为石化装置装上“智慧大脑” ——扬子石化常减压装置RTO系统项目建设纪实

日前，扬子石化3#常减压装置实时优化（RTO）系统项目验收会在扬子石化召开。专家组验收意见指出，作为中国石化首批炼油装置RTO系统试点项目之一，该项目为石化装置装上了智慧大脑，不仅能提高装置经济效益，还能帮助装置实现精细化操作、节能降碳，同时为石化企业智能工厂建设提供战略支点。

实现“自动驾驶”“跑”出最优生产路线

800万吨/年的3#常减压装置是扬子石化物料供应的龙头装置，每年加工原油品种接近20种，具有高度复杂性。单纯由技术人员根据设计参数和经验确定操作值，很难达到最优化操作，亟须一套更加先进的智能化控制系统来更好地辅助生产判断，解决生产执行问题。

长期以来，先进控制技术（APC）已经广泛应用于国内外石化企业中，但是以经验数学模型为基础使得APC只能在较窄的操作范围内有效，不能外延使用。要想实现整个工艺装置甚至全厂工艺流程的全局实时优化操作，须采用基于严格机理建模的实时优化技术，即RTO（Real Time Optimization）。

为此，扬子石化与行业领先的中国石化石油化工科学研究院（简称“石科院”）合作，引入RTO技术，实现3#常减压装置的整体实时优化。常减压装置采用RTO后，可在不改造工艺流程、不增加生产设备的情况下，通过优化装置操作参数，使生产过程处于最优运行状态，在满足安全平稳生产、计划和调度要求的前提下，实现装置经济效益最大化。

通过数据采集、智能分析、自动优化操作等方式，RTO可以实现“实时工况准确跟踪——操作参数全局优化——系统闭环自动调整”的“自动驾驶”，让装置始终“跑”在最优生产路线上。

装上“智能大脑”找到生产“最优解”

开发团队针对扬子石化3#常减压装置的特点，制定了节能降耗、优化产品收率、卡边操作、稳定装置操作、经济效益最大化等5个优化控制目标。以RTO技术为支撑的实时优化系统，主要建设了3#常减压装置机理模型的开发与验证、优化策略与模型开发、RTO平台搭建和运行调试等内容。

该系统以虚拟世界的“数字替身”为基础，通过工艺模型计算等方式，在“数字替身”上模拟出各种调整运行后的结果，从而判断出当前装置是否处于全局最优运行状态。并且通过智能优化算法给出调整加热炉温度、改变产品性质、调整汽提蒸汽量等具体的优化建议，就像为生产装置装上了一个会自主思考的“智能大脑”。

据扬子石化炼油厂常减压联合装置副主任蒋佳俊介绍，RTO系统覆盖了装置原油系统、换热网络、初馏塔、常压塔、减压塔及配套的轻烃回收等各个单元，调节过程包含诸多步骤，能够根据过程参数变化自主计算，并将“智能大脑”的优化建议发送给先进控制系统，实时调整，快速精准达到已选定的优化工况。

依托“智能大脑”，扬子石化3#常减压装置的平均优化周期仅为2小时。“这就好比有一位经验老到的操作师傅一直在装置边上当‘参谋’，在不到一刻钟的时间里就能完成发现问题、思考解决方案、完成装置操作的全过程，而且24小时不停歇，在提高装置生产过程控制自动化水平的同时，降低了生产管理难度，减轻了劳动强度。”蒋佳俊说。

巧用“虚拟装置” 智解复杂工况

项目建设过程中，装置工艺人员深度参与，发现了装置存在的瓶颈、可优化的工艺操作以及相关仪表内容，加深了技术人员和操作人员对实时优化的理解，并将优化理念有效融入生产管理。3#常减压装置RTO系统将计算的优化结果定期发送给APC系统，通过APC优化执行，实现了装置实时自动优化调节，使装置的智能化水平大幅提高。
    在近期生产方案切换中，装置生产技术人员发现，RTO系统能够很好地适应复杂的生产工况和多样的生产计划，展现了多目标优化能力。在装置生产负荷从每天16000吨至 21000吨之间变化时均可稳定运行，且在装置生产沥青产品、焦化料、渣加料三个主要生产模式下均能满足生产要求。

“这套实时优化系统与我们的工艺参数契合度极高！”3#常减压装置中控室内，扬子石化炼油厂常减压联合装置主任纪振民凝视着屏幕上跳动的优化曲线说，“我们采用近红外在线分析系统实时监测原料和侧线产品的关键物性参数，为全面判断装置生产情况提供可靠参考。通过运行数据显示，目前，严格机理模型的准确度高达97%，计算收敛率达到95%。”

该项目自上线并投入运行以来，已经过近一年的日常运行和多次严格测试。验收组专家发现，RTO系统运行稳定，投用率和收敛率及其他性能指标与经济技术指标均达到项目合同规定要求，符合建设预期。由于不需对装置进行“伤筋动骨”的调整，RTO系统项目投用后短时间内就能大显身手。经测算，项目投用后，年可增效约1800万元。