煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)踐

余 雷

（中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司煉油事業(yè)部，北京 100728）

在煉油生產(chǎn)管理中，裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，裝置運(yùn)行不穩(wěn)導(dǎo)致異常波動(dòng)和非計(jì)劃停工，不僅影響經(jīng)濟(jì)效益，更易發(fā)生安全環(huán)保事故。近年來，安全環(huán)保和質(zhì)量升級(jí)等外部條件更加苛刻，隨著精細(xì)化管理水平的不斷提高，煉油裝置運(yùn)行周期延長(zhǎng)，加上原油持續(xù)劣質(zhì)化帶來的腐蝕結(jié)焦加劇等問題影響，煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行難度進(jìn)一步加大。煉油企業(yè)肩負(fù)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)保供雙重壓力，長(zhǎng)期高負(fù)荷、高苛刻度操作，對(duì)裝置穩(wěn)定運(yùn)行、設(shè)備安全、檢修質(zhì)量等提出更高的要求，煉油板塊亟需一個(gè)平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系。在煉油生產(chǎn)管理中，裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，裝置運(yùn)行不穩(wěn)導(dǎo)致異常波動(dòng)和非計(jì)劃停工，不僅影響經(jīng)濟(jì)效益，更易發(fā)生安全環(huán)保事故。近年來，安全環(huán)保和質(zhì)量升級(jí)等外部條件更加苛刻，隨著精細(xì)化管理水平的不斷提高，煉油裝置運(yùn)行周期延長(zhǎng)，加上原油持續(xù)劣質(zhì)化帶來的腐蝕結(jié)焦加劇等問題影響，煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行難度進(jìn)一步加大。煉油企業(yè)肩負(fù)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)保供雙重壓力，長(zhǎng)期高負(fù)荷、高苛刻度操作，對(duì)裝置穩(wěn)定運(yùn)行、設(shè)備安全、檢修質(zhì)量等提出更高的要求，煉油板塊亟需一個(gè)平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系[1-2]。

1 煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理背景

1.1 外部條件更加苛刻

近年來，企業(yè)外部條件對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行的要求越來越高。隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)格、油品質(zhì)量不斷升級(jí)，安全平穩(wěn)生產(chǎn)壓力也隨之加大。對(duì)于煉油企業(yè)來說，主要表現(xiàn)有：

一是政府對(duì)企業(yè)管控次數(shù)越來越多。2016年以來，重大國(guó)事活動(dòng)及空氣重度污染預(yù)警期間，企業(yè)需按照政府管控要求調(diào)整生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方案，裝置生產(chǎn)負(fù)荷和工藝方案都會(huì)發(fā)生大幅變化。

二是汽柴油質(zhì)量升級(jí)步伐越來越快。2014年以來，我國(guó)多次完成汽柴油質(zhì)量升級(jí)任務(wù)，各地區(qū)汽柴油從國(guó)Ⅲ逐步升級(jí)到現(xiàn)在的國(guó)Ⅵ，企業(yè)在生產(chǎn)過程中需要不斷調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)以優(yōu)化生產(chǎn)。與此同時(shí)，在汽柴油質(zhì)量升級(jí)過程中，由于品種牌號(hào)繁多，頻繁切換生產(chǎn)方案和儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)運(yùn)行困難也對(duì)安穩(wěn)生產(chǎn)造成威脅。

1.2 裝置運(yùn)行管理難度加大

煉油裝置非計(jì)劃停工現(xiàn)象總體呈逐年下降趨勢(shì)，但每年非計(jì)劃停工和異常波動(dòng)現(xiàn)象仍然存在，給企業(yè)安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。

一是企業(yè)精細(xì)化管理水平逐步提高，對(duì)煉油裝置運(yùn)行要求更為苛刻。同時(shí)伴隨原油持續(xù)劣質(zhì)化引致的腐蝕結(jié)焦加劇等問題，近些年煉油裝置非計(jì)劃停工和異常波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加劇，這對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理提出了更高要求。

二是煉油裝置運(yùn)行周期不斷延長(zhǎng)，使平穩(wěn)運(yùn)行難度進(jìn)一步加大。為確保裝置的安穩(wěn)運(yùn)行，裝置運(yùn)行管理、設(shè)備運(yùn)維、防腐管理等方面的要求提升，裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行管理也面臨著新的挑戰(zhàn)。

1.3 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)創(chuàng)效對(duì)平穩(wěn)運(yùn)行提出新課題

做大煉油總量、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是煉油板塊實(shí)現(xiàn)創(chuàng)效的主要措施，如何組織高負(fù)荷下優(yōu)化生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)裝置平穩(wěn)運(yùn)行成為新的課題。

高負(fù)荷、高苛刻度運(yùn)行對(duì)裝置可靠度提出更高要求。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，煉油企業(yè)肩負(fù)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)保供雙重壓力，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)根據(jù)市場(chǎng)需要不斷調(diào)整。為提高裝置收率、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)效益最大化，煉油裝置長(zhǎng)期高負(fù)荷、高苛刻度操作對(duì)裝置穩(wěn)定運(yùn)行、設(shè)備安全、檢修質(zhì)量等提出更高的要求。

1.4 煉油板塊亟需平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系

煉油板塊亟需一個(gè)平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系，以對(duì)煉油裝置的平穩(wěn)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，促進(jìn)整個(gè)板塊的平穩(wěn)運(yùn)行管理工作，減少非計(jì)劃停工和生產(chǎn)異常波動(dòng)。裝置平穩(wěn)率考核是各煉油企業(yè)促進(jìn)裝置平穩(wěn)運(yùn)行的主要手段之一。通過應(yīng)用基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的平穩(wěn)率考核系統(tǒng)，可以提升裝置平穩(wěn)操作水平，提高生產(chǎn)效益[1]。目前各煉油企業(yè)采用的裝置運(yùn)行平穩(wěn)率計(jì)算方式多樣。傳統(tǒng)方法是以生產(chǎn)裝置的可控參數(shù)在生產(chǎn)工藝中的控制上下限為監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，通過匯總裝置在一段生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)可控參數(shù)超出監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)比例，計(jì)算裝置運(yùn)行平穩(wěn)率。其中工藝參數(shù)的上下限一般采用工藝卡片或多級(jí)工藝卡片的控制指標(biāo)范圍，這種評(píng)價(jià)和管理方法能夠?qū)ζ髽I(yè)平穩(wěn)運(yùn)行管理起到促進(jìn)作用[2]。

中國(guó)石化擁有多家煉油企業(yè)，煉油生產(chǎn)裝置多，同類型裝置設(shè)計(jì)工藝技術(shù)方案和原料又各有不同，長(zhǎng)期以來缺乏統(tǒng)一的平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)方法來規(guī)范裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理。與單個(gè)企業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行管理不同，整個(gè)煉油板塊的平穩(wěn)運(yùn)行管理主要目標(biāo)是減少非計(jì)劃停工和生產(chǎn)異常波動(dòng)，以減少效益損失。單個(gè)企業(yè)計(jì)算平穩(wěn)率時(shí)需要人為設(shè)定工藝指標(biāo)的上下限，而對(duì)于中國(guó)石化整個(gè)煉油板塊，由于企業(yè)多且裝置類型和工藝特點(diǎn)多種多樣，無法合理設(shè)定每套裝置工藝控制指標(biāo)上下限，所以單個(gè)企業(yè)的評(píng)價(jià)方法并不適用于整體煉油板塊的管理。煉油板塊亟需一個(gè)能適應(yīng)多種類型和特點(diǎn)的煉油裝置、對(duì)各企業(yè)各裝置的平穩(wěn)運(yùn)行情況進(jìn)行橫向?qū)Ρ鹊钠椒€(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系，以促進(jìn)整個(gè)板塊的平穩(wěn)運(yùn)行管理工作，減少非計(jì)劃停工和生產(chǎn)異常波動(dòng)。

2 煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)方法

中國(guó)石化于2017年創(chuàng)建了煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)方法，針對(duì)煉油六大類裝置，依據(jù)裝置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平穩(wěn)率，并以此定期開展評(píng)比考核，在一定程度上規(guī)避了同類裝置工藝技術(shù)特點(diǎn)及原料的變化等差異，形成了一個(gè)煉油板塊裝置橫向、縱向評(píng)比的平臺(tái)。該評(píng)價(jià)方法在煉油板塊實(shí)施后，通過監(jiān)控、評(píng)價(jià)、評(píng)比、考核的方式，開展企業(yè)間和裝置間平穩(wěn)運(yùn)行競(jìng)賽。各煉油企業(yè)采取針對(duì)性措施找補(bǔ)短板，提升了裝置平穩(wěn)運(yùn)行水平，使非計(jì)劃停工明顯減少，為企業(yè)創(chuàng)效打下了良好的基礎(chǔ)。

此評(píng)價(jià)方法能適應(yīng)多企業(yè)、多類型煉油裝置，對(duì)煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行進(jìn)行評(píng)價(jià)，以促進(jìn)整個(gè)煉油板塊的平穩(wěn)運(yùn)行管理工作。基本方法如下：

1）針對(duì)常減壓、催化裂化、延遲焦化、催化重整、加氫裂化和渣油加氫六大類主要煉油裝置，按照裝置類型選擇影響平穩(wěn)運(yùn)行的若干關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)，納入平穩(wěn)率計(jì)算范圍。煉油裝置運(yùn)行平穩(wěn)率控制指標(biāo)設(shè)置見表1。

表1 煉油裝置運(yùn)行平穩(wěn)率關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)設(shè)置

2）根據(jù)控制指標(biāo)對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)行的影響程度，確定關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)的權(quán)重。控制指標(biāo)權(quán)重值根據(jù)控制指標(biāo)波動(dòng)范圍和重要性來確定：

重要性按照核心單元1.0，其他單元0.5設(shè)置。

3）每日依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算各關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)運(yùn)行平穩(wěn)率，計(jì)算方法采用均方差法，計(jì)算公式如下：

式中，σ為單個(gè)控制指標(biāo)的當(dāng)日運(yùn)行平穩(wěn)率，M為該指標(biāo)當(dāng)日有效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，xi為當(dāng)日該指標(biāo)有效實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的值，為該指標(biāo)當(dāng)日實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均值。

4）根據(jù)關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)權(quán)重和平穩(wěn)率計(jì)算裝置平穩(wěn)率：

5）計(jì)算各裝置周平穩(wěn)率，分裝置類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)比排名：

3 煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)方法的主要特點(diǎn)

1）針對(duì)主要裝置，合理選取關(guān)鍵控制指標(biāo)，真實(shí)反映裝置操作平穩(wěn)性。平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)針對(duì)常減壓、催化裂化、延遲焦化、催化重整、加氫裂化和渣油加氫六大類主要煉油裝置，每類生產(chǎn)裝置選擇若干個(gè)關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)計(jì)算平穩(wěn)率?？刂浦笜?biāo)中排除了流量類型的控制指標(biāo)，以溫度、壓力類型的控制指標(biāo)為主，消除了生產(chǎn)安排主動(dòng)提降負(fù)荷對(duì)裝置運(yùn)行平穩(wěn)率的直接影響，盡可能真實(shí)反映了操作的平穩(wěn)性。

2）采用均方差法計(jì)算平穩(wěn)率，以離散程度評(píng)價(jià)運(yùn)行穩(wěn)定程度，避免人為因素影響。均方差法反映了數(shù)據(jù)的離散程度，均方差越小，數(shù)據(jù)的離散程度越??；均方差越大，數(shù)據(jù)的離散程度也就越大；且處理樣本容量越大，結(jié)果越準(zhǔn)確。平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)采用均方差法計(jì)算工藝指標(biāo)平穩(wěn)率，以當(dāng)日實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平均值為基準(zhǔn)值，通過每日實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圍繞基準(zhǔn)值的離散程度自動(dòng)計(jì)算平穩(wěn)率，評(píng)價(jià)運(yùn)行穩(wěn)定程度。與積分法等其他計(jì)算方法相比，均方差法不需要人為確定工藝指標(biāo)上下限和基準(zhǔn)值，計(jì)算過程全自動(dòng)化，避免了人為干預(yù)，更適于多企業(yè)、多裝置的復(fù)雜管理。

3）運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)計(jì)算指標(biāo)控制難度，同時(shí)突出核心單元的重要性，以控制難度和重要性綜合確定控制指標(biāo)權(quán)重。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，根據(jù)煉油板塊所有裝置各指標(biāo)的平均值和平均波動(dòng)范圍，計(jì)算確定指標(biāo)控制難度。提高裝置核心單元的區(qū)分度，將核心單元控制指標(biāo)的重要性和其他控制指標(biāo)區(qū)別設(shè)定，指標(biāo)權(quán)重為指標(biāo)控制難度與指標(biāo)重要性的乘積，權(quán)重設(shè)置更加合理。

4）采用日平穩(wěn)率統(tǒng)計(jì)、周平穩(wěn)率評(píng)比模式，促進(jìn)企業(yè)找補(bǔ)短板、提升管理。每日自動(dòng)計(jì)算各關(guān)鍵工藝控制指標(biāo)和裝置運(yùn)行平穩(wěn)率，企業(yè)不僅可以據(jù)此跟蹤分析本企業(yè)裝置平穩(wěn)運(yùn)行情況，還能夠?qū)φ障冗M(jìn)企業(yè)、先進(jìn)裝置的平穩(wěn)率數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地找補(bǔ)平穩(wěn)運(yùn)行的短板，提升平穩(wěn)操作水平。每周按裝置類型進(jìn)行平穩(wěn)率評(píng)比，可以發(fā)揮短周期評(píng)比的優(yōu)勢(shì)，以促進(jìn)企業(yè)在裝置開停工和生產(chǎn)方案切換時(shí)，盡快開穩(wěn)裝置。

5）依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)全自動(dòng)計(jì)算裝置運(yùn)行平穩(wěn)率，促進(jìn)企業(yè)提升儀表和信息管理水平。平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)完全依據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每日采集裝置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算平穩(wěn)率，避免人工干預(yù)，工作效率高，有助于促進(jìn)企業(yè)提升實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、儀表的運(yùn)維和自動(dòng)化控制水平。

4 煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)應(yīng)用成效

平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系自2017年7月開始創(chuàng)建和試運(yùn)行，2018年全面實(shí)施。隨著該體系的全面推行，企業(yè)細(xì)化生產(chǎn)管理、裝置平穩(wěn)運(yùn)行水平得以提升，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。平穩(wěn)率上升和非計(jì)劃停工大幅減少，不僅使得裝置檢修、搶修費(fèi)用節(jié)省，更能降低對(duì)生產(chǎn)任務(wù)的影響，避免損失經(jīng)濟(jì)效益，并從根本上保障做大煉油總量、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需求。因生產(chǎn)裝置運(yùn)行異常引起的安全事故和環(huán)保投訴隨之相應(yīng)減少，產(chǎn)生了明顯的社會(huì)效益。

4.1 煉油板塊整體平穩(wěn)率呈逐年上升趨勢(shì)

實(shí)施平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系后，煉油板塊各企業(yè)積極采取措施提升裝置平穩(wěn)運(yùn)行水平，煉油板塊各類裝置整體平穩(wěn)率呈逐年上升趨勢(shì)（見圖1）。

圖1 2016-2020年煉油裝置平穩(wěn)率

4.2 非計(jì)劃停工大幅減少

平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系實(shí)施后，其在非計(jì)劃停工管理中的作用逐漸發(fā)揮。常減壓、催化裂化、延遲焦化、催化重整、加氫裂化和渣油加氫六大類裝置發(fā)生非計(jì)劃停工次數(shù)大幅減少，從2014年的21次降至2017年的8次。2018年裝置發(fā)生非計(jì)劃停工次數(shù)維持在較低水平，僅為9次。

4.3 促進(jìn)企業(yè)提升平穩(wěn)運(yùn)行水平

實(shí)施平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系后，企業(yè)通過完善裝置運(yùn)行管理制度，夯實(shí)專業(yè)管理“三基”，優(yōu)化加工方案，加強(qiáng)隱患排查跟蹤，采取有效措施，促使平穩(wěn)運(yùn)行水平提高。部分企業(yè)在實(shí)施平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)價(jià)體系后效果顯著，非計(jì)劃停工和生產(chǎn)異常次數(shù)明顯下降（見表2）。

表2 部分企業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行評(píng)比及非計(jì)劃停工情況

5 結(jié)語

煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行管理是一項(xiàng)長(zhǎng)期基礎(chǔ)工作，任重而道遠(yuǎn)。目前的評(píng)價(jià)方法僅在煉油六大類主要裝置上應(yīng)用，且受生產(chǎn)管理水平和信息化應(yīng)用水平影響較大，其科學(xué)性和合理性還有待進(jìn)一步提高，還需要在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷完善。下一步，隨著生產(chǎn)管理水平和信息化應(yīng)用水平的不斷提升，還需根據(jù)企業(yè)和煉油裝置實(shí)際情況，對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行優(yōu)化完善，逐步實(shí)現(xiàn)煉油裝置平穩(wěn)運(yùn)行規(guī)范管理，為安全環(huán)保生產(chǎn)和優(yōu)化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供有力保障。