炼化企业低温热系统优化技术及应用

石油炼化企业低温热系统有着巨大的节能潜力,但并没有得到企业足够的重视。针对企业低温热系统存在建设、管理分散,运行经济性低等实际问题,为了满足企业降低成本、节能减耗的目的,深入剖析了现今炼化企业低温热系统优化的关键问题,提出了炼化企业低温热系统的优化技术,建立了低温热系统的全流程优化模型,开展了低温热系统的操作优化与改造优化。应用结果表明,该技术节能降碳效果显著,而且大大提升了企业低温热系统的数字化水平。

基于CAPE-OPEN标准的简捷炼油过程建模及常减压蒸馏流程在线模拟

简捷炼油过程模型广泛应用于运行监测、在线计算、实时优化等领域,但大多数模型只是将输入、输出变量进行关联,无法计算出各组分流量组成,难以集成在模拟软件中进行全流程模拟。本研究简化了炼油分离过程,开发了基于CAPE-OPEN标准的简捷炼油塔模型。首先,将炼油过程简化为连续的分离单元,根据实际产品数据校正模型参数,实现某一实际工况流程模拟;其次,将模型参数与实际工况操作变量数据相结合,采用径向基函数插值确定操作变量对模型参数的影响关系,实现多种工况流程模拟;最后,通过常减压蒸馏工业装置实例的3种工况进行验证。结果表明:各工况模拟结果与Aspen计算结果相比,初馏塔塔顶油馏出温度点偏差大多在2%以内,常减压蒸馏塔各侧线油的馏出温度点平均偏差在3%以内;与实际结果相比,平均误差都在5%以内,符合工程允许误差范围要求。所建模型的计算速度快,各塔均在0.2 s左右完成计算,适用于在线生产、调度等。

防爆5G微基站研发及其在石化企业的应用

随着无线通信技术、超大规模集成电路技术的发展,无线移动通信在数年内从2G模拟阶段到3G、4G、5G数字阶段的数次跃迁,目前5G无线移动通信网络实现了民用场景全面覆盖。但是在油气开采、炼油、化工等易燃易爆工业现场受防爆条件的限制,5G无线移动通信网络覆盖推进困难,边缘计算、网络切片、物联网等新技术、新应用无法实现部署。本文所述通过研发设计防爆5G微基站,实现在工业危险环境部署5G无线移动通信网络,推进新技术在石化企业落地应用,助力石化企业提质增效,为我国石化行业的智能化、智慧化提供高效、稳定的无线网络保障。

国产化5G防爆手持终端研发及其在石化企业的应用

随着5G技术在工业领域应用的快速发展,在炼化企业巡检、人员定位、融合通信等业务领域,为了提高现场便捷应用的效率和质量,降低操作人员的劳动强度,研发5G国产化、轻量化、多功能的一体化防爆手持终端成为迫切需要。文章旨在探讨国产化5G防爆手持终端的技术创新思路及应用场景,以助推石化企业的数字化转型,促进传统生产向智慧生产转型升级。

石化企业“智慧水务”建设及未来发展思考

针对石化企业水务业务数字化转型的要求,从运行自动化建设、数据信息化建设、决策智能化建设、智能化验技术开发与应用等方面介绍石化企业智慧水务建设思路与实践,通过数字孪生技术、智能优化技术、智能预测预警技术、智能应急处理技术等技术的应用,实现水务信息化和智能化开发和数字化转型,并有助于建设智慧水务平台,支撑水务业务管理方式和业务全面创新提升,大幅降低对操作人员的依赖。

数字孪生在炼化装置生产数字化转型中的应用

数字孪生技术是实现信息物理系统、元宇宙的核心基础技术之一,基于建模技术、大数据与工业互联网等信息通讯技术的数字孪生技术应用对推进传统制造业数字化转型具有重大意义。石油化工行业的炼化装置生产进入到重要的数字化转型阶段,结合炼化装置生产的特点和数字化转型需求,探讨数字孪生技术在炼化装置生产数字化转型中的应用架构,研究数字孪生模型的建设方式、应用模式和应用范围等。通过石油化工企业数字孪生技术应用典型案例,对利用数字孪生技术推进炼化装置生产数字化转型进行展望,并提出相关建议。

柱塞泵组故障诊断和安全预警技术研究

油田注水站的柱塞泵组是注水系统的心脏,柱塞泵组的安全稳定运行是油田高效注水的关键,因此研究柱塞泵组安全监测和故障预测技术具有重要意义。鉴于柱塞泵组故障表征不明显的问题,通过搭建实验平台,模拟故障实验进行故障诊断和提取故障状态特征,通过状态上限和特征发展预测进行故障预警,最后进行实验验证。提出的方法能提前1小时进行安全预警并对故障溯源,从而有效保障设备的运行安全。

石化企业循环冷却水系统腐蚀结垢预测模型的研究

以某石化企业循环冷却水系统的运行数据为基础,通过预处理获得了899组有效数据样本;采用最大互信息系数和Pearson相关系数法,筛选出针对目标变量腐蚀速率(FSSL)和黏附速率(NFSL)预测模型的输入变量;分别运用BP神经网络、KNN回归和XGBoost机器学习算法建立了循环冷却水系统的FSSL和NFSL预测模型。对3种模型进行预测精准度和预警效果评价结果表明:3种模型的预测平均相对误差(MAPE)均在9%以下,都具备较好的拟合效果和泛化能力;其中基于XGBoost方法所建模型的性能最佳,其对FSSL和NFSL的MAPE均在5%以下,决定系数R 2均大于0.9,预警准确率分别在91.5%和97.3%以上。

炼油厂氢气网络柔性优化

随着炼油厂对氢气的需求量不断扩大,氢气系统已成为炼油厂的重要组成部分。炼油厂氢气网络的优化设计既要实现总成本最小的经济性目标,还要保证各种工况下氢气系统的安全稳定运行。针对炼油厂氢气系统不断变化的工况和氢气需求,提出了炼油厂氢气网络柔性优化策略,建立了多工况下的氢气网络柔性优化混合整数非线性规划(MINLP)模型,并对优化模型进行了线性化处理,采用优化建模工具Lingo建模求解。采用本文提出的柔性优化策略对某炼油厂氢气网络进行了柔性优化设计,与炼油厂的原始氢气网络对比表明,柔性优化后的网络可操作性强且具有较好的柔性调节能力,既节省了大量的运行成本,又为各种工况下氢气系统的安全稳定运行提供了保障,对实际炼油厂氢气网络的优化管理起了指导作用。

炼油厂氢气系统优化调度及其应用

氢气是一种宝贵而洁净的能量资源,在炼油行业中,它既是石油炼制和石油化工的副产品,又是石油炼制和石油化工加氢工艺过程的重要原料来源。为了满足炼油企业工艺过程对氢气不断变化的需求,实现企业降低成本、节能降耗的目的,必须保证氢气系统在最优的状态下运行。针对这一问题,详细分析了当前炼油厂氢气系统实际调度中的影响因素,建立了综合考虑多项影响因素的氢气系统多周期优化调度的混合整数非线性规划模型,提出了相应的优化调度策略。利用通用建模工具Lingo建模求解,并通过实例证明了模型的有效性和可行性,为实际的炼油厂氢气系统优化调度起到了指导作用。

炼油企业循环水系统压力优化技术及应用

循环水系统是石化行业重要的公用工程,它的运行需要消耗大量的水和电能：其新鲜水补水量占企业用水量的35%左右,循环冷却水系统运行电耗约占企业用电总量的20%-30%。针对目前循环水系统优化技术研究的不足,从炼油企业的生产实际出发,综合考虑了水冷器、循环水泵、冷却塔风机、循环水管网、现场实际条件等多项因素,对炼油企业的循环水系统进行包括装置用水端、循环水管网、循环水给水系统、回水系统在内的整个循环水系统的全局压力优化,建立了循环水系统的流程模型。以某炼油企业的循环水系统为实例,通过对该循环水场进行压力优化,循环水场的回水压力由原来的0.2MPa降到0.15MPa,循环水场两台循环水泵的供水压力由0.5MPa降为0.4MPa,每年可节电216.24×10^4k W·h,节约电费123.69万元。

超重力旋转床气相压降模型研究进展

超重力旋转床是一种高效的气液接触设备,可极大地强化气液传质过程,在化工、材料、冶金、能源、环保等领域有着广泛的应用前景。气相压降是超重力旋转床设计、选型时需要考虑的一项重要指标。自从超重力旋转床问世以来,人们对其气相压降进行了较为广泛的研究。对近年来国内外超重力旋转床的气相压降模型研究进展进行了综述。分别从逆流式旋转填料床、错流式旋转填料床、折流式旋转床3方面具体介绍了各压降模型的研究方法并进行了对比,最后对超重力旋转床气相压降模型研究的方向与重点做了简要分析。

石化企业循环水系统优化技术及应用

循环冷却水系统是石化行业重要的公用工程,其用水量占工业用水量的70%左右,其运行的质量直接关系到生产装置和设备安全,关系到产品的产率和质量,循环冷却水系统是决定企业产能否长期稳定运行的重要因素,也是石油化工领域用水量最大的系统。针对目前炼油企业循环水系统普遍存在计量不全、运行不经济、自动化程度低等特点,详细分析了当前炼油企业循环水用水网络优化的影响因素,提出了炼油企业循环水用水网络优化策略,建立了循环水系统流程模型,节能空间巨大,因此循环水系统的运行优化是炼化企业节水节电的重要内容,具有深远意义。以某炼油企业炼油循环水系统为实例,分析诊断当前循环水系统的管理瓶颈,对该循环水系统循环水量和管网压力进行建模优化,优化后在循环水场的机泵电耗费用年均节省496.2万元,为企业带来了良好的经济效益。

错流同心圆环旋转床的气相压降

在转速为865～1300 r/min、液体体积流量为0～1 600 L/h 的情况下,以空气-水为体系,在直径为400 nm 的错流同心圆环旋转床内,对其气相压降进行分段模型化和实验研究,并得到了压力降与操作工况的关联式。该关联式的计算值与实测值比较吻合。实验结果表明,错流同心圆环旋转床的湿床压降比干床压降大,气相总压降随气量和转速增大而明显增加,但随液量增大而缓慢增加。

炼油企业循环水用水网络优化技术与应用

循环冷却水系统是石化行业重要的公用工程,其用水量占工业用水量的80%左右,是石油化工领域用水量最大的系统。循环水系统节水状况的好坏,将严重影响整个工业水系统的节水程度。针对炼油企业循环水系统能耗大、运行不经济等实际问题,分析了炼油企业循环水用水网络优化的影响因素,根据循环冷却水系统的超结构建模原理,以循环水用量最小为目标,综合考虑水流量平衡、热量平衡、水冷器进出口温度、水冷器温差、整数变量、现场实际条件等因素,建立循环水用水网络优化的数学模型,并采用优化建模工具Lingo建模求解,以获得循环水量最小、网络结构简单的循环水用水网络。以某炼油企业蜡油加氢装置循环水系统为实例,验证模型的可靠性。分析结果表明,优化模型充分考虑了蜡油加氢装置循环水用水网络的特点,获得了循环水用量最少且网络结构简单的循环水用水网络,有效降低了循环水系统的运行成本。优化前后该装置各水冷器用水量对比显示,循环水系统优化后,每小时节约循环水152.09t,占现行冷却水总量的40.9%,按循环水价格0.3元/t计算,每年节约水费39.97万元。

智能水质检测系统在锅炉水质分析中的应用研究

目前锅炉水质分析存在依赖人工、在线运行故障率高、投用率低、维护工作量大等问题。因此,研发无人值守的低成本、高智能化、高可靠性的智能水质检测系统,具有现实需求和推广价值。以湿化学分析和电极分析为技术核心,同步研发能够满足智能检测需求的水样自动进样、无交叉污染控制、数据智能传输及预警报警等模块,开发出一套由采配水系统、化学分析仪器、数据采集与传输系统及中央控制系统组成的智能水质在线监测系统。系统应用后,一机可分析15个样品,实现了pH、二氧化硅、磷酸盐、电导率、溶解氧及钠含量等6项指标的自动分析和数据上传,一个周期3h完成35项次的分析检测。分析精度、最低检测限、量程等技术指标达到或优于分析方法要求,提高了检测数据的准确性。通过机器代人,每年可降低人工成本160万元。通过仪器集成,使分析15个点位6个项目的在线仪表数量从35台降到8台,极大地降低了运行维护工作量和分析仪表的运行费用。锅炉排污率从1.21%下降到0.98%,可实现节水2.6×10;t/a,节约热量损失1230t标准煤/a,节能减排效益130万元/a。

炼化企业污水处理系统建模与优化

污水系统在石化行业以及其他行业占有重要地位,随着环保问题引发越来越多的关注,污水系统也受到了炼化企业越来越多的重视。以炼化企业污水处理厂污水处理系统为对象,利用专业的污水系统模拟软件PetWin进行流程模拟,进行装置调优、流程剖析和过程综合,以达到优化生产、节约资源、环境友好、提高经济效益的目的。BioWin是全球销量最高的污水处理过程模拟软件,PetWin是在BioWin基础上的进一步扩展的软件,主要被应用于石化炼油废水处理工艺。根据现场的实际运行数据和化验分析数据,以全年平均运行工况为基准,搭建污水生化处理段的稳态模型,模拟计算全年平均运行工况下各生化处理环节的各出水指标。在稳态模型的基础上,搭建与之对应的动态模型,对污水系统的全年运行工况进行动态准确模拟。通过模拟发现生化处理段药剂添加方式有待优化、好氧生化池内的溶解氧DO浓度控制不合理、外排污泥含水率高,以及由此带来的运行成本较高等问题。通过对污水处理系统药剂投加、曝气风机运行进行优化,同时增加污泥干化设备,最终降低污水处理系统运行成本约1159.5万元/a。

炼化企业氢气系统监测与调度优化

随着炼化企业氢气需求量的不断扩大,在企业生产运行中的作用越来越重要,对氢气系统进行在线监测和调度优化成为企业寻求环境效益和经济效益的重要方法。某石化企业开发的氢气系统监测和调度优化系统,主要功能包括氢气系统在线监测、氢气成本在线核算、操作优化指导、氢气系统调度优化等。在线操作优化指导以氢气系统总体经济效益最大化为目标,通过调整各加氢装置新氢及循环氢量,同时考虑低品质重整氢的利用,降低煤制氢装置供氢量,实现氢气系统的实时优化指导。氢气系统监测与调度优化系统使氢气调度业务从"事后调度"发展到"事前调度",从"定性调度"发展到"定量调度"。降低了氢气成本,提高了氢气利用率和装置单元性能监测准确率,减少了污染物排放,为企业安全、平稳生产提供技术保障。

基于工业数据的催化裂化装置选择性催化还原脱硝机理模型

通过研究选择性催化还原(SCR)技术机理,建立催化裂化(FCC)装置再生烟气SCR系统脱硝机理微分方程组模型。基于大量工业SCR系统数据,利用龙格库塔吉尔(RKG)方法对脱硝机理微分方程组进行求解,并结合遗传算法对模型参数进行寻优。结果表明,模型对FCC装置SCR系统出口氮氧化物(NO_(x))浓度预测的平均绝对误差为5.75%,模型预测值与装置实际值拟合的可决系数为0.906。这说明所建SCR脱硝机理模型具有较强的泛化能力和较高模拟精度,可用于优化FCC装置再生烟气SCR系统的操作条件,实现NO_(x)排放达标。

Modeling and Multi-objective Optimization of Refinery Hydrogen Network

The demand of hydrogen in oil refinery is increasing as market forces and environmental legislation, so hydrogen network management is becoming increasingly important in refineries. Most studies focused on single-objective optimization problem for the hydrogen network, but few account for the multi-objective optimization problem. This paper presents a novel approach for modeling and multi-objective optimization for hydrogen network in refineries. An improved multi-objective optimization model is proposed based on the concept of superstructure. The optimization includes minimization of operating cost and minimization of investment cost of equipment. The proposed methodology for the multi-objective optimization of hydrogen network takes into account flow rate constraints, pressure constraints, purity constraints, impurity constraints, payback period, etc. The method considers all the feasible connections and subjects this to mixed-integer nonlinear programming （MINLP）. A deterministic optimization method is applied to solve this multi-objective optimization problem. Finally, a real case study is intro-duced to illustrate the applicability of the approach.