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石油化工先进控制与过程优化技术现状与展望

作者:徐用懋,杨尔辅2006.02.19阅读 9668

    引 言

    石油化工是我国国民经济的支柱产业之一,其所实现的利润约占全国国有及国有控股企业总利润的1/4左右。但是,面临国际市场激烈的竞争和国内需求的不稳定www.cechina.cn,我国各石油化工企业均面临严重的挑战,与国际上发达国家的石化企业相比,我国的石化企业在质量、成本、规模、效益等方面尚存在较大的差距。以中国石化集团公司为例,综合商品率1996年为91.4%,1997年为91.12,1998年为91.67%,而同期美国为93.0%,英国为92.3%,法国为92.5%,国外平均水平大于92%。中石化的平均加工损失率1996年为1.29%,而1994~1995年美国、英国和法国分别为0.2%,0.3%和1.04%,世界平均水平为1%。中石化轻油收率1996年为65.11%,1997年为67.14%,1998年为67.95%,世界平均水平>70%[1]。每加工1吨原油的燃料动力费用中石化总公司1996年为63元www.cechina.cn,亚太地区平均水平为47元。

    随着国内外市场竞争日趋激烈,要求石油化工企业

对市场和生产环境的变化做出快速而有效的响应,以获得最大的经济效益。随着我国加入WTO的日益临近,深化改革企业的运行机制和管理体制,运用信息技术改造和提升传统产业,使其保持可持续发展,对于增强企业在国内、外市场的竞争能力具有十分重要的意义。世界各国的经验表明,流程模拟、先进控制与过程优化技术是提高企业的经济效益、降低生产成本、提高其在国际市场中的创新力、应变力、适应力和综合竞争力的主要技术手段之一。例如,美国70%的炼油厂、美洲60%的炼油厂、世界炼油加工总量的40%,都使用生产计划调度、资源优化软件;杜邦公司10多个部门的几百人,100多个计划调度项目,每天都使用生产计划调度、资源优化软件等。
 
    以上情况表明,开展石油化工过程流程模拟、先进控制与过程优化技术的研究与应用具有十分重要的现实意义,是当前国内外石油化工界广泛关注的一个话题。
 
    1 国内外技术发展现状与趋势
    石油化工自动化的技术进步,已成为世界石化工业消除“瓶颈”制约www.cechina.cn,努力增效创收的主要环节之一。生产过程的流程模拟、先进控制和过程优化技术,是在现有的工艺条件下,通过对过程对象的充分了解,调整操作条件,在不增加投资或投资很小的情况下取得很大的经济效益。
 
    国外已有多年的开发流程模拟、先进控制和过程优化软件产品的经验www.cechina.cn,例如,Aspen Tech公司的模型从诞生到现在已经有30多年的历史。据报道,国外已有20多家软件公司相继推出了在石油化工过程专用和通用的流程模拟软件60多种,已有20多家公司推出石油化工优化软件30余种。其应用领域涉及天然气加工、原油蒸馏和分馏、烷基化、催化重整、催化裂化、加氢、溶剂脱蜡、减粘、延迟焦化、硫回收、乙烯装置、合成氨、PET(聚酯)、苯乙烯、氯乙烯单体、用能组合、炼厂装置及整体等。比较典型的有Aspen Tech公司的RT-OPT,SimSci公司的严格在线优化软件ROM,Simsci公司结合美国壳牌石油公司的流程模拟产品Opera的Remeo控制工程网版权所有,Honeywell公司的先进控制和优化软件包Profit Suite和英国KBC公司的桌面炼油软件Petrofine等。上述软件都是以通用性为主,专门针对某些装置开发的流程模拟和优化软件还包括Integrated Production Control System公司、Continental Controls Inc.和Treiber Control Inc. 的产品等很多种。

    在分离过程方面,基于平衡级模型的流程模拟软件包括Aspen Tech公司的Aspen Plus和Simulation Science公司的Pro/II with provision;将上述模型用于在线优化技术,Aspentech公司推出了RT-OPT,SimSci公司推出了严格在线优化软件ROM。另外,两个公司在反应器、换热网等的优化上也均有相应产品;同时,Honeywell公司推出的先进控制和优化软件包Profit Suite和英国KBC公司的桌面炼油软件Petrofine,也都是优化软件中具有竞争力的产品。

    在烯烃聚合过程方面,由于建模技术尚不成熟,真正用于烯烃聚合过程流程模拟和优化的商业软件还并不多见。在现有商业软件中,Aspen Tech公司的POLYMERS PLUS是一个通用的聚合建模

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