9大型煤制天然氣裝置流程模擬及能量系統(tǒng)集成技術(shù)應(yīng)用項目建議書xg

1、大型煤制天然氣裝置流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用項目建議書大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司二一年十二月大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司 科技檔案審批單報告名稱：大型煤制天然氣裝置流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用項目建議書 報告編號： 化工院技術(shù)服務(wù)（2010）/阜新第09號 出報告日期： 2010年 12 月 保管年限：長 期 密 級： 一 般 試驗負責人： 試驗地點：北京、遼寧阜新 參加試驗人員： 等參加試驗單位：大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司、遼寧大唐國際阜新煤制氣有限公司籌備處試驗日期： 2010年9月至12月 打印份數(shù)： 5 擬稿： 校閱： 審核： 生產(chǎn)技術(shù)部： 審核： 目 錄1 立

2、項的必要性和意義11.1流程模擬的基本定義11.2流程模擬的作用21.3流程模擬在生產(chǎn)操作領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀31.4國內(nèi)外能量系統(tǒng)集成優(yōu)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢162 項目目標及主要研究內(nèi)容182.1項目目標182.2主要研究內(nèi)容及課題設(shè)置193 進度安排224 經(jīng)費預(yù)算235 研究項目所需要的技術(shù)資料241 立項的必要性和意義1.1流程模擬的基本定義早期所說的過程模擬或流程模擬多指穩(wěn)態(tài)模擬，過程穩(wěn)態(tài)模擬又稱靜態(tài)模擬或離線模擬 (steady state simulatian， off-line simulation)。流程模擬是指應(yīng)用計算機輔助手段對煉油化工過程進行穩(wěn)態(tài)的熱量和物料衡算、尺寸計算和費用計

3、算以及過程的技術(shù)經(jīng)濟評價。它根據(jù)化工過程的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，如物料的壓力、溫度、流量、組成和有關(guān)的工藝操作條件、工藝規(guī)定、產(chǎn)品規(guī)格以及一定的設(shè)備參數(shù)，如蒸餾塔的板數(shù)、進料位置等，采用適當?shù)哪M軟件，用計算機模擬實際的穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)過程，得出詳細的物料平衡和熱量平衡。其中包括人們最為關(guān)心的原材料消耗、公用工程消耗和產(chǎn)品、副產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量等重要數(shù)據(jù)。簡言之，過程模擬就是在計算機上“再現(xiàn)”實際的生產(chǎn)過程。由于這一“再現(xiàn)”過程并不涉及到實際裝置的任何管線、設(shè)備以及能源的變動，因而給了化工模擬人員最大的自由度，可以在計算機上“為所欲為”地進行不同方案和工藝條件的探討、分析。并且過程模擬所需的成本以及完成一定研究任務(wù)

4、所需的時間也是任何實驗研究所無法比擬的，因而過程穩(wěn)態(tài)模擬已成為研究、開發(fā)、設(shè)計、挖潛改造、節(jié)能增效、生產(chǎn)指導(dǎo)以至于企業(yè)管理等工作必不可少的工具。并且在科研和實際生產(chǎn)中發(fā)揮著愈來愈大的作用。當前過程穩(wěn)態(tài)模擬主要應(yīng)用于煉油、石油化工和化工領(lǐng)域，如常減壓、加氫、催化裂化、氣體分餾、芳烴分離、乙烯、環(huán)氧乙烷、天然氣、油田氣分離及合成氨等裝置。在醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙和環(huán)保等行業(yè)也有一定應(yīng)用。隨著科學技術(shù)的進步，目前對于石油餾分和烴類物質(zhì)的計算已經(jīng)相當準確、可靠，達到了無需小試、中試，模擬結(jié)果可直接用于工業(yè)裝置設(shè)計的程度。單元1輸入輸出？物流、能流、信息流 物流、能流、信息流 單元3單元2輸出輸出圖2-2 化

5、工過程模擬的過程包含三部分內(nèi)容：一是過程系統(tǒng)的物料和能量衡算； 二是確定設(shè)備的尺寸及費用； 三是對過程系統(tǒng)進行技術(shù)經(jīng)濟評價。流程模擬一般按以下四類進行分類：(1)按模型建立的方法分： 機理模型、 經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?半經(jīng)驗半理論模型(2)按對象的時態(tài)本質(zhì)分： 穩(wěn)態(tài)模型 動態(tài)模型(3)按過程對象的數(shù)學描述方法分： 集中參數(shù)模型 分布參數(shù)模型 (4)按對象的屬性不同分： 確定模型 隨機模型 1.2流程模擬的作用穩(wěn)態(tài)過程模擬的應(yīng)用十分廣泛，其主要應(yīng)用場合及功能如下。（1）新裝置設(shè)計穩(wěn)態(tài)模擬的主要應(yīng)用之一是新裝置的設(shè)計。當前煉油、石化和化工裝置的設(shè)計都要采用過程模擬來求得整個裝置的物料平衡和能量平衡。如前所述

6、，隨著科學技術(shù)的進步，過程模擬的結(jié)果已經(jīng)可以直接用于某些工業(yè)裝置的設(shè)計，而無需小試或中試的配合。尤其是對于乙烯裝置、煉油工業(yè)中的常減壓、催化裂化、氣體分餾等裝置。過程模擬已經(jīng)可以提供十分準確的數(shù)據(jù)，以致于達到了可以用模擬結(jié)果作為標準，反過來檢驗現(xiàn)場的生產(chǎn)操作是否存在問題。國外從20世紀60年代末開始，已在工程設(shè)計中大量應(yīng)用過程模擬技術(shù)。國內(nèi)則相對較晚，70年代僅有少量應(yīng)用，大量應(yīng)用出現(xiàn)在80年代，而90年代已十分普及。（2）舊裝置改造穩(wěn)態(tài)過程模擬已成為舊裝置改造必不可少的工具。由于舊裝置的改造既涉及到已有設(shè)備的利用，又可能增添必須的新設(shè)備，其設(shè)計計算往往比新裝置設(shè)計還要繁雜。原有的分餾塔、加熱

7、爐、換熱器、機泵以及管線等設(shè)備是否仍舊適應(yīng)，能否在原基礎(chǔ)上改造還是必須更新等問題均在過程模擬的基礎(chǔ)上得到了滿意的解決。（3）新工藝、新流程的開發(fā)研究20世紀60年代以前，煉油、石化工業(yè)新工藝新流程的開發(fā)研究，主要依靠各種不同規(guī)模的小試、中試。隨著過程模擬技術(shù)的不斷進展，已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆虿糠掷媚M技術(shù)，只在必要時輔以個別的試驗研究。尤其對于煉油和石油化工工業(yè)的各種分離工藝來說更是如此。（4）生產(chǎn)調(diào)優(yōu)、疑難問題診斷在生產(chǎn)裝置調(diào)優(yōu)、疑難問題診斷上，過程模擬更是起著不可替代的作用。通過流程模擬，尋求最佳工藝條件，從而達到節(jié)能、降耗、降本、增效的例子已經(jīng)比比皆是。更有通過全系統(tǒng)的總體調(diào)優(yōu)，以經(jīng)濟效益

8、為目標函數(shù)，求得關(guān)鍵工藝參數(shù)的最佳匹配，并革新了傳統(tǒng)的觀念。（5）科學研究隨著計算機軟、硬件的飛速發(fā)展和科學技術(shù)的進步，過程模擬在科研工作中也發(fā)揮著愈來愈重要的作用。過程模擬在一定程度上取代了實驗室實驗。如20世紀90年代初，美國stone & webster公司推出了乙烯新技術(shù)ars技術(shù)(advanced recovery system)。國內(nèi)即有學者應(yīng)用模擬技術(shù)證實了該技術(shù)的可行性，并首次提出了其專利設(shè)備分餾分凝器(dephlegmater)的計算方法。美國乙烯專利商lummus公司，推出低壓脫甲烷取代原有的高壓脫甲烷工藝后，有學者應(yīng)用蒸餾塔模擬和火用分析，證實低壓脫甲烷的能耗確實較低。（

9、6）動態(tài)模擬、實時優(yōu)化的基礎(chǔ)過程模擬技術(shù)當前已發(fā)展到動態(tài)模擬和實時優(yōu)化，而這兩者的基礎(chǔ)均是穩(wěn)態(tài)過程模擬。只有在穩(wěn)態(tài)模擬的數(shù)值解基礎(chǔ)上，才能運行動態(tài)模擬和實時優(yōu)化，尤其對于復(fù)雜的裝置更是如此。過程穩(wěn)態(tài)模擬經(jīng)歷了40余年的發(fā)展歷史，在化工界已經(jīng)成為家喻戶曉的先進工具，廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝置的研究、設(shè)計、改造等領(lǐng)域，并帶來明顯的經(jīng)濟效益。穩(wěn)態(tài)模擬軟件的應(yīng)用也已成為一股不可抗拒的浪潮，席卷全球。與國外相比，國內(nèi)化工界模擬軟件的應(yīng)用還不十分普及，應(yīng)用水準也不如國外高。正視問題、迎頭趕上將是當前一項迫切的任務(wù)。我們用下表總結(jié)出流程模擬系統(tǒng)在不同工作中的作用。表1-1 流程模擬系統(tǒng)在不同工作中的作用工作內(nèi)容無流

10、程模擬計算系統(tǒng)有流程模擬計算系統(tǒng)操作監(jiān)控根據(jù)原始操作趨勢圖根據(jù)進料的質(zhì)量和操作條件調(diào)整操作生產(chǎn)放大基于試驗裝置、依靠多次試驗經(jīng)驗，按比例放大，放大倍數(shù)小根據(jù)模型科學放大，減少試驗次數(shù)，放大倍數(shù)高生產(chǎn)故障排除基于以往經(jīng)驗根據(jù)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程基礎(chǔ)來進行工藝過程分析及設(shè)備核算過程優(yōu)化及控制方案研究試驗法基于以往經(jīng)驗根據(jù)操作條件模擬預(yù)測產(chǎn)率原料評估基于試驗和以往經(jīng)驗依靠模型，調(diào)整操作條件，可以優(yōu)選原料，預(yù)測產(chǎn)率預(yù)測不同條件下的產(chǎn)率用線性規(guī)劃預(yù)測不同條件下的產(chǎn)率，數(shù)據(jù)往往超界，分離變量非常困難，甚至不可能。不準確的測量也會導(dǎo)致結(jié)果不可靠在原料和操作條件大范圍變化時，仍能準確預(yù)測不同條件下的收率投資的依據(jù)

11、只能按經(jīng)驗粗略估計投資之前，可根據(jù)流程模擬計算來研究其必要性1.3流程模擬在生產(chǎn)操作領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀石油化工模擬技術(shù)是一種高投資和高科技含量的軟技術(shù)，無論是開發(fā)還是應(yīng)用，均涉及廣泛的石化專業(yè)技術(shù)和計算機技術(shù)。早期的軟件成本昂貴，難以被一般用戶所接受。加上軟件本身不完善，常作大量的二次開發(fā)。因此，一段時期只限于工程設(shè)計。后來，世界上形成了以aspen plus和pro/ii為代表的兩套石油化工流程模擬技術(shù)，除了主機版本的軟件外，又開發(fā)了微機版本，使用應(yīng)用成本急劇下降，相反，功能大幅度增強。另外，世界經(jīng)濟形勢嚴峻，企業(yè)間的競爭不得不使各企業(yè)盡量采用新技術(shù)，以尋求低投入多產(chǎn)出的捷徑。因此，形成了一個模

12、擬技術(shù)由設(shè)計部門轉(zhuǎn)向生產(chǎn)企業(yè)的大趨勢。在生產(chǎn)領(lǐng)域里模擬技術(shù)的應(yīng)用方式主要包括離線應(yīng)用和在線應(yīng)用兩種方式。離線應(yīng)用主要由技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)需要改進操作、降低費用、提高產(chǎn)品產(chǎn)量；指導(dǎo)裝置開工，節(jié)省開工費用、縮短開工時間；分析裝置“瓶頸”，為設(shè)備檢修改造提供依據(jù)。在線應(yīng)用則以實時模擬優(yōu)化方式進行，目前在國內(nèi)由于受裝置控制水平的影響，還沒有成功案例，但在國外是比較普遍采用的技術(shù)。1.3.1離線模擬優(yōu)化應(yīng)用在相當一段時間內(nèi)，在相當一部分人的觀念中，總是認為流程模擬軟件只是給設(shè)計單位用的。實踐證明，生產(chǎn)裝置上的工程技術(shù)人員以離線方式用好這些軟件，可以創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益，把生產(chǎn)裝置的技術(shù)管理工作提高到一個新

13、的水平上，同時也提高了工程技術(shù)人員自身的技術(shù)素質(zhì)。歸納起來，應(yīng)用領(lǐng)域可分為故障診斷；新產(chǎn)品開發(fā)；裝置生產(chǎn)能力的標定，尋找裝置的“瓶頸”部位，制定合理的改造方案；優(yōu)化操作；方案評估等五個方面，以下是流程模擬技術(shù)離線應(yīng)用的一些典型案例。（1）生產(chǎn)裝置不正常運行工況的模擬診斷生產(chǎn)裝置在開車及正常生產(chǎn)中經(jīng)常會出現(xiàn)異常故障，原因可能包括：原料變化，公用工程問題或儀表、設(shè)備故障等。過去遇到類似問題，就要憑借技術(shù)人員及操作人員的經(jīng)驗及對現(xiàn)象的分析，找出可能的原因并制定相應(yīng)的對策，再逐一進行調(diào)試、驗證。有時甚至需要多次，多方面查證，費事、費工又費力，嚴重影響裝置的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行。使用流程模擬技術(shù)進行模

14、擬診斷，則可以安全、快速、準確地找到問題的癥節(jié)所在，模擬出多套解決方案，擇優(yōu)選用，使裝置恢復(fù)正常運行。例如，國內(nèi)某石化公司某引進裝置在開車過程中，有一臺塔兩年拿不到合格產(chǎn)品，操作人員和車間技術(shù)人員反復(fù)調(diào)試，產(chǎn)品仍不合格。外商的開車專家說國內(nèi)水平低，他們自己親自操作，也開不起來。該廠技術(shù)人員經(jīng)過模擬分析，找出了外商開車流程設(shè)計中的錯誤，并采取了相應(yīng)措施。解決了問題。在事實面前，外商終于承認他們在該項目設(shè)計上搞了個試驗，并給了相應(yīng)的賠償。另外，在新烷基苯裝置（國內(nèi)設(shè)計的）的開車過程中也遇到了類似問題，也是工廠的工程技術(shù)人員經(jīng)過模擬，發(fā)現(xiàn)了設(shè)計中的錯誤，制定了有效的改造方案，使裝置開車成功，并投入運

15、行。在間甲酚裝置改產(chǎn)苯酚丙酮的開車過程中由于原料的變化及操作上的因素，二周多時間里丙酮產(chǎn)品不合格，還是靠工廠自己的技術(shù)人員的模擬診斷，采取相應(yīng)措施后才解決了實際問題。（2）模擬新產(chǎn)品開發(fā)中的工藝參數(shù)，開發(fā)新工藝隨著市場競爭的加劇，企業(yè)生產(chǎn)中常常面臨著新產(chǎn)品和新工藝的開發(fā)需求，如何在較短的時間周期內(nèi)，開發(fā)出企業(yè)各自有競爭力的新產(chǎn)品，是企業(yè)面臨的一個重要課題。燕山石化公司某套裝置是70年代從國外引進的，生產(chǎn)過程中需要使用一種助劑。由于裝置生產(chǎn)規(guī)模比較小，具備生產(chǎn)該助劑的條件。由于當時外匯緊張，該廠沒有購買此專利技術(shù)。隨著石化工業(yè)的迅速發(fā)展，對其需求量也越來越大。國內(nèi)相關(guān)裝置的年補充量約為12002

16、000噸年。世界上只有3家4套裝置能生產(chǎn)它。價格也越來越貴。由當初的3千美元噸漲到6千美元噸。在征得外商同意的前提下，燕山石化公司決定利用現(xiàn)有裝置和多年的積累的生產(chǎn)經(jīng)驗，試生產(chǎn)該助劑。由于不知道生產(chǎn)條件，化工一廠的工程技術(shù)人員進行了一個月的模擬，模擬試生產(chǎn)時的操作條件，找出了生產(chǎn)中會遇到的問題，并模擬出解決辦法。僅用7天的時間就生產(chǎn)出120噸產(chǎn)品，質(zhì)量達到并部分超過了進口產(chǎn)品的水平。滿足了裝置當年生產(chǎn)需要。然后，該廠又與研究單位合作，開發(fā)了自己的專利技術(shù)。車間技術(shù)員自己動手，建立了該工藝的全流程模擬模型。還先后為揚子、遼化等兄弟單位生產(chǎn)了1000多噸產(chǎn)品。97年，該廠針對其研究院開發(fā)的已烯氧化

17、制環(huán)氧乙烷的銀催化劑被越來越多的國內(nèi)地所采用及我們的乙二醇裝置改擴需要，開發(fā)了氧化反應(yīng)器使用催化劑的反應(yīng)動力學、傳熱及壓力降模型及水合反應(yīng)動力學模型，各種工況的模擬結(jié)果與現(xiàn)場非常吻合，提出了優(yōu)化的改擴方案，已經(jīng)可以開發(fā)該裝置的工藝包。（3）對裝置的生產(chǎn)能力進行標定，找出“瓶頸”部位，充分利用原有設(shè)備。制定合理的改造方案沒有流程模擬軟件標定一套生產(chǎn)裝置，可能要耗資上百萬元，耗時半個月到一個月。這是生產(chǎn)車間最“頭痛”的工作。利用模擬技術(shù)的離線應(yīng)用，對裝置中的大部分設(shè)備進行準確地模擬標定。例如，燕山橡膠廠的工程技術(shù)人員在接到公司領(lǐng)導(dǎo)交給的任務(wù)后，對溶劑回收系統(tǒng)進行了標定計算，為制定改造方案提供了可靠

18、的依據(jù)。廠設(shè)計室利用模擬結(jié)果，自行進行改造設(shè)計，使橡膠的生產(chǎn)能力由年產(chǎn)8萬噸提高到10萬噸。96年達到了11.5萬噸。在乙烯改擴建工程中，由于資金緊張，要求在改造中要充分利用原有的設(shè)備。該廠技術(shù)處的人員僅用了一周多的時間就完成了任務(wù)，提出了原脫烷基工段的6臺塔中，有5臺塔可以改內(nèi)件而加以利用。改造后的實踐證明，這些系統(tǒng)運行狀況良好。大大節(jié)省了改造資金。公司技術(shù)處的技術(shù)人員又找出了制苯裝置在新的乙烯改擴建時的“瓶頸”點，并模擬出簡化的改造方案。（4）優(yōu)化操作工況，節(jié)能降耗，提高效益流程模擬計算軟件離線指導(dǎo)生產(chǎn)操作的很有效途徑是可以進行生產(chǎn)裝置操作工況優(yōu)化研究，降低能耗。例如，苯酚丙酮裝置有乙烯改

19、擴工程后，原料丙烯由原來的聚合級改為化學級，原料變化后，副反應(yīng)增多，苯耗超標。車間技術(shù)人員利用晚上值班時間搞模擬優(yōu)化并根據(jù)計算結(jié)果提出了3項小改造建議，在廠領(lǐng)導(dǎo)的技術(shù)支持下，結(jié)合其它問題，一起進行了改造。苯耗下降，保證裝置的年度達標。由于節(jié)省了聚合級丙烯原料，當年增產(chǎn)了1.8萬噸聚丙烯。在乙烯改擴工程后，為保證裂解原料的供給，煉油廠上下做了大量的試驗?？偣まk的技術(shù)人員利用模擬軟件，優(yōu)化操作，當年增產(chǎn)了7.8萬噸裂解料，實現(xiàn)了乙烯裝置當年開車，當年達標。97年，根據(jù)市場變化燕山石化總公司要求多產(chǎn)柴油，生產(chǎn)高牌號汽油。公司技術(shù)處與煉油廠總工辦，一催化車間一起，對主分餾塔進行了模擬優(yōu)化。經(jīng)過煉油廠各

20、級領(lǐng)導(dǎo)與操作人員的共同努力，調(diào)整了操作條件?，F(xiàn)在每小時可增產(chǎn)0#柴油6噸；汽油的辛烷值從原來的75提高到90.5（不再往汽油中填加助劑）；0柴油拔出率提高了5；汽柴油總收率提高了2；效益近億元。（5）方案評估利用流程模擬軟件的離線應(yīng)用，工廠和車間的技術(shù)人員可以在與設(shè)計工程公司的技術(shù)改造方案評估決策中擁有主動權(quán)，而不僅僅是被動接受設(shè)計工程公司的意見，提高了改造方案決策的科學性和可靠性。如某廠乙烯裝置改擴建中，生產(chǎn)廠參加技術(shù)方案決策的人員為了能對各設(shè)計廠家的方案有個基本的了解，在方案決策時做到心中有數(shù)。公司技術(shù)處利用流程模擬軟件對ummus公司的建議，布魯克斯公司的甲烷吸收及制冷技術(shù)以及國內(nèi)一些專

21、家的建議，分別進行了評估計算。包括高低壓脫甲烷；甲烷吸收；兩塔并聯(lián)脫乙烷；前脫乙烷；二元制冷及混合制冷等方案進行了模擬評估。通過模擬評估發(fā)現(xiàn)了設(shè)計公司建議書中的一些問題，并開發(fā)了兩個自己的流程（從甲烷中回收乙烯；低壓脫甲烷塔的進料組合），使得改造方案更加科學合理。1.3.2在線實時模擬優(yōu)化應(yīng)用（1）實時模擬優(yōu)化的概念過程的實時優(yōu)化可以有多種不同的路線和方法。目前的實時優(yōu)化技術(shù)采用工藝嚴格模型process rigorous model，在線實施實時的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制。該項技術(shù)命名為rt-opt。通過該階段的探索性實踐，人們深刻地認識到：基于機理的穩(wěn)態(tài)模擬用于實際的生產(chǎn)過程，必須建立于品質(zhì)優(yōu)良的控制

22、系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，同時，穩(wěn)態(tài)的工藝模型必須解決對在線實時數(shù)據(jù)的嚴格處理，才有可能得到成功。一個裝置在線實時優(yōu)化典型的總體結(jié)構(gòu)示意圖如下： 圖1-1 在線實時優(yōu)化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖從dcs采集的裝置操作數(shù)據(jù)和從化驗分析部門來的裝置成分組成分析數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)送入數(shù)據(jù)校正模塊，它用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，剔除系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)，校正隨機誤差，達到“去粗取精”提高數(shù)據(jù)精度的目的。這些數(shù)據(jù)送到流程模擬軟件形成的裝置模擬模型中，利用模擬軟件還可對基礎(chǔ)模型進行更新，并進行工況研究和優(yōu)化。通過得到的時間序列分析和裝置隨條件變化而變化的預(yù)測，則用于技術(shù)分析、設(shè)備維護及操作員培訓以及裝置設(shè)計條件的重要估價。還可通過操作員開環(huán)或

23、者自動地（閉環(huán)）改變dcs的給定值，進行優(yōu)化操作。（2）在線實時優(yōu)化在工廠中的地位 在線實時優(yōu)化是介于生產(chǎn)自動控制和生產(chǎn)管理交界處的重要環(huán)節(jié)，也就是處于管理控制一體化的交點處，其上方是生產(chǎn)計劃/調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，其下方是過程先進控制apc或直接連接生產(chǎn)裝置的集散控制系統(tǒng)dcs。這種層次結(jié)構(gòu)表現(xiàn)于圖2-7中。 在實時優(yōu)化系統(tǒng)以下的自動控制系統(tǒng)的主要功能是保持化工過程在任何一個可行操作點上穩(wěn)定操作。那么下一個合乎邏輯的問題就是：在什么可行操作點上能得到最大經(jīng)濟效益？當然，以多變量預(yù)估控制（multivariable predictive control，mpc）為代表的先進控制也可以給出局部優(yōu)化操作控

24、制點，但通常只有基于機理嚴格模型的非線性優(yōu)化才能解得大范圍的流程最優(yōu)化操作條件。 圖1-2顯示了開環(huán)實時在線優(yōu)化的地位。這里往往是用一臺dcs之上的上位pc機，將由dcs上采集的數(shù)據(jù)送入模擬模型，進行優(yōu)化計算，然后由操作人員參照優(yōu)化計算結(jié)果，人工下載到dcs控制機上。而實時優(yōu)化要按照生產(chǎn)計劃的要求（如各種產(chǎn)品產(chǎn)量大小、原料供應(yīng)條件等）來計算優(yōu)化操作條件，所以說實時優(yōu)化上面連接生產(chǎn)管理系統(tǒng)，下面連接生產(chǎn)控制系統(tǒng)。優(yōu)化在線實時優(yōu)化常規(guī)自助控制化工工藝過程管理計算機dcs控制機分布板上部的流線分布圖 1-2 開環(huán)在線實時優(yōu)化的地位閉環(huán)實時優(yōu)化系統(tǒng)通常在dcs上面首先實施了過程先進控制apc，當前所謂

25、apc主要就是多變量預(yù)估控制mpc。而mpc只能用線性規(guī)劃法優(yōu)化局部流程，所以通常要有好幾個mpc控制器分別控制不同的工段過程。而在mpc之上是實時優(yōu)化系統(tǒng)，它負責按生產(chǎn)計劃/調(diào)度的指令來進行全流程優(yōu)化計算。（3）在線實時優(yōu)化在工廠中的發(fā)展simsci公司與esscor公司重組后，與shell公司合作，于1998年開發(fā)推出了基于rom的在線優(yōu)化軟件romeo(rigorous on-line modeling with equation based optimization)，并作為在線優(yōu)化軟件包（on-line performance suite）的核心。嚴格過程模型連續(xù)在線自動運行，在線模

26、擬技術(shù)可以提高實時過程性能，可以使用實時數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)需求來優(yōu)化過程目標，將設(shè)備可靠性分析與過程模擬和優(yōu)化集成，如設(shè)備和傳感器故障預(yù)測，實現(xiàn)低成本的軟測量（software sensors），設(shè)備和單元機的性能監(jiān)測等，單一的過程規(guī)劃、過程分析、性能監(jiān)視和優(yōu)化的建模環(huán)境，有效地提高資產(chǎn)利用率。其在過程工程、過程控制、維護、操作、計劃調(diào)度、項目設(shè)計等領(lǐng)域的優(yōu)化功能如圖1-3所示，優(yōu)化控制架構(gòu)如圖1-4所示，控制效果如圖1-5所示。romeo以物理化學平衡為機理建?；A(chǔ)，采用基于方程的開放式求解算法，高度集成了離線模擬分析、在線優(yōu)化、數(shù)據(jù)校正調(diào)理、在線性能監(jiān)測等功能，romeo是一個先進的同時支持在線優(yōu)

27、化和離線分析、共用同一模型、同一視窗人機界面的過程優(yōu)化軟件。romeo具有友好簡單的人機界面，提供與各種第三方模擬組件的接口。能力計劃過程故障診斷與監(jiān)視pt&m過程改造在線閉環(huán)優(yōu)化on-line closed loop optimization在線嚴格數(shù)據(jù)校正on-line rigorousdata reconciliation在線設(shè)備性能監(jiān)視on-line epmapc成本系數(shù)和計算原料選擇自動在線連續(xù)運行的嚴格模型auto on-line runing rigorous model圖1-3 romeo的優(yōu)化功能優(yōu)化控制多變量模型預(yù)估控制多變量模型預(yù)估控制控制系統(tǒng)apc實時優(yōu)化產(chǎn)品價格過程約

28、束條件原料費人工費圖1-4優(yōu)化控制示意圖圖2-5 romeo應(yīng)用后的卡邊控制效果（提升段出口溫度）（4）實時優(yōu)化技術(shù)與先進控制技術(shù)特點比較實時優(yōu)化技術(shù)與先進控制技術(shù)是嚴格區(qū)分截然不同的兩種技術(shù)，兩者又在不同的組合使用下為過程控制服務(wù)。其各自的特點和作用比較見表1-2。表1-2 實時優(yōu)化與先進控制技術(shù)的特點對比比較項目實時優(yōu)化先進控制數(shù)學模型穩(wěn)態(tài)化學工程模型動態(tài)結(jié)構(gòu)模型是否要求過程處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)動態(tài)最優(yōu)化算法非線性模型優(yōu)化線性模型優(yōu)化最優(yōu)化計算結(jié)果全局優(yōu)化苛刻控制局部優(yōu)化、約束推進式控制計算頻度事件驅(qū)動低頻人為設(shè)定的高頻席卷方式建模難易從裝置至工廠范圍從單元設(shè)備至工藝裝置（5）控制和優(yōu)化的投資效益

29、比較在生產(chǎn)單元裝置上，計算機控制和優(yōu)化將通過四項技術(shù)，逐級地投資并獲取效益，這四項分別為： dcs（distributed control system）回路控制及監(jiān)督管理。 tac（traditional advanced control）傳統(tǒng)的高級控制，這泛指在dcs上開發(fā)的特種規(guī)律控制，以改進局部性的控制質(zhì)量與品質(zhì)。是屬于依傳統(tǒng)控制理論所作的復(fù)雜控制范疇。 apc(advanced process control)采用dmcplus實施多變量動態(tài)矩陣模型預(yù)測控制，實現(xiàn)先進控制和動態(tài)優(yōu)化。 rtopt實時閉環(huán)優(yōu)化控制，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化。100投入%20406080203050809010001

30、0406070rt-optapc dmc plustacdcs效益%下圖是這四項技術(shù)的投資效益比較示意圖： 圖1-6 四種控制功能的投資效益比較（6）在線實時優(yōu)化的應(yīng)用場合與經(jīng)濟效益 在線實時優(yōu)化的經(jīng)濟效益主要來自以下四個方面，按其顯著程度依次排列如下： 增加高價值產(chǎn)品的收率 增加生產(chǎn)裝置的產(chǎn)量 減少庫存和流動資金 降低能量消耗 經(jīng)濟效益的大小取決于優(yōu)化前裝置的操作水平、裝置類型、裝置生產(chǎn)規(guī)模和經(jīng)濟環(huán)境。如前所述世界范圍內(nèi)至今已有300套以上的應(yīng)用案例，對各種場合的應(yīng)用效益也積累了許多經(jīng)驗數(shù)據(jù)，下面就分別介紹這些情況。-在煉油廠應(yīng)用的經(jīng)濟效益 根據(jù)美國aspentech公司和simulatio

31、n science公司的經(jīng)驗，通常自動控制項目先做先進控制apc，在apc完成基礎(chǔ)上再實施在線實時優(yōu)化，最后獲得的總效益中apc/實時優(yōu)化所占比例為50/50。通常投資成本回收期小于一年。在各種煉油裝置應(yīng)用效益見表 1-3 所示。表 1-3 煉油廠先進控制與實時優(yōu)化效益煉油廠單元單位效益美分/桶典型規(guī)模萬噸/年典型效益萬元人民幣/年常減壓催化裂化fcc重整加氫裂化烷基化延遲焦化輕烴異構(gòu)化潤滑油真空裝置芳烴mtbe煉廠mtbe世界規(guī)模5102040525103053510401020515104015202840508067519012513050155200150507520752,0004,

32、0002,3004,6004201,9008302,4001701,1009003,7001,2502,4004201,3303301,2506609003305002,2403,600-在石油化工廠應(yīng)用效益在化工廠應(yīng)用中經(jīng)濟效益最明顯來自高附加值產(chǎn)品收率提高，而這意味著同樣原料處理量之下高附加值產(chǎn)品產(chǎn)率增加。例如，一個30萬噸/年乙烯廠實時優(yōu)化后，往往可以增加乙烯產(chǎn)量23，這一條就使經(jīng)濟效益十分可觀。具體裝置效益情況如表 1-4所示。表1-4 化工廠的先進控制和實時優(yōu)化效益單元裝置單位效益美元/噸典型處理量萬噸/年典型效益萬人民幣/年乙烯聚乙烯聚丙烯苯乙烯己內(nèi)酰胺苯酚丙酮8125105105

33、1020306846.540.025.030.010.025.03,0004,6501,6603,3009962,0751,2452,5001,6602,5001,0001,400*效益中apc與實時優(yōu)化大約各占一半（7）實時優(yōu)化的應(yīng)用案例美國路易斯安娜州的某煉油廠，在過程控制上位機中實施rom，因為cpu占用很多時間，使同時進行優(yōu)化而不可能，所以又使用了專用計算機，選用美國ibm公司的unix工作站。這樣，計算速度得以保證，計算時間顯著縮短，實時優(yōu)化變?yōu)榭赡?。典型時間如下：模型更新為510分鐘，工況研究為310分鐘，優(yōu)化計算為30120分鐘。該系統(tǒng)采用窗口技術(shù)和多任務(wù)管理。 rom系統(tǒng)需要由

34、dcs自動輸入約125點溫度、壓力、流量等裝置數(shù)據(jù)，由手工或自動一周輸入一次產(chǎn)量及質(zhì)量指標、原料、產(chǎn)品價格、勞務(wù)成本等經(jīng)濟學數(shù)據(jù)。對于溫度、流量等測量值，使用datacon軟件進行擬合分析，提高精度，這是輸入處理的特點和最重要的部分，由實時數(shù)據(jù)更新基本工況模型，再現(xiàn)裝置的現(xiàn)狀，最優(yōu)化操作條件的研究包括產(chǎn)量最大、利潤最大等幾個優(yōu)化計算，可在以下幾種約束條件下算出最優(yōu)給定值。（1）再現(xiàn)控制系統(tǒng)的控制回路。（2）限制產(chǎn)量最大或最小的給定值。（3）遵守機器和設(shè)備規(guī)格能力的約束。 對于操作參數(shù)的整定，起初是由操作人員評價rom的輸出，并用手動改變dcs給定值，實現(xiàn)開環(huán)指導(dǎo)操作。由于實際經(jīng)驗的積累，而切換

35、成自動改變最優(yōu)給定值的方式，真正實現(xiàn)了閉環(huán)在線優(yōu)化控制，達到了嚴格在線模擬優(yōu)化的真正目的。除了上述功能外，由于提供了裝置各部分的大量實時信息，所以還有如下功能：機器性能評價；試驗操作的預(yù)測；設(shè)備能力優(yōu)化及運行決策支持；換熱器運行監(jiān)視。該系統(tǒng)投用后，每年產(chǎn)生360萬美元的特大經(jīng)濟效益。其中增產(chǎn)310萬美元，降耗50萬美元。根據(jù)出日本光興產(chǎn)公司提供的數(shù)據(jù)，常減壓裝置（以1000萬噸為例）年效益約合1000萬元人民幣，催化裂化裝置（以200萬噸為例）約合600萬元人民幣。（8）實時優(yōu)化的技術(shù)難點主要有以下三點：一是在約束條件具有較大范圍變動時，模型仍能保持高收斂性（90%）和精度，以及方便維護管理；

36、二是模型需要原料及產(chǎn)品性質(zhì)，而平時一個月也做不上一兩次分析，故精度良好的在線分析十分必要；三是要求同時實施先進控制，以真正發(fā)揮實時優(yōu)化的價值，技術(shù)集成度、投資成本高。1.4 國內(nèi)外能量系統(tǒng)集成優(yōu)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)主要是應(yīng)用系統(tǒng)工程技術(shù)及先進的能量分析方法對工藝過程物料及能量進行系統(tǒng)分析，找出用能的瓶頸所在，提出改善能量利用的優(yōu)化方案，在保證企業(yè)經(jīng)濟效益最大化的前提下實現(xiàn)節(jié)能降耗，主要包括工藝流程模擬技術(shù)、換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)、過程能量集成技術(shù)、單一能量系統(tǒng)和總體能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)及工藝操作優(yōu)化控制技術(shù)等。能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展源于上世紀70年代，隨著對過程能量系統(tǒng)理論研究的深入

37、，國內(nèi)外相繼提出了三環(huán)節(jié)模型、“洋蔥”模型等，對能量在過程系統(tǒng)中的作用和變化進行描述，并進一步研究提出了可定量分析過程系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化和利用的夾點分析等技術(shù)。近年來，kbc公司、aspen公司等國際知名公司依托成熟的流程模擬技術(shù)，結(jié)合先進的夾點分析和復(fù)雜的數(shù)學規(guī)劃法，形成了自主的能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)解決方案，并通過多年的開發(fā)和實踐使能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)日趨完善；國內(nèi)清華大學、大連理工大學、華南理工大學等科研院所多年來也在能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究和應(yīng)用方面取得了很好的進展。在此基礎(chǔ)上，國內(nèi)外許多大型石油公司應(yīng)用先進的系統(tǒng)優(yōu)化及工藝模擬技術(shù)，先后開展了針對工藝裝置、公用工程系統(tǒng)及廠際間的用能優(yōu)化工作，取得了顯著的

38、經(jīng)濟效益和社會效益。國內(nèi)方面，中國石化于2006年至2007年聘請英國kbc公司分別開展了鎮(zhèn)海煉化、燕山石化、廣州石化和濟南石化的能量系統(tǒng)優(yōu)化項目，主要工作內(nèi)容包括建立生產(chǎn)裝置模型、公用工程系統(tǒng)建模、裝置基準對比、用能優(yōu)化分析及診斷、項目評價與跟蹤等。以鎮(zhèn)海煉化為例，通過能量系統(tǒng)優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn)：雖然企業(yè)單裝置能效水平處于國際先進水平之列，但由于蒸汽動力系統(tǒng)效率較低（30%以上的潛力）等，整體用能水平與日本、印度等先進煉廠相比存在較大差距，通過改進常減壓、焦化、芳烴等裝置的操作條件，項目實施9個月后實現(xiàn)了增效11美分/桶的階段目標，計劃進一步通過改進重油催化、丙烯回收等裝置操作條件、開展蒸汽動力系

39、統(tǒng)整體優(yōu)化、裝置間能量優(yōu)化及技術(shù)改造等實現(xiàn)30個月后增效39美分/桶的目標（其中能耗費用可降低10%左右），累計效益預(yù)計為4000萬美元。此外，中海油的惠州石化總廠在設(shè)計前期就聘請aspen公司開展了全廠能量系統(tǒng)優(yōu)化工作。集團公司部分企業(yè)近年來也開展了針對公用工程或生產(chǎn)單元的能量系統(tǒng)優(yōu)化工作，如：大連石化與kbc公司合作進行了動力系統(tǒng)的優(yōu)化分析工作，遼陽石化與aspen公司合作對芳烴聯(lián)合裝置的分離系統(tǒng)進行了模擬優(yōu)化，取得了較好的經(jīng)濟效益。國外方面，歐洲某煉廠通過應(yīng)用kbc公司全廠能量一體化技術(shù)（total site技術(shù)）進行夾點分析和蒸汽系統(tǒng)建模，在公用工程方面提出了透平改造、余熱利用、聯(lián)合發(fā)

40、電等若干節(jié)能項目，實施后使煉廠能源強度指數(shù)（eii）下降了5個點；南非的sasol燃料公司應(yīng)用全廠能量一體化技術(shù)（total site技術(shù)）對公用工程系統(tǒng)進行分析后，提出了改善換熱網(wǎng)絡(luò)、增加聯(lián)合發(fā)電等許多典型的節(jié)能項目，實施后可使公用工程需求量節(jié)約30左右；在北美擁有12家煉廠的美國valero能源公司應(yīng)用aspen公司系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，于2002年8月開始在其休斯頓煉廠實施能量系統(tǒng)優(yōu)化分析，提出了熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負荷調(diào)整、透平切換、安裝能源管理優(yōu)化器等多項能效改進方案，預(yù)計全部實施后每年可節(jié)約燃料折合3.2萬噸標油、節(jié)電5百萬度，預(yù)計年節(jié)約成本約500萬美元。由此可見，國內(nèi)外大型石油公司都在積極應(yīng)用

41、、推廣能量系統(tǒng)集成優(yōu)化方法和技術(shù)；同時，由于該技術(shù)具有顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益，許多國際大型石油公司開始紛紛培養(yǎng)建立自己的專家隊伍，以滿足企業(yè)提高能效、降低成本的迫切要求，這也是未來能量系統(tǒng)優(yōu)化工作的發(fā)展趨勢之一。例如，shell和chevron公司都擁有內(nèi)部的能量優(yōu)化及咨詢團隊，并利用商業(yè)化的系統(tǒng)優(yōu)化分析軟件、自主開發(fā)的集成技術(shù)與專家咨詢團隊相結(jié)合的方法，對企業(yè)能量利用情況進行系統(tǒng)分析、診斷和評價，提出能量系統(tǒng)優(yōu)化改進方案。2 項目目標及主要研究內(nèi)容2.1項目目標通過本課題的研究，解決流程模擬和能量系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)在煤制天然氣裝置的技術(shù)引進吸收、軟件開發(fā)集成、示范應(yīng)用、團隊建設(shè)等關(guān)鍵問題，主要目

42、標包括：1）引進、消化流程模擬及能量系統(tǒng)優(yōu)化集成平臺，開發(fā)適合大型煤制天然氣裝置實際工藝的設(shè)計基礎(chǔ)模型，為設(shè)計審查提供有力的工具。在充分調(diào)研國內(nèi)外先進的流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的公司和科研院所，研究適應(yīng)大型煤制天然氣裝置特點的流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)；引進國外先進適用的優(yōu)化軟件和計算工具，通過消化、再創(chuàng)新、集成開發(fā)阜新煤制氣工藝設(shè)計穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)；對相關(guān)專業(yè)人員開展包括系統(tǒng)診斷、建模、優(yōu)化等的技術(shù)培訓，最終建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型煤制天然氣裝置流程模擬及能量系統(tǒng)提成優(yōu)化技術(shù)體系和專家隊伍。2）開發(fā)大型煤制天然氣裝置生產(chǎn)工藝開工生產(chǎn)方案的實際穩(wěn)態(tài)和動態(tài)計算系

43、統(tǒng)，為大型煤制天然氣裝置生產(chǎn)開車，提供預(yù)測和分析工具。以設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過實際運行標定數(shù)據(jù)，建立實際的大型煤制天然氣裝置工藝的核算模型，按照代表性、典型性、示范性等原則，選擇重要的控制回路和操作方案，開發(fā)動態(tài)模型，對開工方案進行優(yōu)化分析和工況研究，為裝置開工成功率提供保障。3）開發(fā)大型煤制天然氣裝置公用工程和換熱網(wǎng)絡(luò)、水網(wǎng)絡(luò)計算模型，為大型煤制天然氣裝置全流程用能評價、節(jié)能節(jié)水減排和優(yōu)化提供工具。通過對大型煤制天然氣裝置的設(shè)計方案和開工后生產(chǎn)現(xiàn)狀的現(xiàn)場調(diào)研，利用aspen tech能量系統(tǒng)集成優(yōu)化軟件和夾點分析方法，開發(fā)公用工程和重點用能設(shè)備、換熱網(wǎng)絡(luò)、水系統(tǒng)等模型，對其設(shè)計和生產(chǎn)實際用能情

44、況進行評價，節(jié)能潛力分析，研究提出不投資、少投資的節(jié)能優(yōu)化方案?？傊ㄟ^本專項研究，引進吸收國際流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化先進技術(shù)，形成大型煤制天然氣裝置技術(shù)應(yīng)用體系和流程，培養(yǎng)具有先進水平的系統(tǒng)優(yōu)化隊伍，積累相關(guān)工作經(jīng)驗，通過大型煤制天然氣裝置典型示范促進流程模擬及系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)的推廣應(yīng)用，預(yù)計全面實施后可降低大型煤制天然氣裝置總能耗5%以上，為大型煤制天然氣裝置優(yōu)化生產(chǎn)和節(jié)能減排，提供強有力的技術(shù)支持。2.2主要研究內(nèi)容及課題設(shè)置2.2.1大型煤制天然氣裝置全流程穩(wěn)態(tài)模擬系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用研究目標：通過對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀的詳細調(diào)研和分析，聯(lián)合國內(nèi)外領(lǐng)先的流程模擬技術(shù)及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化

45、技術(shù)公司和科研院所，研究適應(yīng)大型煤制天然氣裝置特點的模擬優(yōu)化配套技術(shù)；引進國外先進的、適用的優(yōu)化軟件和計算工具，通過消化、再創(chuàng)新集成開發(fā)大型煤制天然氣裝置的軟件工具包；研究建立大型煤制天然氣裝置系統(tǒng)優(yōu)化的流程、標準和實施方法；通過專業(yè)人員培訓和示范工程實施，最終形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型煤制天然氣裝置系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)體系。研究內(nèi)容：1） 充分調(diào)研國內(nèi)外先進的流程模擬穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況，并對其現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行分析，對流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)和工具軟件平臺性能、功能進行論證和篩選；引進適合大型煤制天然氣裝置工藝流程的相關(guān)軟件，進行消化和擴展性二次開發(fā)。2） 在

46、對大型煤制天然氣裝置工藝設(shè)計承包商提供的工藝包的詳細分析基礎(chǔ)上，根據(jù)大型煤制天然氣裝置對生產(chǎn)設(shè)計的實際需求，聯(lián)合國內(nèi)外領(lǐng)先的流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)公司和科研院所，開發(fā)設(shè)計工況的全流程基礎(chǔ)模型，實現(xiàn)對裝置設(shè)計過程的核算和驗證。3） 利用引進的平臺工具對大型煤制天然氣裝置工藝過程中的特殊組分的物性進行修正（如低溫甲醇洗）；對重要設(shè)備模型（如煤氣化爐、動力鍋爐、加熱爐、汽輪發(fā)電機組、分餾塔、壓縮機、換熱器等）、反應(yīng)模型、換熱網(wǎng)絡(luò)夾點分析、公用工程系統(tǒng)（蒸汽、電力、水等）等建立相關(guān)模擬模型，確保計算結(jié)果與基礎(chǔ)設(shè)計吻合，為甲方的設(shè)計審查提供輔助決策工具；4） 利用大型煤制天然氣裝置開車標定的數(shù)據(jù)

47、，采用基礎(chǔ)模型進行實際工藝過程標定工況的模擬計算，分析重點設(shè)備和工藝工程的效率和性能。評價、調(diào)整合理操作控制指標，確保生產(chǎn)的安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)。5） 對單元操作、重點設(shè)備或工段，根據(jù)開工過程中的具體方案，建立工況研究模型，對操作關(guān)聯(lián)的重要參數(shù)進行” whatif”研究，繪制關(guān)聯(lián)關(guān)系趨勢圖，尋找最佳的開工方案。6） 在消化和再吸收流程模擬技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大型煤制天然氣裝置生產(chǎn)工藝實際，總結(jié)煤制氣流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化項目實施的方法論，編寫包括重點裝置模擬、公用工程模擬和全廠能量系統(tǒng)集成優(yōu)化等在內(nèi)的技術(shù)導(dǎo)則和實施辦法，為大型煤制天然氣裝置流程模擬及系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)獲得示范經(jīng)驗。 7） 對大型

48、煤制天然氣裝置相關(guān)技術(shù)人員進行軟件應(yīng)用、系統(tǒng)建模、技術(shù)診斷、優(yōu)化分析等方面的技術(shù)培訓，通過流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化工程的具體實施，培養(yǎng)建立以一支流程模擬及能量系統(tǒng)集成優(yōu)化專家隊伍。2.2.2大型煤制天然氣裝置動態(tài)模擬系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用研究目標：（1）建立大型煤制天然氣裝置動態(tài)模擬系統(tǒng)，對于設(shè)計院提供的開車方案進行可行性試驗；工藝過程設(shè)計方案的停車方案進行可行性試驗；工藝過程設(shè)計方案在各種擾動下的整體適應(yīng)性和穩(wěn)定性進行試驗；系統(tǒng)自控方案可行性分析及試驗；自控方案與工藝設(shè)計方案的協(xié)調(diào)性試驗；聯(lián)鎖保護系統(tǒng)或自動系統(tǒng)設(shè)計方案在工藝過程中的可行性試驗，dcs組態(tài)方案可行性試驗；（2）開工期間實際生產(chǎn)中：

49、進行開停車指導(dǎo)，到達縮短開停車時間，盡快達到穩(wěn)定操作狀態(tài)或安全停車；降低物耗、能耗，減少開停車損耗；避免可能產(chǎn)生的誤操作或事故；減少不合格產(chǎn)品；保證開停車過程順利進行等。研究內(nèi)容：1）對大型煤制天然氣裝置各工段的開、停工方案進行研究分析，開發(fā)相關(guān)的動態(tài)計算模型，對開停工方案進行預(yù)測和工況研究，輔助指導(dǎo)具體實際開停車過程；2）對大型煤制天然氣裝置各工段重要的控制策略和方案進行研究分析，開發(fā)相關(guān)的動態(tài)計算模型，對其設(shè)計的可行性進行論證和審核；3）建立復(fù)雜控制系統(tǒng)方案論證模型，復(fù)雜控制系統(tǒng)通常在新廠開工一段時間之后再實施，因為新開工裝置的安全與穩(wěn)定操作是主要矛盾，往往采用簡單控制回路。等生產(chǎn)穩(wěn)定后，

50、工藝技術(shù)操作人員積累了一定的操作現(xiàn)場數(shù)據(jù)后，全面細致核對和校驗開工時（開工前）所建立的過程系統(tǒng)動態(tài)模型，盡可能修正較為精確地適合于不同工況的數(shù)學模型，試驗多種先進的自控方案，改造不合理的聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，經(jīng)過動態(tài)模型驗證有把握后轉(zhuǎn)入現(xiàn)場實施。2.2.3大型煤制天然氣裝置公用工程能量系統(tǒng)集成優(yōu)化示范工程研究目標：針對大型煤制天然氣裝置工藝配套的公用工程系統(tǒng)，建立包括蒸汽、燃料、電力、水及重點轉(zhuǎn)動設(shè)備的用能計算模型，應(yīng)用能量系統(tǒng)集成優(yōu)化分析技術(shù)，對設(shè)計或生產(chǎn)實際用能現(xiàn)狀進行分析評價，找出設(shè)備及運行操作中存在的用能瓶頸，提出優(yōu)化節(jié)能方案，爭取實現(xiàn)降低全廠能耗5%以上。研究內(nèi)容：1）對所選的大型煤制天然氣裝置的公用工程系統(tǒng)進行詳細的現(xiàn)場調(diào)研，掌握公用工程系