管控一体化.doc

55软件随着我国进口原油加工量逐渐增加，尤其是沿海和沿江炼油厂，原油种类复杂，变化频繁，很难掌握装置原料性质，特别是对于有几套常减压蒸馏装置的大型炼油厂，二次加工装置的原料性质就更难搞清楚，如某厂的催化裂化装置，其原料有来自1号常减压蒸馏装置的热蜡油(一般是较差的进口的或国内的原油)、有来自2号常减压蒸馏装置的热渣油(一股是较好的进口原油或国内原油)、也有来自罐区的冷蜡油或冷渣油、还有冷的或热的焦化蜡油，这样五花八门的混合原料，谁也没办法把它的性质搞清楚，而且船运的原油经常在不断地变化，中间产品罐区如焦化蜡油也不是同一种原油的焦化蜡油。这是一个真实的例子，这样复杂的进科怎么要求操作工能根据原科性质的变化把装置换作好，这边操作还没调整好，那边原料又变了。这样，催化反应找不到最佳反应条件，分馏找不到最佳分馏操作条件，有时连常减压蒸馏也没法找到最佳操作条件，从油品分析的数据中可以看到其后果及明显的经济效益损失。有时可能会发现蜡油和轻柴油重叠20一30，回炼油和轻柴油重叠更多，有时回炼油的30点只有355，可知有多少轻柴油都作了催化裂化装置的进料或回炼油，它们进入反应器会有相当一部分变成了干气和焦炭。采用CIPS的必要性和经济效益正是来源于此，它不仅清楚地掌握来自原油罐的常减压蒸馏装置进料的情况，而且也对中间产品罐如焦化蜡油田中不同种蜡油的混合比例、油品性质数据也了如指掌，因此它不仅可以给出反应的最佳条件，而且可以给出分馏的最佳分馏操作条件。不仅可以尽量减少馏程的重叠，而且可以根据对产品的要求，找到最佳切割方案和相应的分馏塔操作条件，提高目的产品的收率，避免应得到的产品再去被裂化，从而获得很好的经济效益。5.1 油品罐区及油品调合部分原油罐区部分主要包括从原油进入原油箱开始便由计算机控制、记录、管理原油的储存情况和变化动态，负责控制各个原油罐中原油的进出，进出油品的种类、数量，以原油评价数据库数据为基础，计算进出罐原油的性质、罐中不同种类原油的混合比例及混合原油的性质、出罐原油的去向以及流量、性质等。这里的数据是后面一切计算、控制、管理的基础，所以这里的数量、性质及计算数据应是准确可靠的。中间产品和半成品罐区包括从不同装置来料的性质、流量、罐号及各罐的储存情况及罐中油品的性质、数量，出料的去向、流量、性质等，来料的性质由装置的模拟优化计算得到，出料根据各种来料的混合比例计算得到。油品调合与成品油罐区的计算机管理主要是根据外部市场的需求、客户的要求和价格、利润等因素以及油源情况(必要时甚至可购入某些调合组分)确定调合和储存调度方案，通过实时控制系统进行油罐间的转输。5.2 生产流程的模拟优化根据原料油的性质及流程中前一级加工装置中间产品的物性得到该装置原料的性质，利用装置的模拟优化软件进行模拟优化计算，根据优化操作点进行先进控制或常规控制，得到该装置中间产品和半成品的产率和性质。这些结果传输给中间产品和半成品罐区管理系统和质量管理系统以及作为某些下游装置的原料数据。举例，原油罐区根据所进各种原油的量和比例，依照原油评价数据库的原油评价数据，得到每个原油罐混合原油的性质。原油蒸馏装置(常减压)根据此进料性质进行模拟优化计算，得到汽油、轻柴油及中间产品蜡油、渣油的产串和性质。这些中间产品可以部分直接去下游装置，部分去中间产品罐区，相应的产率、流量及性质数据传输给中间产品罐区管理系统及作为下游装置模拟优化计算的进料性质数据。如渣油可以部分进重油催化裂化装置、部分进焦化、部分送到渣油罐去。焦化装置可以用由常减压蒸馏装置直接来的部分热渣油。也可以用从中间产品罐区的部分冷渣油，罐中冷渣油的性质，从进罐时的各种渣油的性质、流量、混合比例确定混合渣油的性质，再加上一起进焦化加热炉的热渣油，求得焦化原料性质，再通过焦化装置模拟优化软件计算，得出焦化装置中间产品焦化汽油、焦化柴油、焦化蜡油的产率和性质等。而焦化蜡油也可以部分进催化裂化装置、部分进中间产品园区，焦化汽油、柴油也可以部分进加氢精制装置，部分去中间产品罐。催化裂化装置的原料可以部分是由常减压蒸馏装置直接来的热蜡油，部分是由常减压蒸馏装置直接来的热渣油，也可以用从中间产品罐区的部分冷蜡油、冷渣油，也可以用部分从焦化装置来的热焦化蜡油和从中间产品罐区来的的冷焦化蜡油。不管原料多么复杂，但每种原料的性质均可从罐区管理系统的数据或上游装置的模拟计算数据经混合计算得到。催化裂化装置生产的液化气，经气体分馏，可分别去烷基化、MTBE和叠合装置等，每种产品的性质都可由装置的模拟计算得到。通过装置的模拟优化计算还可得到装置的最优操作条件，以此也可以通过计算机送到控制系统，对装置进行先进控制或常规控制。这种管控一体化的框图如图1所示。5.3 管理决策、计划、排产、调度系统这里的管理决策、计划、排产、调度系统主要包括年度计划、季度计划、月计划和旬的、周的、五日的或三日的调度作业计划。年计划包括全年的生产计划和购油计划、设备材料及三剂定货计划等。根据原油和成品油的市场供需及价格情况、装置设备能力及桌面炼油厂优化计算结果，确定全年的原油购买原则及原油购买计划、三剂定货计划等。每个季度和每个月再根据实际生产情况、市场变化情况及全年计划执行情况等制订每个季度和每个月的计划。旬的、周的、五日的或三日的调度作业计划则是根据月计划及装置设备情况、油罐区存储情况确定并下达调度作业计划，而每天的调度工作(包括油品调度)则根据计算机管理系统显示的生产情况及油罐区存储情况可自动或人工的进行。5.4 MIS系统或RMIS系统(炼油厂管理信息系统)这里的炼油厂管理信息系统是狭义的炼油厂管理系统，它是指生产主体以外的生产辅助部门的管理信息系统，包括人事、财会、环保、供应、运销、库房、维修、仪表、化验等。除化验外，其它均为通常的管理信息系统，根据需要可分成若干个子系统，而化验系统的数据应通过计算机网络及时输送到实时数据库中。数据库将根据取样日期和时间自动与当时生产数据统计在一起，并自动送入历史数据库保存。5.5 CIPS的结构和软硬件环境 CIPS工作的基础最好是在DCS基础上，此外，需要一台中型或小型上位机及相应的网络系统。根据前节CIPS组成部分所述，其结构图如图2。在硬件和操作系统的底层上是一个实时数据库，如PI(plant informance)、INFOPLUS等。这种数据库有与各种DCS系统、可编程调节器(PLC)、工业微机采集系统的接口及与ORACLE数据库的接口，有数据的压缩存储，实时的和历史的数据管理，动态变化趋势显示，流程的图形显示及超限报警，数据的统汁和统计图表的显示及直方图等。实时数据库主要存放装置现场采集的数据及分析化验数据等，对这种数据库的要求是实时性强，反映及时。在此数据库平台上建立装置和全厂流程的模拟和优化系统，构成所谓“桌面炼油厂”(Refinery on Table，也有人称之为计算机炼油)，如KBC公司的PETROFINE软件，这种模拟优化计算结果也可以下联到在线控制系统(先进控制或常规控制)，将最优操作条件作为给定点传输到DCS上实施优化控制。在上位机的管理信息系统上，通常有一个较大的管理数据库，如ORACLE、SYBASE、INFORMIX等，存放全厂的管理信息。对于这种数据库的选择，主要看库容量的大小、查询搜索速度的快慢、界面的友善程度、使用及维护是否方便、价格是否便宜，以这些特点即性能价格比来评定其优越性。生产信息管理系统是以油罐区管理信息系统的数据(油罐存储状态、油品物性数据)、桌面炼油厂的数据(桌面炼油厂的数据要经常与实际装置数据进行对比、校正)为基础进行管理决策、计划安排、调度作业。图3、图4是国外某炼油公司管理环与控制环，软、硬件环境及关系图。5.6 项目的实施对于一个炼油厂或石油化工厂，实施CIPS项目，首先是作好总体规划、总体设计，对整个炼油厂作为一个全局，必须通盘考虑。实施CIPS项目，无论从资金的投入或是从人力资源的投入，应该说都是一个比较大的项目，所以并不一定要一次全部完成，可以按轻重缓急分步实施。首先实施的应是那些经济效益显著的，而不是那个花钱少，那个容易先上那个，那些经济效益相对比较小的，可稍后一步实施，比如MIS系统就可以考虑在其他系统上完以后再上。第一步应建立一个原油评价数据库，对于加工进口油较多的炼油厂尤其如此，建立原油混合和混合原油切割模型，开发常减压蒸馏和催化裂化模拟优化模型，有了这种模型便可根据经济效益对原油购买进行判定和选择。第二步是建立桌面炼油厂，即全厂的流程模拟优化系统，它可以是离线的，也可以是在线的，也可以部分在线、部分离线。根据原油数据，在桌面炼油厂可进行全厂模拟优化计算以指导各装置的操作，立即可以拿到效益。计划管理、调度作业第一步可以是离线的，以桌面炼油厂和现场的实时数据为基础，根据生产和存储情况，结合市场需求进行计划安排和调度作业。在线的基础具备了，就可很方便地投入在线应用。在实施CIPS过程中，一个应该非常重视而往往又容易被忽视的就是罐区的自动化、计算机化和分析化验系统的数据上网。如前面已经反复涉及到，