據悉，9月10日，中國石油石油化工研究院與清華大學共同開發(fā)的乙烯裂解爐模擬優(yōu)化系統(tǒng)參評2021年度中國石油科技進步獎并通過公示。
該系統(tǒng)填補了該領域國產化軟件的空白，實現了乙烯裝置“大腦”的自主可控，使我國全面掌握了大型乙烯裝置國產化的所有核心技術，成為世界乙烯行業(yè)的高端玩家。
2008年，經過3年的技術攻關，蘭州化工研究中心與清華大學合作，針對目前國內乙烯生產缺乏及時有效的技術指導問題，利用計算機模擬技術，結合多年實驗數據和工業(yè)爐實際運行情況，開發(fā)成功以乙烯丙烯收率最優(yōu)、“三烯”收率最優(yōu)、裂解深度最佳等為優(yōu)化目標的乙烯裂解模擬優(yōu)化軟件EPSOS1.0和EPSOS2.0，分別應用于蘭州石化24萬噸/年乙烯裝置和46萬噸/年乙烯裝置。在EPSOS的基礎上，針對大型乙烯裂解裝置國產化成套化技術開發(fā)的需求，他們又開發(fā)了石油烴裂解產物預測系統(tǒng)(HCTC)。
“十三五”期間，國內乙烯年產能從2200萬噸增加到3518萬噸。針對目前國內乙烯生產大發(fā)展的需求，石油化工研究院與清華大學在前期單目標優(yōu)化軟件EPSOS的基礎上，針對乙烯生產的多目標優(yōu)化需求，把原料進行歸類并優(yōu)化反應模型，針對性研究降維策略和數據反饋系統(tǒng)，兼顧計算的時效性和結果的準確性，實現了求解的“快速不失真”，開發(fā)成功以多目標為優(yōu)化對象的全中文界面EcSOS軟件。EcSOS為全中文界面，操作界面簡單，只需要輸入裂解原料基本物性和組成，即可一次完成4個條件、8個變量的優(yōu)化方案計算，滿足了乙烯裝置實際生產對優(yōu)化計算的需求。
蘭州化工研究中心煉化工藝研究所副所長田亮表示，生產過程的優(yōu)化和穩(wěn)定控制是保障企業(yè)降低運行成本、提高生產效率、打造核心競爭力的前提。工業(yè)軟件就是解決企業(yè)上述難題的有效手段。
與國外軟件相比，全中文界面EcSOS是基于國內乙烯原料開發(fā)的模型，輸入和操作都很簡便，優(yōu)化目標也是針對國內乙烯生產實際，可靈活進行二次開發(fā)。工業(yè)應用表明：EcSOS軟件計算時間小于0.5小時，計算結果與工業(yè)爐實際生產吻合較好，乙烯、丙烯收率的相對誤差分別小于2%、3%。
目前，該技術已在蘭州石化和四川石化實現工業(yè)應用，近3年為企業(yè)降本增效超億元，實現了核心技術的國產化和技術替代，為乙烯生產過程數字化升級的“石油方案”打下基礎。
乙烯產業(yè)的發(fā)展水平代表了一個國家石化工業(yè)整體實力。工業(yè)軟件被形象地稱為生產裝置的“大腦”。目前，我國乙烯年產能達3500萬噸，但乙烯生產裝置的“大腦”卻基本為國外技術所壟斷，成為我國乙烯產業(yè)降本增效高質量發(fā)展的“卡脖子”因素。
想開發(fā)具有自主知識產權“中國腦”，首先要有完整的基礎數據庫和深入的工藝研究做支撐。1995年，中國石油石油化工研究院蘭州化工研究中心建立了乙烯裂解性能評價試驗室。
在原料評價與優(yōu)化方面，科研人員系統(tǒng)地研究了西部地區(qū)主要原油與進口原油餾分油的物性及裂解制乙烯性能。在裂解性能評價與優(yōu)化方面，他們全面研究了西部地區(qū)油氣資源、煉化裝置副產物的物性及裂解性能，為乙烯裝置的分儲分煉、乙烯原料結構優(yōu)化、煉化一體化資源優(yōu)化配置提供了技術支持。
在工業(yè)爐標定與優(yōu)化方面，自1990年以來，該中心一直開展工業(yè)裂解爐標定和操作條件優(yōu)化工作，為乙烯企業(yè)的生產和裂解爐操作優(yōu)化提供了技術支撐。經過20多年的持續(xù)攻關，科研人員對各種爐型和200余種原料進行了深入研究，獲得了4000余組裂解試驗數據、1500余組工業(yè)爐裂解數據。原料范圍覆蓋了乙烷、丙烷、油田輕烴、拔頭油、輕柴油、加氫尾油等以及煤化工石腦油等全部乙烯原料，建立了基礎數據庫。
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