日前，揚子石化3#常減壓裝置實時優(yōu)化（RTO）系統(tǒng)項目驗收會在揚子石化召開。專家組驗收意見指出，作為中國石化首批煉油裝置RTO系統(tǒng)試點項目之一，該項目為石化裝置裝上了智慧大腦，不僅能提高裝置經(jīng)濟效益，還能幫助裝置實現(xiàn)精細(xì)化操作、節(jié)能降碳，同時為石化企業(yè)智能工廠建設(shè)提供戰(zhàn)略支點。

實現(xiàn)“自動駕駛”“跑”出最優(yōu)生產(chǎn)路線

800萬噸/年的3#常減壓裝置是揚子石化物料供應(yīng)的龍頭裝置，每年加工原油品種接近20種，具有高度復(fù)雜性。單純由技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計參數(shù)和經(jīng)驗確定操作值，很難達到最優(yōu)化操作，亟須一套更加先進的智能化控制系統(tǒng)來更好地輔助生產(chǎn)判斷，解決生產(chǎn)執(zhí)行問題。

長期以來，先進控制技術(shù)（APC）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外石化企業(yè)中，但是以經(jīng)驗數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)使得APC只能在較窄的操作范圍內(nèi)有效，不能外延使用。要想實現(xiàn)整個工藝裝置甚至全廠工藝流程的全局實時優(yōu)化操作，須采用基于嚴(yán)格機理建模的實時優(yōu)化技術(shù)，即RTO（Real Time Optimization）。

為此，揚子石化與行業(yè)領(lǐng)先的中國石化石油化工科學(xué)研究院（簡稱“石科院”）合作，引入RTO技術(shù)，實現(xiàn)3#常減壓裝置的整體實時優(yōu)化。常減壓裝置采用RTO后，可在不改造工藝流程、不增加生產(chǎn)設(shè)備的情況下，通過優(yōu)化裝置操作參數(shù)，使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)運行狀態(tài)，在滿足安全平穩(wěn)生產(chǎn)、計劃和調(diào)度要求的前提下，實現(xiàn)裝置經(jīng)濟效益最大化。

通過數(shù)據(jù)采集、智能分析、自動優(yōu)化操作等方式，RTO可以實現(xiàn)“實時工況準(zhǔn)確跟蹤——操作參數(shù)全局優(yōu)化——系統(tǒng)閉環(huán)自動調(diào)整”的“自動駕駛”，讓裝置始終“跑”在最優(yōu)生產(chǎn)路線上。

裝上“智能大腦”找到生產(chǎn)“最優(yōu)解”

開發(fā)團隊針對揚子石化3#常減壓裝置的特點，制定了節(jié)能降耗、優(yōu)化產(chǎn)品收率、卡邊操作、穩(wěn)定裝置操作、經(jīng)濟效益最大化等5個優(yōu)化控制目標(biāo)。以RTO技術(shù)為支撐的實時優(yōu)化系統(tǒng)，主要建設(shè)了3#常減壓裝置機理模型的開發(fā)與驗證、優(yōu)化策略與模型開發(fā)、RTO平臺搭建和運行調(diào)試等內(nèi)容。

該系統(tǒng)以虛擬世界的“數(shù)字替身”為基礎(chǔ)，通過工藝模型計算等方式，在“數(shù)字替身”上模擬出各種調(diào)整運行后的結(jié)果，從而判斷出當(dāng)前裝置是否處于全局最優(yōu)運行狀態(tài)。并且通過智能優(yōu)化算法給出調(diào)整加熱爐溫度、改變產(chǎn)品性質(zhì)、調(diào)整汽提蒸汽量等具體的優(yōu)化建議，就像為生產(chǎn)裝置裝上了一個會自主思考的“智能大腦”。

據(jù)揚子石化煉油廠常減壓聯(lián)合裝置副主任蔣佳俊介紹，RTO系統(tǒng)覆蓋了裝置原油系統(tǒng)、換熱網(wǎng)絡(luò)、初餾塔、常壓塔、減壓塔及配套的輕烴回收等各個單元，調(diào)節(jié)過程包含諸多步驟，能夠根據(jù)過程參數(shù)變化自主計算，并將“智能大腦”的優(yōu)化建議發(fā)送給先進控制系統(tǒng)，實時調(diào)整，快速精準(zhǔn)達到已選定的優(yōu)化工況。

依托“智能大腦”，揚子石化3#常減壓裝置的平均優(yōu)化周期僅為2小時。“這就好比有一位經(jīng)驗老到的操作師傅一直在裝置邊上當(dāng)‘參謀’，在不到一刻鐘的時間里就能完成發(fā)現(xiàn)問題、思考解決方案、完成裝置操作的全過程，而且24小時不停歇，在提高裝置生產(chǎn)過程控制自動化水平的同時，降低了生產(chǎn)管理難度，減輕了勞動強度?！笔Y佳俊說。

巧用“虛擬裝置” 智解復(fù)雜工況

項目建設(shè)過程中，裝置工藝人員深度參與，發(fā)現(xiàn)了裝置存在的瓶頸、可優(yōu)化的工藝操作以及相關(guān)儀表內(nèi)容，加深了技術(shù)人員和操作人員對實時優(yōu)化的理解，并將優(yōu)化理念有效融入生產(chǎn)管理。3#常減壓裝置RTO系統(tǒng)將計算的優(yōu)化結(jié)果定期發(fā)送給APC系統(tǒng)，通過APC優(yōu)化執(zhí)行，實現(xiàn)了裝置實時自動優(yōu)化調(diào)節(jié)，使裝置的智能化水平大幅提高。
    在近期生產(chǎn)方案切換中，裝置生產(chǎn)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，RTO系統(tǒng)能夠很好地適應(yīng)復(fù)雜的生產(chǎn)工況和多樣的生產(chǎn)計劃，展現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化能力。在裝置生產(chǎn)負(fù)荷從每天16000噸至 21000噸之間變化時均可穩(wěn)定運行，且在裝置生產(chǎn)瀝青產(chǎn)品、焦化料、渣加料三個主要生產(chǎn)模式下均能滿足生產(chǎn)要求。

“這套實時優(yōu)化系統(tǒng)與我們的工藝參數(shù)契合度極高！”3#常減壓裝置中控室內(nèi)，揚子石化煉油廠常減壓聯(lián)合裝置主任紀(jì)振民凝視著屏幕上跳動的優(yōu)化曲線說，“我們采用近紅外在線分析系統(tǒng)實時監(jiān)測原料和側(cè)線產(chǎn)品的關(guān)鍵物性參數(shù)，為全面判斷裝置生產(chǎn)情況提供可靠參考。通過運行數(shù)據(jù)顯示，目前，嚴(yán)格機理模型的準(zhǔn)確度高達97%，計算收斂率達到95%?！?/p>

該項目自上線并投入運行以來，已經(jīng)過近一年的日常運行和多次嚴(yán)格測試。驗收組專家發(fā)現(xiàn)，RTO系統(tǒng)運行穩(wěn)定，投用率和收斂率及其他性能指標(biāo)與經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)均達到項目合同規(guī)定要求，符合建設(shè)預(yù)期。由于不需對裝置進行“傷筋動骨”的調(diào)整，RTO系統(tǒng)項目投用后短時間內(nèi)就能大顯身手。經(jīng)測算，項目投用后，年可增效約1800萬元。