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中国的“大脑”安装在乙烯装置上

科技日报记者 颉满斌 通讯员 仇国贤。大脑

“ECSOS可以通过计算快速完成乙烯原料的中国装乙置上优化和生产操作优化,促进我国乙烯生产优化手段的烯装进步,为企业创造巨大的大脑经济效益。与其他软件相比,中国装乙置上ECSOS功能更强大,烯装更适合国内乙烯原料和裂解炉复杂多变的大脑现状,已在兰州石化和四川石化实现工业应用。中国装乙置上“6月1日,烯装记者从中国石油化工研究院获悉,大脑兰州化工研究中心与清华大学联合开发的中国装乙置上大型乙烯裂解炉模拟优化系统(EcSOS),在国内多套乙烯设备中实现了工业应用,烯装并取得了良好的大脑效果。

Ecsos是中国装乙置上乙烯原料及裂解炉操作优化软件。乙烯裂解原料复杂多变,烯装生产过程缺乏快速有效的优化手段,导致原材料利用率、产品收益率和生产成本达不到最佳。为此,石化院自主开发了工业软件——EcSOS,填补了该领域国产化软件的空白。

连接分散的数据 让数据创造新的价值。

目前,全球对资源的需求使石化产业的发展面临着前所未有的激烈竞争。迫切需要通过信息化升级大大挖掘潜力,快速提升化工产品的竞争力。

兰州石化橡胶厂丁苯车间工程师李金山从事信息工作多年。他认为,就中国石油而言,生产设备具有较强的信息条件和基础,收集了大量的生产数据。

但这些数据在应用分析和利用方面仍存在瓶颈。李金山说,原因是缺乏独立知识产权的分析、利用和模拟优化平台,导致这些分散的数据无法相互连接,因此无法通过挖掘数据创造价值。为了使数据创造新的价值,我们需要能够服务于数据应用的工业软件。李金山说。

工业软件生动地被称为生产设备的“大脑”。为了支持和改进制造过程,工业软件是工业生产环节规律的模型化。“工业软件不仅可以控制产品的生产和设备的运行,还可以实时显示产品和设备的运行状态。通过分析和优化,可以作用于产品和设备的运行、设计和规划,实现迭代优化。石化院大型乙烯裂解炉模拟优化系统项目负责人田亮说。生产过程的优化和稳定控制是保证企业降低运营成本、提高生产效率、创造核心竞争力的前提。“工业软件是解决上述问题的有效手段。田亮说。

目前,乙烯装置大型化、裂解原料多样化的趋势越来越明显,生产企业往往无法及时掌握原料的裂解性能。同时,裂解炉在运行过程中受结焦等实际运行条件的影响,运行状态不断变化。传统的维持全周期裂解条件的生产模式不能充分挖掘裂解炉的潜力。

与传统的实验室优化技术和工业炉现场校准方法相比,计算机模拟技术可以准确、灵活、快速地优化乙烯裂解的实际生产过程。然而,国外软件只能模拟计算,缺乏优化功能,不能相应调整国内原材料和设备的运行,导致国内制造商实际使用效果差。

大型乙烯裂解炉模拟优化系统项目利用计算机技术,结合大量实验数据和工业炉实际运行,独立开发了热裂解乙烯原材料和裂解炉操作优化软件ECSOS,实现了准确、灵活、快速模拟优化的技术突破,可形成有针对性的个性化裂解炉模拟优化运行方案。

提高资源配置效率 数据驱动产业升级。

Ecsos平台可以根据生产需求和市场变化快速模拟和评价原材料,获得最佳的裂解操作条件,使生产过程更加灵活、智能、集成,实现知识获取、大规模利用和继承的完美整合。

对乙烯生产的多目标优化技术,能有效解决国内乙烯生产装置实际生产需求多变的问题。装置投料前,先将参数输入软件,然后计算后自动提交优化后的操作方案。按照本方案组织生产,可以最大限度地提高资源配置效率,实施降低生产过程成本、提高效率的措施。

“蒸汽热裂解乙烯的生产工艺是所有石化生产中工艺最长、设备最多、工艺机制最复杂的环节。兰州石化公司石化厂生产技术科李国新表示,裂解炉是石化行业的领导者。为了优化整个设备的运行,裂解原料优化和裂解炉的运行优化是最基本、最关键的环节。Ecsos的应用使操作人员在进料前掌握原材料的裂解性能、最佳操作条件和裂解产品的分布,在不增加大型设备投资成本的基础上,有效发挥现有生产设备的运行潜力,促进生产增长、节能减少目标的顺利实现,帮助生产企业获得更高的经济效益。

“与国外同类软件相比,ECSOS具有更完整的模拟功能和优化功能,更适合国内乙烯企业需求目标多样化的实际生产。田亮介绍。

ECSOS中乙烯裂解过程的分级模型和算法更接近国内实际情况。一套年产100万吨的乙烯装置,每年需要310万吨以上的裂解原料。乙烯原料包括从最轻的乙烷、液化气、拔头油、石脑油、轻柴油到最后沸点500摄氏度以上的氢尾油,导致裂解过程极其复杂。鉴于原材料在实际生产中的复杂性和多变性,ECSOS建立了相应的裂解原材料数据库和分子表征模型,实现了原材料分子水平的准确表达,为基于数千个自由基反应的复杂机制模型的模拟过程提供了数据支持。优化气体原料、液化气、轻烃、石脑油、轻柴油、氢尾油等反应网络,实现不同原料的模拟计算,大大提高裂解产品的预测精度,帮助工厂优化复杂多变的原料。

Ecsos的降维策略和数据反馈系统可以实现“快速而不失真”的求解。以兰州石化公司石化厂的乙烯设备为例。在石化研究所研究人员的支持下,ECSOS软件一般只需30分钟就能给出优化后的操作方案。

为“三化”融合奠定基础 推动中国技术走出去。

谈到工业软件开发的困难,田梁认为工业软件具有独特的行业特点,工业知识是工业软件的核心,在反复应用中沉淀和积累,包括研发、技术、指标、业务流程、供应链等知识,沉淀和收集了许多机制模型和先进算法。

 田亮表示,ECSOS填补了本领域国产化软件的空白,在促进工业化、信息化、智能化“三个现代化”融合方面发挥了强有力的作用,成功实现了乙烯装置“大脑”的自主可控性,为我国乙烯装置和石化行业的数字化升级和智能化建设奠定了基础。

兰州理工大学石化学院院长李贵贤教授表示,石化学院和清华大学研究团队对乙烯裂解模拟优化进行了十多年的研究,在早期大型乙烯成套技术国内开发项目设计版“石油碳氢化合物裂解产品预测系统”,解决了国内乙烯裂解炉设计的关键核心问题。自主开发的全中文ECSOS生产优化软件将及时有效地指导国内乙烯企业的优化运行,对提高设备运行水平和企业经济效益具有重要意义。

目前,该技术已在兰州石化和四川石化公司实现了工业应用。近五年来,它显著降低了成本,提高了企业的效率,实现了核心技术的本地化,为乙烯生产过程数字化升级的“石油方案”奠定了技术基础。

工业软件的开发需要跨学科、工艺、机械、电气、通信、安全、软件工程等多学科,需要专业人才。石化学院与清华大学合作,经过艰苦研究,不仅取得了重大技术突破,实现了乙烯生产工业软件的独立控制,培养了高水平的研究人才,为乙烯生产工业软件的应用和石化工业软件的发展积累了经验。

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