Plantas de gas (NGL)


Experiencia de AspenTech para APC de Polímeros

Polymer Process Technology Total Polymers APC Lines

UNIPOL PE 7Innovene PE 3Mitsui Slurry PE 5Nissan Slurry PE 4SABIC HP Tube LDPE 1

Total PE 20UNIPOL PP 1Novolen PP 4Mitsui Slurry PP 2Innovene PP 1Spheripol PP 4

Total PP 12High Impact Polystyrene 1

Total Polymers APC 33


ECOPETROL y Braskem

• ECOPETROL (Colombia)−Control avanzado en dos refinerías:− 5 unidades de crudo− 3 unidades de ruptura catalítica

• Braskem (Brasil)−Control avanzado en dos plantas de etileno y aromaticos− 20 hornos de pirólisis, zona fría, zona caliente−BTX, Xylenos, Isopreno, faccionador de nafta, reformador

catalítico, etc.

Alta participación del cliente en los proyectos. Participación y mantenimiento es clave para el éxito del los proyectos


• Reducción de Variabilidad de Proceso (< 50%)• Maximización de Capacidad ( 3-5 %)• Minimizar Energía Requerida ( 5-10%)• Desahogar restricciones del Proceso• Operación Estable del Proceso

APC = Como el mejor operador 24/7

¿De dónde vienen los Beneficios?


¿De dónde vienen los Beneficios?

• Mayor Capacidad• Mayor Calidad• Menor Costo

Especificación oLímite

PromedioPromedio

OperaciónActual

Se reduce la variabilidad con Control

Avanzado

Se mueve la operación

más cerca del límite


Beneficios

• Mejora la estabilidad operacional y manejo de restricciones resultando en menos paros de planta no planeados.

• Mejora la seguridad compensando por perturbaciones antes que lleven al proceso a regiones no estables.

• Se escala eficientemente a un problema de control de cualquier tamaño y a sido implementado exitosamente virtualmente en cualquier problema en Refinación, Químicos y Petroquímicos.


Beneficio Económico Típico

Unidad de Proceso

Beneficios(USD)

Tiempo de Proyecto

Crudo $800K - $ 1MM 9-11 meses

FCC $1-1.5MM 8- 12 meses

Alquilación $600- 800K 9- 11 meses

Retorno de Inversión de 6 a 10 meses


Agenda





Ingredientes de la Solución

Elementos de la Solución de Control Avanzado

1. Establecer el Equipo Adecuado• Capacidades, conocimiento, habilidades, experiencia,

necesidades, preferencias y expectativas

2. Implementar los procesos de negocio adecuados• Definición de procesos de trabajo, secuencia de

actividades, mejores prácticas, métricas

3. Proveer las mejores herramientas y tecnología• AspenONE for Advanced Process Control

4. Proporcionar entrenamiento adecuado• AspenTech CS&T

5. Desarrollar un ambiente de trabajo que soporte el valor sostenido• Reconocimiento en la organización, valor para la

organización, liderazgo por el ejemplo, estructura organizacional.

1. Gente

2. Procesos de Trabajo

3. Herramientas y Tecnología

4. Entrenamiento

5. Ambiente


Conclusiones y Recomendaciones

• Control Avanzado de Procesos genera beneficios

• Se debe reconocer la necesidad de Control Avanzado

• Se debe tener una iniciativa a Largo Plazo

• Contar con Estructura “dueña” de Control Avanzado

• Se requiere una metodología completa incluyendo: Gente, Tecnología, Entrenamiento, Transferencia de Tecnología, y Mantenimiento.

• La participación del cliente en el desarrollo de aplicaciones de control avanzado es la clave para el éxito


¿Preguntas?

Mario Laiseca Sr. Project Manager, NALA Services Fields of Competence

• Advanced Process Control • Real-time optimization • Project & Program management • Process Modeling • Hydrometallurgy • Petrochemical and refining process technologies

− Ethylene − BTX − Xylenes fractionation − Catalytic reforming − Naphtha fractionation − Naphtha hydrotreating − MTBE

Present Position

• Project Manger – Responsible for successfully managing services projects in Latin America

Work Experience

• Project Manager – Three APC Programs for ECOPETROL: 2 in Barrancabermeja refinery and one in Cartagena Refiner. Four crude units and 2 FCCs

• Project Manager – PDVSA Crude Management Optimization Program. Implementation of long term planning, crude scheduling, yield accounting, distribution planning optimization, and inventory management & operations scheduling.

Mario Laiseca Sr. Project Manager, NALA Services

2

• Project Manager – MES Program. Implementation of yield accounting, event management, role-based visualization, integration, and order management.

• Project Manager – Managing two projects: MES project for Ameriven and APC project for Pluspetrol

• Program Manager - Dow Hydrocarbons Program • Responsible for the successful execution and implementation of RTO technology

for 11 ethylene plants. • Define, document, and enforce RTO best practices for the RTO projects. • Project lead for two of the RTO projects.

• APC Engineer – Braskem Aromatics Units: Naphtha Fractionation, and Catalytic Reforming

• RTO chemicals Director. Responsible for chemicals RTO projects. • Ethylene RTO best practice leader. • Optimization Engineer – FPCC Ethylene plant closed-loop Aspen Optimizer system.

Successfully completed the project on time at client satisfaction. • Optimization Engineer – Naphtachimie Ethylene plant closed-loop Aspen Optimizer

system. Successfully completed the project on time at client satisfaction. • Optimization Engineer – AtoFina Ethylene plant closed-loop Aspen Optimizer

system. Successfully completed the project on time at client satisfaction. • Project Leader – BP Amoco Olefins 1 Ethylene plant closed-loop Aspen RT-Opt

system • APC engineer – BP Amoco Olefins 1 Ethylene hot fractionation. Plant testing and

commissioning of C3 splitter and debutanizer. • Review control and optimization articles for International Society for Measurement

and Control • Project Leader – Westlake Petrochemicals Petro II Ethylene plant closed-loop Aspen

RT-Opt system • Project Leader – [DMO] to Aspen RT-Opt conversion for an Ethylene plant closed-

loop optimization system • Project Leader – Performed feasibility and benefit study for applying Aspen RT-Opt

technology to an ethylene plant in Saudi Arabia • Project Leader – Performed feasibility and benefit study for applying DMCplus and

Aspen RT-Opt technology to two Acrylonitrile plants in the US. • Project Leader – Ethylene plant closed-loop [DMO] system revamped and

successfully implemented. • Project Engineer – Performed feasibility and benefit study for applying DMCplus and

Aspen RT-Opt technologies to two ethylene plants in South Africa. • Project Engineer – FCC Unit open-loop OPTCOM/NOVA optimizer system.


3

• Project Engineer – MTBE Unit open-loop OPTCOM optimizer system. • Project Engineer – DSM Hydrocarbons Naphtha Cracker 3 closed-loop [DMO]

system successfully implemented. • Project Engineer – Dow Chemicals LHC3 ethylene plant RT-Opt Model developed

for cold side separation train and refrigeration systems. • Instructor – Advanced Process Control and On-line Optimization (PEMEX/IMP,

Mexico) • Project Leader – Fina-Borealis Naphtha Cracker 2 closed-loop RT-Opt system

successfully implemented. • Designed an implemented a model-based feedback controller for a high-density

polyethylene reactor (Quantum Chemical). • Designed a control system for reducing waste of cooling water for batch reactors

(Syntex, Chemical division)

Work History

• 2006 – Present Project Manager Aspen Technology, Inc

• 2005 – 2006 Sr. Advisor Aspen Technology, Inc

• 2000 – 2005 Advisor, NALA Services RTO Chemical director

Aspen Technology, Inc

• 1998 – 2000 Sr. Staff Engineer Aspen Technology, Inc

• 1997 – 1998 Staff Engineer Aspen Technology, Inc

• 1993 – 1997 Sr. Project Engineer Aspen Technology, Inc Setpoint, Inc.

• 1992 Summer Intern Quantum Chemical USI

• 1985 Instrumentation Engineer Syntex, Chemical division

Aspen Technology, Inc. acquired Setpoint, Inc. in January of 1996.

Papers and Publications

• Starks, D. and M. Laiseca: “Migration of Version 2 RT-Opt Implementations to Aspen Plus 11.” ASPENWORLD, Washington DC, 2002.

• Corripio, B, R. Preston, and M. Laiseca: “Rolling Out Best Practices Across Dow Hydrocarbons.” ASPENWORLD, Washington DC, 2002.

• Strycezek, K., M. Laiseca, M. Leitman and C. Brosilow: “Tuning Single Input Single Output Control Systems for Parametric Uncertainty.” To be published in International Journal of Control.

• Nath, R. and M. Laiseca: “Operations Optimization of Cold End of an Olefins Plant Using OPTCOM/RT-OPT.” ASPENWORLD, Boston, 1994.


4

• Laiseca, M. and C. Brosilow: "Control Relevant Model Selection For Uncertain Processes." American Control Conference, Baltimore, 1994.

• Laiseca, M. and C. Brosilow: "Tuning Robust Control Systems Under Parametric Uncertainty." American Control Conference, Chicago, 1992.

• Laiseca, M. and C. Brosilow. “Modular Multivariable Control Applied to the Shell Heavy Oil Fractionator.” Proceedings of 1989 American Control Conference, Pittsburgh, PP 1093-1099.

• Lobo, R., M. Laiseca, I. Zamorano and J. J. Rodriguez. “Leaching Kinetics of a Zinc Blende Mineral Concentrate.” Revista Nacional de Ingenieria (National Engineering Academy Journal, Mexico), PP 65-71. Sep. 1986.

• Lobo, R., M. Laiseca, I. Zamorano and J. J. Rodriguez. “Estudio Cinetico de la Lixiviacion de un Mineral de Blenda de Cinc.” VI Encuentro Nacianal de la IMIDIQ, Cholula, Mexico. March 1985.

Educational Background

• Case Western Reserve University, 1993, Ph.D. in Chemical Engineering • Case Western Reserve University, 1990, Masters of Science in Systems and Control

Engineering • Universidad Autonoma Metropolitana, 1985, B.S. in Chemical Engineering

Additional Training

• Project management essentials: Planning a project, Nov 2006 • Project management essentials: Project scheduling and budgeting, Nov 2006 • Project management essentials: Controlling and closing a project, Nov 2006 • Managing Projects in Organizations. ESI International, The Jorge Washington

University. April 2001 • Distillation. The Center for Professional Advancement, Houston Texas. 1996 • Carnegie Mellon University, 1997, Modeling and Optimization in process Design and

Operation • The Foxboro Company, 1985, Electrical, Mechanical and Pneumatic Instrumentation

Professional Affiliations

• American Institute of Chemical Engineers • International Society for Measurement and Control

Languages


5

• English, Spanish, and Portuguese

Documents

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