自動化信息系統(tǒng)在現(xiàn)代煉油廠生產(chǎn)調(diào)度運(yùn)行管理中的應(yīng)用

薛永旭(中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930)

0 引言

為工廠戰(zhàn)略目標(biāo)、形成結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)流程提供技術(shù)支持是煉油企業(yè)信息化建設(shè)的目的。工廠設(shè)立戰(zhàn)略目標(biāo)是為了實現(xiàn)工廠效益的最大化。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，工廠的發(fā)展需要融入信息技術(shù)，提升工廠的綜合運(yùn)行效率，完善生產(chǎn)技術(shù)流程，為煉油廠的高速發(fā)展提供技術(shù)保障。

1 近現(xiàn)代煉油廠的主要生產(chǎn)過程

現(xiàn)代煉油廠通常采用精煉技術(shù)需要科技手段給予幫助，同時成本也是精練過程中至關(guān)重要的因素。舉個例子，延安石化公司的2500 萬噸-1 煉油廠，整個過程采用短流程和線性設(shè)計，這樣的設(shè)計使整個過程簡潔化。通過消除不必要的中間環(huán)節(jié)，該公司節(jié)省了不必要的生產(chǎn)成本并大大降低了生產(chǎn)風(fēng)險。中國石油某2500 萬噸*A-1 煉油廠的生產(chǎn)過程使用2500 萬噸A-1 的常壓和真空設(shè)備進(jìn)行原油的初始分餾。直餾原油進(jìn)入石腦油進(jìn)行氫化，直餾汽油進(jìn)入汽油加氫精制，柴油進(jìn)入加氫裂化裝置生產(chǎn)高級汽油柴油。類似地，將通過常壓分餾和減壓分餾獲得的殘余油通過催化進(jìn)一步處理。蠟油分為兩部分，一部分被催化原料催化，另一部分被蠟油氫化，以生產(chǎn)汽油和柴油。噴氣燃料的組分可以通過蠟油的氫化和分餾，或通過常壓和真空裝置的直接蒸餾而獲得。兩種噴氣燃料都可以參與噴氣燃料的混合生產(chǎn)。其中，蒸汽由催化裝置和動力裝置平衡，氫氣主要由制氫裝置，電解制氫裝置，重整裝置和PSA 裝置平衡。通過撬起PSA分解氣，切割回收氣和氣化混合C4 氣化爐，來平衡氣體。

2 現(xiàn)代煉油廠的運(yùn)行管理特點

隨著信息化水平的逐漸提升，現(xiàn)階段自動化信息系統(tǒng)已經(jīng)在監(jiān)控?zé)捰蛷S的日常運(yùn)行管理工作中得以廣泛推廣雖然我國煉油廠自動化信息管理系統(tǒng)的興起時間相對來說較短，但是在近幾年整體呈現(xiàn)出較好的發(fā)展態(tài)勢，已經(jīng)初步具備科技化、精細(xì)化以及經(jīng)濟(jì)化特點。就現(xiàn)階段煉油廠的自動化信息系統(tǒng)運(yùn)行管理特點來說，直線型煉油工藝和短流程煉油工藝是應(yīng)用頻率最高的設(shè)計形式，其省略了不必要的煉油中間環(huán)節(jié)，所以更方便生產(chǎn)管理人員對投入成本進(jìn)行控制，實現(xiàn)生產(chǎn)風(fēng)險規(guī)避。比如說，部分煉油廠企業(yè)會使用常減壓設(shè)備分餾原油，分離出柴油、汽油以及石腦油等物質(zhì)。其后，則會運(yùn)用輕精制設(shè)備或者輕液化設(shè)備直接加工直餾油，產(chǎn)出汽油和柴油。除此以外，由于在煉油廠生產(chǎn)工作過程中會涉及到多項相互關(guān)聯(lián)設(shè)置的應(yīng)用，必須保障整套裝置的聯(lián)系運(yùn)轉(zhuǎn)才能順利產(chǎn)油。所以，煉油廠方面，不僅要考慮到高效率的生產(chǎn)調(diào)度和運(yùn)行管理問題，還要對煉油廠生產(chǎn)系統(tǒng)的工作時間、循環(huán)方式等方面進(jìn)行統(tǒng)籌管理，保障現(xiàn)代煉油廠運(yùn)行管理的可靠性和穩(wěn)定性。

3 現(xiàn)代煉油廠的自動化信息系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀

煉油和化工企業(yè)屬于生產(chǎn)加工行業(yè)，多套設(shè)備相互連接是其重要特點。每套設(shè)備的產(chǎn)品可以是最終產(chǎn)品，也可以是其他設(shè)備的原材料，叫做中間產(chǎn)物。整個物料在常減壓、催化，氫化，重整，芳烴萃取等裝置之間流動，需要一直運(yùn)轉(zhuǎn)，不可中途終止操作。設(shè)備之間不僅存在物料平衡還存在能量平衡。原始原油、原料在在各個容器內(nèi)進(jìn)行經(jīng)過多次試驗，在多次物理、化學(xué)反應(yīng)之后得出相應(yīng)的商品油。市場對石油商品的要求在不斷提高，煉油廠在進(jìn)行石油生產(chǎn)的過程中，技術(shù)人員應(yīng)重視控制施工工藝。生產(chǎn)經(jīng)營調(diào)度作為煉油時的核心，生產(chǎn)管理具有重要的意義，良好的生產(chǎn)管理可以提升石油綜合質(zhì)量。所以，將自動信息系統(tǒng)應(yīng)用于現(xiàn)代煉油廠的生產(chǎn)調(diào)度中是非常必要的。在出廠之前，對每個設(shè)備的中間鏈接的控制以及成品油的質(zhì)量分析都需要自動化信息系統(tǒng)的支持，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的失誤。

4 在實際生產(chǎn)中全自動信息系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度

4.1 DCS系統(tǒng)的引進(jìn)

DCS(分布式控制系統(tǒng))是Distributed Control System 的縮寫，在我國通常被稱為分布式控制系統(tǒng)。它的本質(zhì)是一個多層計算機(jī)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)是由是一個程控制系統(tǒng)和過程監(jiān)控系統(tǒng)所組成的。他在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞設(shè)備所獲取的信息，4C 技術(shù)就是因此而集成的，這項技術(shù)分別由計算機(jī)、通信、顯示和控制所構(gòu)成。這項技術(shù)的主要活動有分散到不同的電子設(shè)備進(jìn)行控制控制，集中到主要計算機(jī)進(jìn)行簡單操作，分出數(shù)個層次進(jìn)行管理，它們的特點就是有靈活性和便攜性。同時，主機(jī)可以集中各個設(shè)備的信息進(jìn)行處理。它們的特點就是有靈活性和便攜性。同時，主機(jī)可以集中各個設(shè)備的信息進(jìn)行處理。它靈活，可靠，開放，可控且易于維護(hù)，并能夠完美完成一個工作。部分先進(jìn)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)研發(fā)成功了一些新的信息控制系統(tǒng)，這對煉油廠生產(chǎn)質(zhì)量的提高十分顯著。這種新型的信息控制系統(tǒng)使用現(xiàn)代、有效和適當(dāng)?shù)膶I(yè)計算技術(shù)，以實現(xiàn)整個煉油廠和工廠實時生產(chǎn)過程之間的信息共同通、信息監(jiān)管和信息調(diào)度。

4.2 LIMS系統(tǒng)的引進(jìn)

LIMS 系統(tǒng)為實驗室信息管理系統(tǒng)的簡稱。其構(gòu)成部分為計算機(jī)硬件以及相應(yīng)的計算機(jī)應(yīng)用軟件。此系統(tǒng)可以快速完成數(shù)據(jù)的收集、分析以及管理。LIMS 系統(tǒng)基于信息技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合實驗室的總體環(huán)境以及總體水平，建成的集信息收集、信息軟件處理以及數(shù)據(jù)庫信息整合為一體的信息系統(tǒng)。其工作原理為以實驗室為基礎(chǔ)，通過信息技術(shù)將業(yè)務(wù)流程、實驗方案、圖書材料等完美地粘合在一起，從而形成一種現(xiàn)代化，信息化管理系統(tǒng)。LIMS 管理系統(tǒng)在現(xiàn)代煉油廠生產(chǎn)的應(yīng)用在實際生產(chǎn)上有利于改善產(chǎn)品質(zhì)量，大大提高數(shù)據(jù)分析的綜合效率，提高信息整合的速度，技術(shù)人員可以依托此技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的深入分析。

4.3 原油調(diào)和、倒罐批量下單系統(tǒng)的引進(jìn)

由于某石化2500 萬t*A-1 煉油工廠可以系統(tǒng)加工品種多樣、性質(zhì)不一海外原油的特點，煉油廠引進(jìn)石油原油調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)。，根據(jù)該系統(tǒng)，可以快速的實現(xiàn)遠(yuǎn)程訂購、線上指揮、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，時間成本，經(jīng)濟(jì)成本就是通過這樣的線上作業(yè)減少的，并能提高作業(yè)效率。廣西石化總公司的生產(chǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)可以根據(jù)原油調(diào)和優(yōu)化系統(tǒng)查詢儲油罐的運(yùn)行情況、檢查原油庫存容量、終端油的排放情況和船艙卸油操作。還有常減壓油的供應(yīng)情況以儲油碼頭工廠的各種運(yùn)轉(zhuǎn)原油、成品油的方法。倉庫和廠內(nèi)的操作員可以根據(jù)生產(chǎn)和業(yè)務(wù)計劃發(fā)布的工作要求逐步實現(xiàn)設(shè)備的集油、注油、調(diào)和等操作。特別是在原油調(diào)和操作中，可以為組分罐檢查，單罐組分追蹤，摻和罐組分追蹤，摻和目標(biāo)罐追蹤以及摻和質(zhì)量狀態(tài)跟蹤提供可靠的數(shù)據(jù)。

5 自動化信息系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

在煉油廠的日常生產(chǎn)作業(yè)中，自動化信息系統(tǒng)的主要功能要通過圖形建模和優(yōu)化求解等來實現(xiàn)，由此需要相關(guān)技術(shù)人員特別注意對子模塊和數(shù)據(jù)庫的明確。

5.1 決策推理子模塊

在煉油廠方面使用信息系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)化求解的過程中，技術(shù)人員必須認(rèn)識到?jīng)Q策推理子模塊所發(fā)揮的不可或缺的作用，以專家系統(tǒng)的推理準(zhǔn)則作為基礎(chǔ)依據(jù)，分析生產(chǎn)線中原油的供應(yīng)量以及成品油的品質(zhì)情況。如此一來，自動化信息系統(tǒng)的子模塊就會自動調(diào)度公用工程、協(xié)調(diào)生產(chǎn)調(diào)度情況。而在人員在信息系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化求解時，需要考慮到包括加工費用、生產(chǎn)材料以及側(cè)線性質(zhì)等諸多約束因素。

5.2 模型概述

在煉油廠自動化信息系統(tǒng)發(fā)揮作用的過程中，相關(guān)部門的人員要通過對子模塊的最優(yōu)求解來實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。所以，這也就需要相關(guān)人員借住，決策推理子模塊中輸出的數(shù)學(xué)模型和流程圖對子模塊的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，并將由此推斷出的生產(chǎn)調(diào)度管理信息和運(yùn)行管理信息重新反饋給決策推理子模塊。在這一過程中負(fù)責(zé)人員應(yīng)該高度注重對數(shù)學(xué)模型中約束性條件的檢查，判斷其中是否具有明顯的矛盾性約束條件。此后，要借助分析推理的結(jié)果以及生產(chǎn)調(diào)度周期信息重新進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，結(jié)合煉油廠的實際生產(chǎn)情況，采用更加科學(xué)的生產(chǎn)調(diào)度約束方式。比如說，如果煉油廠方面對生產(chǎn)線中調(diào)度成品油局部傳遞的油制品有所需求，那么可能最終所選取的生產(chǎn)調(diào)度約束方式就是非線性或雙線性。最后，用戶通過求解器對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解。

5.3 圖形建模子模塊

用戶可以利用視圖庫以及控件來開發(fā)圖形建模子模塊，并編輯圖形相應(yīng)的信息。與此同時，需要注意將信息錄入到操作界面中并完成全流程的模型建構(gòu)工作。除此以外，煉油廠的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該負(fù)責(zé)通過子模塊建模來架構(gòu)煉油廠生產(chǎn)調(diào)度和運(yùn)行管理流程圖，保障流程圖的精準(zhǔn)性與可靠性，達(dá)到簡化運(yùn)行管理流程的效果。

5.4 數(shù)據(jù)庫

借助現(xiàn)代化信息化手段，用戶可以在數(shù)據(jù)庫中通過便捷的操作完成數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)編輯或者數(shù)據(jù)查詢等基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。在這一過程中，煉油廠的相關(guān)人員應(yīng)該借助這些功能對存儲流程圖，數(shù)據(jù)庫信息以及歷史數(shù)據(jù)信息進(jìn)行優(yōu)化求解，保障傳遞的模塊數(shù)據(jù)和決策推理中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，實現(xiàn)對物料信息調(diào)度和存儲，制定更加科學(xué)合理的油品生產(chǎn)計劃和運(yùn)營管理計劃。

6 運(yùn)行調(diào)度管理伴隨自動化信息發(fā)展成果的展望

對于煉油工廠，尤其是中國石油、中國石化等大型企業(yè)化工廠而言，原油經(jīng)過不管是催化、裂化、重整，還是加氫、芳烴萃取等過程形成不同的成品油，從而達(dá)到增值產(chǎn)品的目的，離不開精心的組織，完備周密的計劃，規(guī)范、細(xì)心操作，嚴(yán)格把控生產(chǎn)環(huán)節(jié)，為周邊的環(huán)境安全提供保障。在煉油的生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)會記錄大量的數(shù)據(jù)，在自動化信息技術(shù)的后臺被收集，自動化信息技術(shù)在對生產(chǎn)模型進(jìn)行專業(yè)處理之后，與管理層和控制層進(jìn)行雙向通訊，進(jìn)而優(yōu)化整合技術(shù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。現(xiàn)代煉油廠重視信息技術(shù)系統(tǒng)的合理調(diào)節(jié)，通過研發(fā)高質(zhì)量的自動化信息系統(tǒng)，提高生產(chǎn)的綜合質(zhì)量，其可以對流程圖進(jìn)行快速繪制，對設(shè)備的各方面報表進(jìn)行快速閱讀，還能在各個設(shè)備之間建立一個中間服務(wù)器，對各個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

7 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國對石油資源的依賴會日益增加。研究學(xué)者曾經(jīng)說過”現(xiàn)代大型煉油企業(yè)的建設(shè)和發(fā)展是一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分”?，F(xiàn)代煉油廠的生產(chǎn)核心部分是企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度，工廠經(jīng)濟(jì)效益是否能夠穩(wěn)步提高與生產(chǎn)經(jīng)營調(diào)度的水平高低有著密切的關(guān)系?，F(xiàn)代煉油廠重視信息技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新，通過科學(xué)的理論依據(jù)，來提升煉油生產(chǎn)的綜合質(zhì)量。由此可見，自動化信息信息系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用是現(xiàn)代石油生產(chǎn)的必經(jīng)之路。