“互联网+”时代石油化工行业智能优化制造课件

1、“互联网+”时代石油化工行业智能优化制造我国石化行业发展现状石油和化学（石化）工业：能源和基础原材料工业，生产燃料油品、农用化学品、有机和无机基本原料、合成材料、精细化学品等多种原材料产品。石化工业是经济发展的火车头我国石化行业发展现状石油和化学（石化）工业：能源和基础原材料工业，生产燃料油品、农用化学品、有机和无机基本原料、合成材料、精细化学品等多种原材料产品。石化工业是经济发展的火车头我国石化行业发展现状数据来源：石油和化学工业年度经济运行报告和国务院政策研究中心统计数据2014年，我国石化行业工业总产值位居世界第二位，其中： 炼油能力居世界第二位 乙烯产能居世界第二位 PX产能居世界第一

2、位 合成树脂等产品产能在世界前三位发展现状：我国石化行业发展现状发展现状：2015年一季度，吨原油加工量综合能耗同比下降1.7%，吨乙烯产量综合能耗同比下降1.3%，但其总体能耗水平约为世界先进水平的1.5倍。“原油加工”和“化工原料及化学制品”的生产过程被列入六大高耗能行业。我国石油、天然气资源严重不足。2015年上半年石油表观消费量2.69亿吨，对外依存度60.4% ；天然气表观消费量920亿立方米，对外依存度31.5%。年份20102011201220132014国内平均能耗950.00 850.75 849.30 835.89 824.00 中石化平均能耗870.42 832.80 8

3、28.00 822.36 816.29 中石油平均能耗-925.02 898.02 892.02 881.02 镇海炼化937.48790.60777.02764.72774.96茂名石化798.74 771.40 763.29 754.19 755.52 独山子石化-741.44 751.02 我国乙烯综合燃动能耗（千克标煤/吨乙烯）我国石化行业发展现状发展现状：2015年一季度，吨原油加工量综合能耗同比下降1.7%，吨乙烯产量综合能耗同比下降1.3%，但其总体能耗水平约为世界先进水平的1.5倍。“原油加工”和“化工原料及化学制品”的生产过程被列入六大高耗能行业。我国石油、天然气资源严重不足

4、。2015年上半年石油表观消费量2.69亿吨，对外依存度60.4% ；天然气表观消费量920亿立方米，对外依存度31.5%。我国石油和化工行业结构调整步伐不大，目前仍以规模带动效益，缺乏应对原油品质多变、乙烯原料多样化、生产模式多元化的有效技术举措；高性能、高附加值和专用化学品的生产能力和技术研发能力相对薄弱。我国石化行业发展现状 产业结构调整取得重要进展 产业集聚集约发展水平不断提升 自主创新能力显著增加 节能环保取得显著成效 与国际先进 / 领先水平存在差距石化大国，而非石化强国我国石化行业两化融合发展现状 工业化：大型化、集约化、链式发展；门类齐全、规模庞大；部分工艺技术与装备世界领先信

5、息化：控制和优化系统 ( DCS、FCS、PLC、ESD；RSIM、APC、RTO、MES、ORION 等 )，生产管理系统 ( MIS、MRP、CRM、LIMS、PIMS、ERP、EMS、HR管理、HSE等 ) 逐渐完善，但各类管理系统和业务系统相对独立企业生产、经营管理等过程的数据种类和规模正以前所未有的速度增长，亟待实现信息的深度利用存在的问题：工业化和信息化缺乏深度融合，关注焦点集中在对工业装置物质转化过程的自动化计划、调度和优化控制的指令严重依赖知识型工作者；忽视全生命周期运行过程中的知识获取、提炼以及决策等知识型工作在资源利用、能源管理、产品创新、安全环保等方面的应用现有企业运行模

6、式无法满足大数据环境下“产、供、销、管控一体化”的现代化生产和管理决策的需求，需要利用工业物联网、云计算、知识型工作自动化等技术实现生产过程和管理决策过程的集成优化 ( 智能优化制造 )我国石化行业两化融合发展现状亟需信息化与石化工业深度融合实现高端制造受国际原油价格下挫的冲击，全球大型石油化工公司一季度利润均同比下滑。部分公司炼油业务部门受益于廉价原油而表现强劲，帮助抵消了油价下跌的影响，总体业绩超过预期。全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度

7、利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度利润中国石化office-online：全球大型石油化工公司一季度利润全球大型石油化工公司一季度利润汇报内容石油化工行业的发展现状石油化工行业面临的挑战石油化工行业智能优化制造对上海石化智能制造认识与建议面临的挑战德

8、国“工业4.0”战略计划：智能制造为主导的第四次工业革命工业4.0智能制造时代目前开始应用信息物理融合系统(CPS)工业3.0电子信息化时代1970年应用电子信息技术，提高生产自动化水平工业2.0电气化与自动化时代1900年将人类带入大批量生产的流水线模式和电气时代工业1.0机械制造时代1800年创造了机器工厂的蒸汽时代精益运营更快推向市场更严苛的制造周期设备效率预测准确性端到端全面解决方案集成平台可配置预测式服务数字化产品及生产过程智能产品智能工厂智能物流新业务模式基于消耗的消费市场细分精准营销工业4.0工业4.0：将信息和通信技术（ICT）与生产制造技术深度融合，通过信息-物理系统（CPS

9、）技术，建立物与服务联网，在产品、设备、人和组织之间实现无缝集成及合作。面临的挑战德国“工业4.0”战略计划：智能制造为主导的第四次工业革命两大主题智慧工厂智能生产智慧工厂：重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现智能生产：主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动、增材制造等新技术在工业生产过程中的应用面临的挑战德国“工业4.0”战略计划：智能制造为主导的第四次工业革命面临的挑战德国“工业4.0”战略计划：智能制造为主导的第四次工业革命横向集成：通过价值链及信息物理网络实现企业间的横向集成，支持新的商业策略和模式的发展端对端集成：从产品开发到制造过程、产品生产和服务，贯穿价

10、值链的端对端集成，实现产品全生命周期的管理纵向集成：根据个性化需求自动构建资源配置（机器、工作和物流等）模式，实现灵活且可重新组合的制造系统面临的挑战 美国“智能过程制造(SPM)”计划 美国 智能制造领导联盟(SMLC)美国自然科学基金委资助工业界领袖: Du Pont、DOW、ExxonMobil、BP、SHELL、Eastman Chemical、 Ford、 General Motors、Pfizer、 Praxair等 IT供应商: IBM、Honeywell、Invensys、Cisco、IMTI、AspenTech、ABB AG、Emerson、Rockwell Automati

11、on、 Microsoft等研究机构: 加州大学、德州大学、卡内基梅隆大学、普渡大学、奥克拉荷马大学、橡树岭国家实验室、美国化学工程研究所等 2011年6月24日，美国宣布启动“先进制造合作伙伴( AMP )”计划。同一天，SMLC公布了实施21世纪智能过程制造(SPM)的技术框架和路线图。拟通过融合知识的企业级资源计划优化、调度优化和生产过程优化实现流程工业的升级转型，即：集成知识和大量模型，采用主动响应和预防策略进行优化决策和生产制造的企业。面临的挑战 美国“智能过程制造(SPM)”计划路线1 由数据提取知识重点： 数据互用、下一代传感和执行器网络路线2 由知识形成操作模型重点： 分子与多

12、尺度模拟、故障检测与分析路线3 单元设备 / 过程价值链的模型化重点：数字化工厂、设备全生命周期管理路线4 系统集成与全局应用重点：企业和工厂全流程多目标计划优化路线5 集成人、知识和模型构建绩效评估指标重点：知识管理、员工教育、关键性能指标Data to KnowledgeKnowledge to Operating ModelsKey Plant Assets to Enterprise ApplicationKey Plant Assets to Global ApplicationPeople,Knowledge and Models to Combined Key Performan

13、ce IndicatorSmart Manufacturing ProcessResilientProcative PlantOperations Smart Process 我国制造业未来转型发展 中国制造2025应对互联网、大数据、云计算等信息领域新技术 和不断增加的国际竞争坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展；信息业与制造业的深度融合是未来产业竞争的制高点，推进重点行业智能转型升级，提高制造业资源利用效率，加快构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。中国制造2025 总体要求创新驱动 质量为先 绿色发展 结构优化 人才为本创新驱动：创新是制造业发展的核心。我国研发投入规模近几年一

14、直处于世界前列，但创新能力与世界强国有差距，我国技术对外依存度高达50%以上；质量为先：质量是建设制造强国的关键内核。反映国家整体实力、企业和产业的核心竞争力；应提升企业品牌价值和“中国制造”整体形象；绿色发展：可持续发展是建设制造强国的重要着力点。资源、能源和生态的压力凸显，需全面推行绿色发展、循环发展、低碳发展、构建绿色制造体系，走生态文明的发展道路；结构优化：结构调整是建设制造强国的突出重点。调结构、促升级始终是我国制造业发展的中心任务，行业结构、组织结构、空间结构、产品和市场结构的多维度优化。人才为本：加快培育制造业发展急需的管理人才、专业技术人才、技能人才，建设一支素质优良、结构合理

15、的人才队伍，走人才引领的发展道路。工信部规划司全面解读“中国制造2025”中国制造2025 中国制造2025十大重点领域网络图片中国制造2025 中国制造2025五项重大工程网络图片绿色发展 党的十八届五中全会创新、协调、绿色、开放、共享发展理念绿色发展环境友好、节能降耗、保护环境、经济社会发展与自然协调均衡发展：人口资源环境与社会经济的协调发展；节约发展：全面节约和高效利用资源，确保资源可持续性；低碳发展：建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，实施近零碳排放；清洁发展：通过实现废物的减量化、资源化和无害化的方式来实现科学发展；循环发展：推动建立循环发展产业体系，实现资源和废弃物的循环利用；安

16、全发展：生产安全、生态安全，构建科学合理的生态安全格局。中国共产党新闻网互联网+制造业国务院印发推进“互联网+”行动意见，“互联网+协同制造”列为11项重点领域之一国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见“互联网+协同制造” 推动互联网与制造业融合，提升制造业数字化、网络化、智能化水平，加强产业链协作，发展基于互联网的协同制造新模式。在重点领域推进智能制造、大规模个性化定制、网络化协同制造和服务型制造，打造一批网络化协同制造公共服务平台，加快形成制造业网络化产业生态体系。“十三五”期间，在国际原油价格下挫、国际竞争日趋剧烈的大环境下，我国石化行业如何结合“互联网+”等新思维，结合现有行业优

17、势，充分利用新阶段发展新政策，主动融入国家“一路一带”及“中国制造2025”等国家战略，抓住机会开辟新战场，实现多元化发展。石化行业智能转型发展：石化产业结构如何优化？石化装备如何发展？石化企业如何经营生产？石化装置如何优化操作？如何发挥大数据、云计算、互联网等新技术在石化资源配置、企业生产和营销中的优化和集成作用？我国石化行业未来转型发展中国石化未来转型发展 认识新常态、适应新常态 从市场需求总量上看，走内涵发展之路势在必行 从产业结构优化上看，去产能、调结构势在必行 从市场开发程度上看，加快提高竞争能力势在必行 从资源环境约束上看，加快绿色低碳发展势在必行 从科技革命影响上看，依靠创新驱动

18、发展势在必行 中国石化未来转型发展方向 “研发+制造+服务”粗放型、外延式发展“石油+化工”结构加工制造创造价值集约型、内涵式发展“能源+材料”结构技术创新和服务增加价值来源：中国石化集团公司2014年度工作会议精神，中国石化office-online汇报内容石油化工行业的发展现状石油化工行业面临的挑战石油化工行业智能优化制造对上海石化智能制造认识与建议供应链石化行业发展趋势 客户驱动需求 更有效的产品物流配送 柔性、绿色生产 更敏捷的供应链 更高效的资源利用需求驱动的供应链大规模供应链计划、敏捷制造、产品跟踪和可追溯部分摘自美国SMLC智能工厂愿景，Rockwell Automation提供

19、客户物流中心智能工厂资源需求驱动的供应链石化行业发展趋势供应链决策自动化多介质能源商业伙伴配送中心客户 需求驱动 敏捷供应链 能源优化 绿色生产 全流程 运行优化 资源优化 产能优化 库存优化 产品全生命周期管理敏捷供应链管理与优化 高价值产品 品质优化 低故障 长周期运行企业级优化和生产 安全、环保 能源结构优化 减少能耗与排放 环境足迹监控能效，可持续，HSE部分摘自美国SMLC智能工厂愿景环境知识自动化石化行业发展趋势资金流、物质流、能量流和信息流“四流合一”供应链决策自动化多介质能源商业伙伴配送中心客户 需求驱动 敏捷供应链 能源优化 绿色生产 全流程 运行优化 资源优化 产能优化 库

20、存优化 产品全生命周期管理敏捷供应链管理与优化 高价值产品 品质优化 低故障 长周期运行企业级优化和生产 安全、环保 能源结构优化 减少能耗与排放 环境足迹监控能效，可持续，HSE环境信息物理系统智能优化制造基于信息物理系统和知识自动化，实现面向需求驱动的智慧决策和智能生产石化行业智能优化制造多介质能源环境实现环境友好、高效、安全、可持续的绿色生产工厂大数据支撑的知识型工作自动化生产过程智能自动化DCS、APC、RTOCPS智能控制器、终端管理决策系统商业伙伴供应链预测计划与风险管理供应链产品配送中心客户跟踪和追溯实现智能优化制造的三个阶段 第一阶段：数字化工厂，实现信息集成石化行业智能优化制

21、造 数字化工厂是在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。是现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。 目前我国先进石油化工企业已基本实现这一阶段。主要来源工业4：数字化工厂、智能工厂和智能制造实现智能优化制造的三个阶段 第二阶段：智能工厂，实现人机交互石化行业智能优化制造 智能工厂是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的

22、人性化工厂。 智能工厂已经具有了自主能力，可采集、分析、判断、规划；通过整体可视技术进行推理预测，利用仿真及多媒体技术，将实境扩增展示设计与制造过程。系统中各组成部分可自行组成最佳系统结构，具备协调、重组及扩充特性。已系统具备了自我学习、自行维护能力。 目前我国先进石油化工企业已着手建设智能工厂。主要来源工业4：数字化工厂、智能工厂和智能制造实现智能优化制造的三个阶段 第三阶段：智能优化制造，实现人机物一体化石化行业智能优化制造 智能优化制造系统在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它把制

23、造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。 智能制造系统可独立承担分析、判断、决策等任务，突出人在制造系统中的核心地位，发挥人的潜能。机器智能和人的智能真正地集成在一起，互相配合，相得益彰。 目前我国相关研究机构、政府部门和大型石化企业已着手规划建设。主要来源工业4：数字化工厂、智能工厂和智能制造；石化行业智能优化制造信息物理系统智慧决策服务平台供应链管理资源能源管理保障服务服务平台客户管理支持与服务智能生产服务平台ERP MESRTO APCCPS生产系统智能工厂1N知识云工人文化建设专家社会人与社会石化行业智能优化制造客户供应链物流能源智慧决策电子商务传感器控制器制造装备ORIONAPCM

24、ES智能生产RTOLIMSPIMSDCSAPCHSECPS平台数据算法模型知识软件云平台信息物理系统大数据云计算1个目标基于信息物理系统，采用大数据、云计算等先进技术，挖掘和融合人的知识，构建智慧决策平台和智能工厂，实现石化行业生产的敏捷化、高效化和绿色化，确保企业价值的创造和行业的竞争力。智慧决策人与社会智能生产石化行业智能优化制造2个主题智能生产：面向石化行业生产过程和系统，基于智能感知、人机交互，构建自动化和智能化的柔性制造模式，实现生产制造过程的工艺优化和生产全流程整体优化。智慧决策：针对全球化的市场需求，基于信息物理系统和知识自动化，自主学习和主动响应，敏捷优化商业行为，实现企业经营

25、管理和决策的智能化，保证行业的可持续发展。石化行业智能优化制造 智慧决策 智能生产3个聚焦通过价值链及信息物理系统实现若干工厂和企业间的横向集成；绿色、柔性制造过程和信息管理决策系统的纵向集成；综合人、知识与关键价值链单元模型的企业运行绩效评估指标及其应用。石化行业智能优化制造智慧决策目标2：基于云的知识库管理与决策服务知识云的完善与管理智能决策引擎开发智能管理智慧决策目标1：形成企业内部供应链协同，实现优化决策物流的智能感知移动电子商务平台供应链建模与优化供应链过程的可视化目标2：构建全球化的敏捷供应链，提高决策的快速性新一代电子商务和营销模式需求驱动的供应链快速决策跨组织的供应链集成与合作

26、供应链整体资源优化目标1：实现产品设计、工程及运行一体化设计数字化和先进的设计理念设计知识库建设生产过程功能重组先进的工艺技术与装备目标2：形成统一的设计平台，实现绿色过程设计与运营工程协同设计与制造虚拟制造多介质能源优化环境足迹监控目标1：完善企业内部各类模型开发与云平台建设知识云的建设领域知识库开发各类模型的完善与标准化应用服务软件开发石化行业智能优化制造实现路线图知识云建设与面向服务的知识管理面向需求驱动的供应链全局优化与协同面向生产全生命周期的设计与运营智能生产业务和管理系统的集成人机协同的决策与自动化本质安全与监控维护绿色设计与制造过程集成智能测控设备与制造装备目标1：形成统一协同的

27、业务和管理运行平台数字化工厂，业务和管理系统的信息化建设目标1：面向人机协同的自动化技术集成与协同过程操作优化与调度计划优化的闭环协同，知识型工作自动化目标1：异常工况与事故预警和快速智能响应HAZOP、异常工况自适应诊断，生产安全管理评估目标1：工程设计与生产系统的综合集成分子设计、分子模拟技术的应用，绿色过程的评价体系目标1：精密测控设备与智能装备的研发无线传感网，智能传感器、控制器、执行器、仪表，智能制造装备目标2：管理系统和业务系统的深度集成基于SOA架构的业务和管理系统的深度集成，决策智慧化目标2：虚拟化与可视化技术在制造过程中的广泛应用虚拟设计、虚拟生产与虚拟运营，人机自然交互平台

28、目标2：过程系统本质安全设计与自适应运行安全运行案例库和知识库，系统本质安全设计与自适应生产目标2：绿色过程系统工程技术的广泛应用分子管理、环境足迹最小化，跨企业绿色过程系统集成目标2：精密测控设备与智能装备的大规模应用基于工业物联网的企业间互联及CPS智能装备的大规模使用石化行业智能优化制造实现路线图保障服务融合信息网络和物理系统的管理平台架构信息物理系统的体系架构评价体系的标准，系统的安全性标准数据交互、应用服务模块的标准研究机构、产业联盟面向社会和中小企业的技术服务平台新兴学科的发展企业和社会化的培训机构以人为本的管理哲学企业制度和核心文化建设石化行业智能优化制造实现路线图平台建设标准化

29、企业文化产学研用人才培养融合信息网络与物理系统的管理平台架构信息物理系统（物联网、服务互联网）的体系架构产业价值链体系模拟与优化应用服务模块的标准系统的安全性标准生产过程中数据的交互和共享工具新型仪表与传感器数据调和技术大数据环境下知识的挖掘、推理和融合技术知识的集成与管理分子模拟/数值模拟快速稳态/动态模拟调度模型计划模型非正常工况模型模型的集成与管理需求驱动的计划优化柔性制造的调度优化多层闭环和协同优化性能监控与主动预防先进工艺技术与智能装备供应链管理和决策全生命周期管理和决策环境足迹监控工厂可视化虚拟工厂与虚拟制造安全、环保与效益关键性能评估指标安全与保障管控人力资源管理解决方案培训和职

30、业发展系统架构与标准化过程信息数据获取、传输、共享和知识化模拟与模型的知识化生产制造过程的智能自动化企业运营管理的智能优化生产-社会和生产-人的协调与保障石化行业智能优化制造实现路线图核心特征数字化 大数据 模型化 数字化工厂智能化 知识化和智能体 智慧决策 智能生产 自动化 自动感知 主动响应 自主控制网络化 物联网 服务互联网 信息物理网络石化行业智能优化制造核心特征敏捷化 对市场快速反应 资源动态配置 柔性制造高效化 全流程优化控制 实时动态优化 应用服务标准化 本质安全 生产安全 信息安全安全化绿色化 环境足迹最小化 能源管理优化 绿色生产汇报内容石油化工行业的发展现状石油化工行业面临

31、的挑战石油化工行业智能优化制造对上海石化智能制造认识与建议对上海石化智能制造认识与建议原油快评系统构建与关键技术融合机理与运行信息的炼油过程计划调度优化高危污染物的企业边界管理基于3D模型的装置信息集成对上海石化智能制造认识与建议原油快评系统构建与关键技术融合机理与运行信息的炼油过程计划调度优化高危污染物的企业边界管理基于3D模型的装置信息集成 上海石化的原油评价现状 原油快评系统：无原油经罐区管输进装置原油详评分析频次低每天人工管线上采样监控API、水分、盐含量、酸值、硫含量原油数据库中寻数据加工的原油品种多、性质差异大，多种油混炼a. 原油性质缺少实时监控；b. 计划方案相对粗糙、 短周期

32、计划制定困难；c. 调度强度大、调度方案调整慢、物流 移动监控难度大；d. 原油调和优化难；e. 生产装置预判性差、装置安全余地大原油快评技术将在原油贸易、原油调合和原油加工中发挥重要的作用原油快评系统构建与关键技术不同种类、不同批次的原油性质差异大各馏分油收率、性质难准确描述PIMS的ASSAY表不准，引起排产结果出现偏离开发原油快评系统可有效提高计划调度优化效益，支撑在线调合和先进控制技术！原油性质不准，计划排产偏离实际情况调度指令滞后 无法根据原料变化，提前优化现有资源配置和加工方案，实时指导装置操作。原油调合、一次加工依靠经验，无优化调合主要考虑一次装置设防值简评性质信息过少，难实现调

33、合优化常减压先进控制优化系统无法投用巴士拉API-27API-28API-29x=?y=?原油快评系统构建与关键技术 原油的快速评价原油样品预处理原油图谱数据原油 检测分析仪原油调合在线控制常减压优化调度优化计划排产解决核心问题：快速、准确获取原料（油）性质！近红外光谱仪、核磁共振分析仪快评性质化学计量软件及建模PT5软件拓扑建模方法多元线性回归人工神经网络偏最小二乘等模型辐射应用原油快评系统构建与关键技术原油检测技术 原油快速评价关键技术 近红外检测技术核磁共振检测技术原理：光谱吸收，需介入样品，原理：分子结构，磁场需精确控制采样时间很短，可多通路检测适应性强，在线分析稳定；原油快评系统构建

34、与关键技术原油谱图及原油性质关联的建模技术 原油快速评价关键技术常用方法： 多元线性回归(MLR) 偏最小二乘(PLS) 人工神经网络(ANN) 拓扑建模等其他方法： 基于核函数的非线性校正方法 集成( 或共识 ) 的建模策略 多维分辨与校正方法 基于局部样本的建模策略建模流程概图原油快评系统构建与关键技术 已工业应用的原油快速评价系统对比近红外快评系统核磁共振快评系统原油预处理需脱水，控温要求较高；介入式、过滤2微米杂质；被测组分含量在0.1%以上非介入，过滤100微米杂质和控温；样品引入旁路；多通路分析靠“前相”挤“后相”方式；检测仪近红外光谱仪核磁共振分析仪应用模型已累计上千种原油的近红

35、外光谱图；应用模型维护量大；一般采用几十种原油样品建立模型，可不断补充原油谱图；应用模型维护量小；已投系统的分析指标API、硫含量、氮含量、酸值、IBP550馏出量API、硫含量、酸值、15540馏出量及水含量等各项指标已投企业镇海炼化、茂名石化、金陵石化、北海炼化、大连石化、广西石化、石油化工研究院燕山石化（常减压装置先控）、独山子石化（催化裂化原料分析）、九江石化（离线、正在调试）原油快评系统构建与关键技术 近红外快评新技术传统透射式检测探头原油污染后重质油沉积，严重影响透射率，谱图失真，性质预测不准新型反射式检测探头直接通过原油反射蓝宝石包裹镜头，不黏附重油，可长周期投用，维护量小接缝采

36、用航天胶水，防腐抗高温信号接收器光源光源油品蓝宝石原油快评系统构建与关键技术汽油的近红外建模技术 已有研究基础建模结果RON0.2建模过程模型维护离线维护技术在线维护技术原油快评系统构建与关键技术工业应用效果 已有研究基础消除加剂循环操作产生经济效益：3023（万元）。配方优化效益：直接效益为6574万元。年总经济效益9597万元。环保效益：减少VOC挥发3000多吨/年该技术已成功应用于中国石化金陵分公司的国IV、国V汽油的调合生产，取得了良好的效果：取消了加剂循环，减少了储罐的占用时间（6-8小时）和加剂循环造成的油品损耗（0.1%）；一次调合成功率在95%以上。本项目有效提升了汽油调合罐

37、区管理和调合生产过程的自动化水平，经济效益、社会效益和环保效益十分显著，具有良好的推广前景和示范作用。该项目具有自主知识产权。整体技术达到国际先进水平，其中调合效应模型、调合配方在线优化等核心技术达到国际领先水平。原油快评系统构建与关键技术对上海石化智能制造认识与建议原油快评系统构建与关键技术融合机理与运行信息的炼油过程计划调度优化高危污染物的企业边界管理基于3D模型的装置信息集成炼油过程现状2014年，我国炼油能力7.46亿吨，位居全球第二。拥有炼油企业237家，其中千万吨级的炼油企业达到26家 (产能3.48亿吨)、4 家超过2000万t/a，开工负荷率下降到 67.3%；2014年原油表

38、观消费量5.18亿吨，进口原油3.08亿吨(59.5%)。炼油能力我国先进炼油装置能耗46.2kg标油中石化、中石油炼油装置能耗：5060kg标油；原油加工损失率0.4%；轻油收率7779%国外先进：能耗40kg标油；原油加工损失率85%环保约束指标（汽油国V含硫量为10PPM、柴油国IV含硫量为50PPM）主要指标炼油过程现状指标单位数值指标单位数值密度kg/m3720-775烯烃含量%(v/v)=25密度分层=1.0氧含量%(m/m)=9210%=8750%=120汽油铅g/l=0.00590%=190实际胶质mg/100ml=5终馏点=205未洗胶质mg/100ml=30残留量%(v/v

39、)=480甲醇%(m/m)=0.3硫含量mg/kg=10锰含量g/l=0.002硫醇硫%(m/m)=0.0010铁含量g/l=0.01铜腐级=50苯含量%(v/v)=1.0氯含量mg/kg=2芳烃含量%(v/v)205C5205计划调度需求及难点油品成90170未来炼化过程基于分子的精细管理C590LPG、石脑油.干气异构烷烃正构烷烃吸附分离计划调度需求及难点x y轻质油馏分管理优化初馏点 xy 终馏点连续重整石脑油航煤柴油航煤加氢柴油加氢 Profit (重整)Max Profit (航煤) Profit (柴油)计划调度需求及难点x y重质油馏分管理优化加氢裂化蜡油航煤渣油航煤加氢延迟焦化

40、 Profit (加氢)Max Profit (催化) Profit (焦化)催化裂化渣油加氢x1x2x3y1y2y3计划调度需求及难点国际能源格局与市场挑战大型化多线生产多样化原油配给开放价格急剧波动产品价格挤压 面向计划调度，优化资源配置，提高装置效益 PIMS&Orion合理配置资源计划调度发展趋势利用软件本身的新功能，全面提高应用的深度开发管理系统，实现计划调度业务全流程管理计划、调度的集成，实现整体协同优化数据采集方式 实时数据 机理模型：机理模型 DB数据库 PIMS&Orion：DB数据库VBActiveXExcel线性模型装置数据计划调度系统生产过程Delta-Base数据机理

41、模型CDUFCCUREFHCHT利用严格机理模型实现计划调度模型对装置的精确描述，提高生产计划模型的准确性与机理模型结合，提高模型应用的精度计划调度优化关键技术炼油过程原料表征1基于机理与运行信息相融合的炼油过程建模2计划调度优化平台开发4Delta-Base结构代理模型3计划调度优化关键技术炼厂原料组成VS实沸点（0F）关键技术一：炼油过程原料分子表征直馏瓦斯油催化汽油直馏蜡油计划调度优化关键技术关键技术一：炼油过程原料分子表征分子矩阵方法（MTHS）模型数据库的建立物性数据传递和优化 同分异构体在组分中的分布可用以下方法进行计算：(1) 对于汽油馏分，根据分析数据建立不同汽油馏分模板；(2

42、) 对于LCO或以上馏分，根据函数分布，结合模拟优化来确定组分分布。优化组分分布基于馏程分布的MTHS模型数据结构已开展工作炼油过程原料表征技术-轻油原料表征化学特性物理特性分子组成P：CH4，C2H6，C3H8 ，C4H10 N: A: PONA, H, 基团TBP, D86, 粘度模拟结果与实际情况对比与实际数据相比，相对误差在5%以内Coilsim已开展工作炼油过程原料表征技术-重油500 馏分分子结构集总种类选择原料分析2实沸点切割3GC-MS分析1平均分子结构VRVGO 宏观性质微观性质多目标优化问题分子组成Lida Tian, *Benxian Shen. Ind.Eng.Chem

43、.Res.2012,51(10): 3923-3931Lida Tian, Jiming Wang, *Benxian Shen. Energy Fuels, 2010, 24(8):4380-4386田立达，*沈本贤 等.石油学报（石油加工），2011田立达，*沈本贤 等，石化技术与应用. 2012计划调度优化关键技术关键技术二：炼油过程单元建模分馏过程反应过程 根据精馏原理，相平衡和热平衡，开展严格逐板计算，完成全塔精确模拟。组分物料平衡方程相平衡方程总包物料平衡方程焓平衡方程 根据反应机理动力学，物料平衡和压力平衡等，基于工业数据,建立精确反应器模型。分子、集总反应动力学热平衡、压力平衡

44、、物料平衡产品精制已开展工作常减压 催化重整 加氢裂化催化裂化 渣油加氢 延迟焦化已开展工作机理模型-催化裂化反应器3个月内典型工况的模型误差：干气：0.5% 液化气：0.77% 汽油：23% 柴油：1.5%2% 油浆：1% 焦炭：11.5%已开展工作机理模型-催化裂化反应器单点数据校核精度高模型外延性较差模型开放性差，不能通过其他平台软件自动读写某知名流程模拟软件对比计划调度优化关键技术关键技术三：Delta-Base结构代理模型功能 反映操作条件变化(负荷、反应条件等)对反应结果的影响 线性，经验模型 适用范围在基准值附近HC shiftreactorVGO xk0 = FeedNapht

45、ha, y1,k0 Kerosene, y2,k0 Diesel, y3,k0 y1,k= K1 * XK + y1,k0y2,k= K2 * XK + y2,k0y3,k= K3 * XK + y3,k0数学表达式：反应器示例：装置模型机理模型代理模型进料进料进料出料出料出料模型校正计划调度优化关键技术关键技术三：Delta-Base结构代理模型已开展工作全流程代理模型原油调合一次加工成品调合二次转化加工装置CDUDCFCCHCREF优点：易收敛，计算速度快缺点：缺乏对机理的描述，适用范围局限于基准值附近已开展工作Delta Base计算Delta Base模型获得中国石化洛阳工程公司汤海涛

46、副总工认可！中石化某炼厂PIMS模型Delta-Base数据计划调度优化关键技术关键技术四：计划调度优化平台开发已开展工作核心模型PIMS效益加工方案模型Delta数据炼油过程生产计划优化原型系统已开展工作公开专利：一种常减压蒸馏装置的收率实时预测方法，国家发明专利，公开号：104965967A一种催化重整装置收率的实时预测方法，国家发明专利，公开号：104484714A一种催化裂化装置的收率实时预测方法，国家发明专利，公开号：CN104789256A一种加氢裂化装置的收率实时预测方法，国家发明专利，公开号：CN104804761A一种延迟焦化过程中收率实时预测方法，国家发明专利，公开号：CN

47、104765347A一种C8芳烃模拟移动床分离过程的建模和优化方法，国家发明专利，公开号：CN104331636A软件著作权：常减压蒸馏全流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L346824连续催化重整装置流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L346859催化裂化工艺流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L326970加氢裂化生产工艺全流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L344042延迟焦化工艺流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L327038乙烯装置前脱丙烷流程全流程稳态模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R

48、11L344393二甲苯异构化生产工艺全流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L344260二甲苯吸附分离工艺流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L344516甲苯歧化生产工艺全流程模拟软件，国家软件著作权，登记号：2014R11L344492对上海石化智能制造认识与建议原油快评系统构建与关键技术融合机理与运行信息的炼油过程计划调度优化高危污染物的企业边界管理基于3D模型的装置信息集成高危污染物的企业边界管理污染物多种多样，治理模式落后可燃气体，有毒有害气体对于工业VOCs污染，通常是“先污染，后治理”的模式检测技术老旧，难以溯源难以检测浓度为PPM级的高危污染物

49、通过扩散模拟反向溯源误差大装置内监测布点仅凭经验，无优化大型工业园区布点多，成本高，且维护量大高危污染物的企业边界管理研究思路运行信息机理分析常态分析LDAR分析TANK分析非常态分析动态分析泄露计算大气扩散分析污染物轨迹追踪边界预警环境风险识别装置泄露分析污染源污染物溯源边界检测污染源已开展工作上海石化芳烃装置苯扩散浓度分布图（单位g/m）序号单元事故危险物质模型计算结果mIDLHERPG-1ERPG-2ERPG-341歧化单元加热炉破裂泄露苯1320107655074542歧化单元反应器破裂泄露苯92661130638643歧化单元苯塔20mm孔径泄露苯640260306544歧化单元苯塔

50、50mm孔径泄露苯180077016827545歧化单元苯塔120mm孔径泄露苯4100170059071046歧化单元循环氢压缩机转速过多苯34624514718047歧化单元1歧化训话你请轴震动苯34424514017648歧化单元重沸炉压力过少苯49535421526549歧化单元甲苯塔回流罐压力过多苯37827716820850歧化单元歧化汽提塔回流罐压力过多苯45036921927051歧化单元歧化汽提塔回流罐温度过多苯435343210256上海石化芳烃装置泄露安全边界计算结果表高危污染物的企业边界管理可燃和有毒气体探测新方法深度应用在线红外探测技术探测的气体温度范围碳氢化合物（非H2）-40 +75多重可燃气体（H2）-55 +75H2S, CO, O2, NH3, CI2,SO2, H2, NO2-40 +50CO2-40 +75H2S-40 +65对上海石化智能制造认识与建议原油快评系统构建