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为了及时全面地反映我国炼油与石化工业最新技术发展,集中展现我国炼油与石化技术成果,进一步加快我国石化工业技术可持续发展步伐,提升工艺技术与设备管理水平,促进我国炼化工业可持续发展。石化缘将继续于2022年7月第一个工作日开始,系列推出一年一度石油化工行业新技术,让行业同仁们第一时间了解我国石油化工领域新技术、新工艺、新材料、新设备,促进合作交流!
今日推荐技术
一、技术名称
大连院S-GROMS中国石化-全局资源优化模型系统
S-GROMS是具有中国石化自主知识产权的通用全局资源优化国产软件,以线性规划、非线性规划和混合整数规划等运筹学方法为基础,以自主开发的非线性优化算法为核心,具有建模效率高、矩阵自动生成、非线性三次元计算、高效求取非线性全局最优解等特点,在超大规模模型计算、建模效率、收敛速度等方面有显著优势,能够满足炼化企业原油采购、装置负荷确定、产品调和方案等生产计划优化以及炼化一体化资源优化业务,解决炼化资源优化类型软件“卡脖子”问题。
目前,S-GROMS已通过中国石化30家炼化企业的多周期集成模型测算验证,参与了中国石化生产经营一体化优化项目建模和测算验证工作。经验证,S-GROMS可协同高效建立超大规模集成模型,能够有效满足单企业、多企业和集团层面的计划排产和资源协同优化等业务需求。
二、先进性阐述
S-GROMS具有算法先进、求解高效、功能丰富、界面友好等特点。其主要技术优势如下:
(1)高效求取全局最优解
S-GROMS无需设置初值即可进行优化计算,同时根据测算需求输出变量灵敏度;多方案多周期测算时可高效并行计算,模型求解时间大幅缩短。
图2.1 S-GROMS求取全局最优解
(2)完善的软件功能
S-GROMS可进行多厂、多方案、多周期模型测算,同时进行自动化批处理,显著提高工作效率;可优化区域企业或原油混输比例;具有物料价值分析、保本点测算、产品牌号效益测算等功能;可进行门槛设置和混合整数优化;可构建Delta-Base二次装置优化模型;具有公用工程建模和平衡优化功能。
(3)快速构建业务模型
S-GROMS软件基于数据库构建模型树多级结构,各物流去向层级明确,并且可以随时溯源查询;可快速进行不同模型间的数据、结构复制,可有效提高建模效率;软件内置了完善的产品/原料标准查询库,并拥有完善的报表定制功能和物料自动排序测算功能,有效满足用户的应用需求,实现复杂炼化生产过程的快速高效建模。
三、案例分享
目前,S-GROMS已经通过中国石化的齐鲁、镇海、广州、茂名、上海、海南、东兴、长岭、武汉、荆门、九江、青岛炼化等多家企业的模型测算技术验证,并在中原石化、巴陵石化开展试点应用工作。经企业验证,计划业务人员可快速掌握S-GROMS使用方法,并利用完善的功能进行高效的建模与测算,显著提升企业的计划排产优化和全流程优化能力,帮助企业获得更高的利润。
案例一
使用S-GROMS软件构建中原石化分子级乙烯裂解及分离系统全局资源优化模型:基于进料物性分析数据建立链烷烃含量、BMCI值等与侧线产品收率间关联关系,通过分段非线性化处理得到乙烯裂解进料物性Base-Delta数据;根据装置生产数据得到乙烯裂解炉管出口温度与装置侧线收率间的关联关系,针对操作温度进行分段线性化处理,得到操作温度的Base-Delta数据;根据裂解炉的炉型差异分别构建独立装置模型,根据各裂解炉进料种类及操作条件划分装置加工方案,根据进料分析数据通过模拟得到分子级侧线产品基础收率;根据乙烯裂解装置分离系统工艺流程详细构建急冷油塔、急冷水塔、裂解气压缩等分裂装置模型,根据分离系统的分离效率设置各分离装置转化率。
通过建立的全局资源优化模型进行优化测算,实现了计划排产优化、产品牌号切换优化、检维修流程优化、资源采购优化、蒸汽动力优化、裂解原料优化、操作温度优化等全局资源协同优化,为企业提供数据支持和技术指导,助力公司提质增效。
案例二
利用S-GROMS软件构建巴陵石化炼化一体化模型,根据巴陵石化实际生产数据校核模型参数。根据巴陵石化业务需求划分模型业务板块,将基础模型根据业务板块划分进行分解重构,建立与实际生产物流相近的复杂互供物流网络以及数据统计模块。将部分收率、能耗与加工负荷存在非线性关联关系的装置负荷进行分段线性处理,模拟实际生产过程中装置收率能耗等的非线性变化规律。细化处理公用工程煤调和数据形成多种煤调和配方,构建煤调和公用工程模型,根据煤调和配方建立调和方案。基于构建的一体化模型进行了原料效益、中间物料优化、装置非线性优化、产品效益、装置互供效益、原料煤优化、吨蒸汽优化、锅炉负荷优化等测算。
通过S-GROMS软件建模与优化测算应用,实现了己内酰胺装置非线性优化、原料煤调和优化和公用工程动力系统优化等,提升了巴陵石化总流程优化能力以及应对市场环境变化能力。
案例三
利用S-GROMS构建茂名石化炼化一体化全局资源优化模型,根据炼化互供物料重构全局物流网络,建立炼化互供控制及数据统计结构。基于渣油加工路线重构常减压一次加工方案,制定各方案原油加工组合,更新常减压悬摆比例及馏分分配物流网络。基于氢源及氢肼的原料和产品分析数据计算氢气含量及需求浓度,梳理总流程氢气管网物流走向以及氢源和氢肼压力等级,按照压力等级及氢气浓度划分氢气管网,设置氢源及氢肼进料门槛约束以及构建氢气消耗Base-Delta结构。根据聚乙烯、聚丙烯等装置牌号切换方案、切花损耗以及加工能耗数据,构建装置产品牌号切换控制结构以及切换方案。基于一体化模型进行炼化互供优化、全流程氢气优化、原油排序优化、原油加工组合优化、产品结构优化、装置检维修优化等测算。
通过S-GROMS软件建模与优化测算应用,实现了炼化一体化协同优化、原油采购优化、产品牌号切换优化、氢气分级利用优化以及装置氢耗的准确核算,助力企业降本增效,提高资源利用率。
四、关于中石化(大连)石油化工研究院有限公司
中石化(大连)石油化工研究院有限公司 (FRIPP,简称“大连院”)注册于2022年3月,由中国石化股份有限公司大连石油化工研究院响应国资委“科改示范行动”而成立。前身为成立于1953年的抚顺石油化工研究院, 是国内最早从事石油炼制研究的科研单位。 2012年大连石油化工研究院成立,与抚顺石油化工研究院并行,两块牌子、一套人马,于2017年主体搬迁至大连旅顺。
公司现占地面积18.4万 m 2 ,总投资14.5亿元,职工714人,具有高级及以上职称人员318人,其中中国工程院院士1人、国家级百千万人才工程1名、享受国务院政府特殊津贴专家9人、中国石化高级专家5人、中国石化突出贡献专家14人。共设15个研究室,拥有工业废水无害化与资源化国家工程研究中心、石油化工环境污染防治技术国家地方联合工程研究中心等国家和省部级挂靠机构26个, 累计获国家级科技进步奖和发明奖24项,省部级科研成果奖466项,申请国内外专利9522件,拥有中国石化专有技术499项。 科研成果应用于俄日韩中亚等“一带一路”多个国家和地区以及全国30个省市自治区的840余套生产装置,是国内领先、国际知名的优质炼化技术供应商。
院始终坚持石化发展、科技先行,以奉献清洁能源、护佑碧水蓝天、担当国家战略科技力量为使命,在不同时期有力支撑引领炼油化工行业高质量发展。从为解决国家人造石油炼制技术而成立,到承担炼油工艺技术“五朵金花”中的催化重整、尿素脱蜡和加氢催化剂,再到实现加氢工艺及催化剂全部国产化,成为中国现代炼油技术从无到有的鲜明标志。上世纪80年代以来,持续为中国炼化工业从小到大、规模化发展提供稳定技术支撑,开发渣油加氢系列技术实现进口含硫原油加工和重油深度转化。国内首创重交通道路沥青生产技术,结束了我国没有高等级道路沥青的历史。净味环保沥青产品在莲石湖公园成功应用,助力绿色冬奥。持续迭代开发清洁油品系列生产技术,引领国I到国VI油品质量升级,首创“烷基转移再脱硫”柴油超深度脱硫技术,国内占比50%,年均减排SOx 100万吨以上。创新低质油品“变废为宝”加工手段,催化柴油高质利用、催化油浆调和船燃技术解决企业生产迫切需求,渣油固定床技术总处理量近7千万吨/年,国内占比41%,居各专利商第一。深刻把握油化结合产业趋势,开发以产品为靶向的“量体裁衣”加氢裂化技术,在系统内加氢裂化装置占有率89%,有力支撑炼厂产品结构调整。STRONG沸腾床技术打破国外垄断,处于世界领先水平,支撑企业长周期运行,入选中国石化十大技术品牌。SiRUT复合床技术可实现化工产品占70%以上,支撑炼厂从燃料型向化工型转型,正瞄准“五年一修”目标着力攻关。开发形成石化行业“三废”综合解决方案,牵头编制国家石化行业环保系列标准和规范,运营国内首家石化行业排污许可证申报试点,积极彰显中国石化国企责任担当和环保正能量。高水平推进长江经济带石化类场地污染治理,支撑沿江企业从污染物“近零”排放向“净零”排放迈进。发挥中国石化环境监测总站作用,开发石化烟气、VOCs治理技术年减排NOx 6万吨以上、VOCs 11万吨以上,为“美丽中国”建设做出突出贡献。新能源方面,燃料电池车用氢气纯化及供应技术在高桥石化、天津石化和青岛炼化开车成功,氢气产量合计4800吨/年,即将在茂名石化和川维化工进行工业应用。获东北首家质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气全项检测能力资质认定,助力冬奥加氢站氢气检测。
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