第一篇：最新最准石油化工过程安全控制未来发展趋势
石油化工过程安全控制未来发展趋势
3月22日，亚洲最大的石油展——第十届中国国际石油石化技术装备展览会在中国国际展览中心（新馆）开幕，同期由《电气时代》杂志社主办，而由中国机械工业联合会、中国石油化工自动化应用协会、中国仪器仪表学会担任指导的《石油化工领域过程安全控制论坛》也在中国国际展览中心
本次论坛在经过整整一天的精彩、热烈。论坛上共有8个大会发言，来自国内外的几位专家就“石油化工领域过程安全控制”的问题发表了自己的看法，并介绍了体现各自过程安全控制技术发展的新思维、新趋势！
电气时代杂志社副社长陈大立先生，在嘉宾致辞中，对于本次论坛的主题、内容、与目的进行了介绍。使与会人员对本次论坛有了全面的了解。中国石油和化工自动化应用协会秘书长陈明海先生也讲了话，他特别强调了企业安全的问题，希望自动化、仪器仪表行业，应当具有更高层次的安全理念，最后他还表示了对于论坛的祝贺。
北京化工大学博导，中国石油化工股份有限公司(青岛)安全工程研究所化学品安全控制国家重点实验室首席专家吴重光教授则以“石油化工系统安全控制进展”为题图文并茂地向大家介绍了石油化工系统安全控制系统与技术的新进展与系统安全管理的新概念。并进一步介绍了HAZOP国际标准及应用、采用TRIZ理论的应用等内容。使大家对于石油化工系统安全控制领域的发展有了一个比较全面的了解。
ABB（中国）有限公司客户事业部副总裁的陈夕先生，就“石油化工电气自动化系统集成”问题介绍了ABB公司的节能增效的先进理念与成功案例（如、；系统集成驱动力-隐性技术等）。还介绍了ABB在中国可持续发展的历程。ABB公司是获得了TUV认证的企业。足以证明ABB功能安全管理系统符合国际标准，其产品、工程、项目组及安装皆采用最佳实践方法。
罗克韦尔自动化ICS Triplex中国区销售经理刘军先生，就“从安全控制到关键控制”问题报告了企业的理念与工作（如：北海石油项目应用的Trusted系统）。就过程安全与机器安全的问题介绍了对于“安全可靠性”的理解-对于过程控制如何提高其安全水平。介绍了“关键控制”的要点，强调“关键控制系统”是扩大了的“安全控制”，其涵盖了“过程安全”与“基础安全”。
中国石化工程建设公司副总工程师黄步余则就“过程安全仪表系统设计”的问题介绍了石化工程建设中的过程安全仪表系统的设计问题。特别介绍了石油化工企业的生命周期（IEC61508/IEC61511）问题，强调应用生命周期的观念来设计石油化工系统。贯穿于安全
仪器仪表和控制系统的全过程。“健康、安全、环保”是我们从事安全工作的理念，“要考虑可靠性、可用性、可维护性”，不仅仅是仪器仪表，还有网络安全的问题。要“以人为本”，人是第一位的！同时，安全问题还要强调“团队精神”！
霍尼韦尔过程控制部经理李宇霖先生介绍了“过程安全控制”的问题。提出应当注意“过程安全控制”有一个成本问题。霍尼韦尔给用户提供了一个广泛的安全系统。安全保护的层次、火气安全系统的应用等。中国的石油化工企业应当把火气安全系统纳入安全系统的范畴。
西门子过程自动化控制部经理姜荣怀先生，则就“过程自动化中的安全集成”的问题进行了介绍，其中，特别就西门子过程自动化控制部专家关于“安全集成”的理念与“安全集成”的产品的特点，谈到过程自动化中的安全集成问题。从工艺出发，采用安全仪表系统，按照严格的等级区分。
通过上述演讲嘉宾的介绍，中国自动化学会专家咨询工作委员会主任委员孙柏林在总结时表示，未来，石油化工过程安全控制的发展趋势是：
一是以保障安全为目的，在石油化工生产过程自动化控制方面加入和强化安全方面的模块，对生产过程中的数据，进行实时的安全监控、预警和分析，以便及时发现和处理问题。即在现有的DCS上做二次开发，使标准化的DCS更加符合目前的生产实际。
二是信息管理方面，强化实时数据的分类采集，把生产控制信息与管理信息进行有效的整合，建立信息化一体架构，解决企业的“信息化孤岛”问题。其中包括包括ERP、MES、OA、硬件、网络、安全等等。还应该建立安全专项网络数据库，利用网络平台把监控摄像头安装到需要监控的各个地方，对摄像画面进行智能化图像处理，发现不安全的迹象及时报警和处理。并在此基础上建立石化企业集中的数据采集与监视控制系统SCADA。
三是完善石油化工企业安全管理。如果放松安全管理，导致事故发生，往往会造成人员的重大伤亡或环境的严重污染。完善石油化工企业安全管理对于企业具有十分重要的意义。上述专家学者们的发言，“各具特色，精彩纷呈”！已达到了设立本次论坛的目的。论坛上专家的报告围绕着“石油化工领域过程安全控制”的主题，提出一些新概念、新思想，第十届中国国际石油石化技术装备展览会与论坛同期举行。展览品则呈现出一些新特点、新功能，通过本届主办单位举办的丰富多彩的各种活动，大家老朋友之间增进了新友谊、并又结识了许多新朋友、学习到许多新的知识。
作为企业，为了使以人为本的构建和构建和谐社会的目标落到实处，应该自觉遵守国家相关法律和规定，承担起保护职工安全的责任，实践证明，企业履行社会责任不是负担，而
是为发展增添生产力，对外树立企业良好品牌形象，提升软竞争力，对内可以营造积极健康的企业文化，职工们爱厂如家，增强了企业的凝聚力，安全生产是企业生产的有机组成部分，是企业承担社会责任的核心部分，一个切实履行安全生产方面的社会责任的企业，同时对自己持续健康发展负责任的企业。
总而言之，从“石油化工领域过程安全控制”的视角来看，潜在需求较多，面临的机遇多！如何围绕“低碳、绿色、节能、降耗、环保、安全”，紧紧结合行业或用户的需求来开发新观点、采用新技术、拓展新领域、占领高端市场！为我国石油化工过程生产的安全可靠贡献力量！
第二篇：石油化工过程先进控制与优化研究进展PPT-4
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—— 现状与发展
华东理工大学
钱 锋
二零零七年八月
主要内容
一、过程控制与优化的作用
二、过程控制与优化的现状 APC与RTO广泛应用 与 广泛应用
三、工程应用中过程控制的新方向
过程监控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系统集成监控 过程监控： 全系统集成监控 自适应控制器： 自适应控制器：克服传统概念对模型精确性要求
四、过程控制与优化的案例分析
一、过程控制与优化的作用
国家发展战略需求
国家中长期科学和技术发展规划纲要》 流程工业的绿色化、《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“流程工业的绿色化、自 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“ 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“基于生态工业概念 的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、智能化检测控制 技术、装备和调控系统。技术、装备和调控系统。” 中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》 《中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》装备制造业振兴 的重点： 推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、成套设备和对二甲苯 的重点：“推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、对苯二甲酸 成套设备国产化。成套设备国产化。”（自动化技术非常重要）国产化 自动化技术非常重要）国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，《 国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》 指出，在“ 发展重大 工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他 实现重点突破。重大（成套）重大（成套）技术装备高度自动化和智能化的需要 ”实现重点突破。
用自动化技术提高流程工业自主创新能力
石油和化学工业发展需求
国民经济的支柱产业 2005年石油和化学工业总产值达到 年石油和化学工业总产值达到33762亿元，占 亿元，年石油和化学工业总产值达到 亿元 国民生产总值（亿元）国民生产总值（182321亿元）的18.5% 亿元 石油和化学工业既是产能大户又是耗能大户 2005年我国石油化工行业总能耗3.048亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤 占全国总能耗的15% 占全国总能耗的 万元GDP能耗是0.903吨标准煤，比国外同行业平均 能耗是 吨标准煤，万元 能耗 吨标准煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行业达32.3亿吨，废气 亿吨，污水排放，全行业达 亿吨 废气1.4274万亿立 万亿立 方米，固体废弃物8406万吨 方米，固体废弃物 万吨
应用过程控制与优化技术实现节能减排
过程控制与优化如何实现节能降耗 1.运行过程优化操作
过程控制
目的：克服扰动，目的：克服扰动，保证操作安全性和平稳性 手段：先进控制器（控制方法、算法）手段：先进控制器（控制方法、算法）设计
过程优化
目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、减排 手段：生产装置、过程、手段：生产装置、过程、流程的模拟和优化运行
用能过程监控
优化生产操作条件，优化生产操作条件，确保过程用能始终保持在高效工况 下运行
过程控制与优化如何实现节能降耗 2.过程用能组合优化
夹点技术提升和设计换热网络
对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费 对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费20 ％～50％，投资回收期一年左右； ％，投资回收期一年左右 ％～ ％，投资回收期一年左右； 对新建工厂换热设备进行优化设计，比传统方法可节省 对新建工厂换热设备进行优化设计，投资10％～ ％，操作费节省 ％～50％。％～20％，操作费节省30％～ 投资 ％～ ％，操作费节省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的质量高低或有效能的大小 工艺装置能量优化、工艺装置能量优化、工艺装置及与其它单元之间的热联 合、全厂低温热优化利用以及蒸汽动力系统综合优化 应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，可取得 极大的经济效益与社会效益。极大的经济效益与社会效益。
先进控制和优化应用的效益
Aspen公司 数据表明： 公司 数据表明：
实施APC取得的效益中，降低能耗占10％，产品质 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，产品质 实施 取得的效益中 量提高占10%，提高装置生产平稳与安全性占 ％，量提高占，提高装置生产平稳与安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 改造常规仪表获得10％的效益，用DCS改造常规仪表获得 ％的效益，在DCS上实 改造常规仪表获得 上实 上实现RTO获得 获得40 获得40％的效益，上实现 获得 现APC获得 ％的效益，在APC上实现 获得 的效益。％的效益。Foxboro公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 效益比：DCS为 1 : ARC为 3 : APC为 5 : RTO 为 9。效益比： 为 为 为。
过程控制与优化技术面临的挑战
市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、先 进控制和过程优化技术提出了新的要求和挑战 严格的环保指标和成本控制要求，多目标、严格的环保指标和成本控制要求，多目标、变约束 的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、先进 控制和过程优化技术尚不能完全胜任，控制和过程优化技术尚不能完全胜任，需要进一步 加强创新研究 过程模型化技术和水平还远不能满足我国石化行业发 展的需要 关键石化技术国际供应商在模型上对我国实行技术 封锁，需要自主地进行流程的设计、封锁，需要自主地进行流程的设计、优化和提升
先进控制与优化技术面临的挑战
过程模型和优化技术的创新与进步
模型的准确性和效率、在线模型参数调整、模型的准确性和效率、在线模型参数调整、测量 仪表故障补偿、系统扰动克服、仪表故障补偿、系统扰动克服、系统框架优化设 计、系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、先进 等关键技术的创新对流程模拟 控制和过程优化至关重要； 控制和过程优化至关重要；
二、过程控制与优化的现状
过程控制发展的回顾
阶段 控制理论 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
经典控制理论 二 年代）（70～80年代）～ 年代 现代控制理论 三 年代）（90年代）年代 控制论、信息论、控制论、信息论、系 统论、统论、人工智能等学 科交叉 计算机网络、计算机网络、现场总 线系统与智能仪表
常规仪表 分布式控制计算机（DCS））气动、液动、电动）（气动、液动、电动）安全、安全、平稳 简单控制系统
市场预测、快速响应、优质、高产、优质、高产、低消耗 市场预测、快速响应、柔性生产、柔性生产、创新管理 先进控制系统 综合自动化（综合自动化（CIPS））
先进的控制工具，先进的控制工具，DCS、现场总线控制系统的出现与完善；、现场总线控制系统的出现与完善； 现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、非线 性控制、性控制、鲁棒控制以及智能控制等控制策略与方法仍然为目前国内 外学术界与工程界的热点研究课题。外学术界与工程界的热点研究课题。APC、RTO、PMC 的作用、、先进控制 – 确保操作运行在局部约束条件边界上 随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，系 优化 /在线优化 –，表现为控制目标多元化，统的复杂性不断增加，表现为控制目标多元化，变量 统的复杂性不断增加追求效益最大化目标 数目增多且相关性增强以及存在多种约束。数目增多且相关性增强以及存在多种约束。改进、过程监控 – 改进、提高运行效率
先进控制
优化/在线优化 优化 在线优化
过程监控 Operators 工程界形成共识： 工程界形成共识： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息获取/生产计划优化
计划优化系统（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用简化模型，采用简化模型，仅考虑主要约束条件 简化模型 优化全厂 全厂装置 优化全厂装置 优化预期进料 预期进料、优化预期进料、操作条件和价格 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 生产计划－每月/每周 每周平均计划 生产计划－每月 每周平均计划
调度约束、调度约束、价格等
计划、计划、调度 的过程变量
操作条件实时优化
在线优化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小时
详细的工程模型，详细的工程模型，准确预测所有约束 进行各个装置的单元优化 单元优化，进行各个装置的单元优化，非全厂规模 基于当前生产 当前生产操作条件与价格进行优化 基于当前生产操作条件与价格进行优化 优化目标值能够自动执行 优化目标值能够自动执行
优化目标
过程约束
先进控制应用
Advanced Control Applications 通过装置测试获取线性动态模型 通过装置测试获取线性动态模型 应用范围小于RTO（单一指标、控制回路等）应用范围小于（单一指标、控制回路等）进行动态约束控制 进行动态约束控制 各约束条件预先定义的 预先定义的、各约束条件预先定义的、区分优先级别
先进控制
（APC））
分钟
APC/RTO 实现过程
RTO 模型 及其在线应用
目标函数、定价、目标函数、定价、逻辑 PA1 进料/产品分析 进料 产品分析
实验室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 计划调度 人员 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程师
价格 驱动力 限制约束 CRUDE FCCU 离线学习 ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 优化 工程师 APC应用
终端用户
系统工程师 RTO 系统平台
先控 工程师 DCS界面 界面 FC 101 操作工程师
过程控制与优化的位置
月/周 周 周/天 天
计划 调度 实时优化(RTO)小时 分钟 秒
先进控制（APC））常规控制回路 DCS – 仪表
先进控制技术（APC））
目标： 目标：
处理多变量的约束控制 提供单元的局部约束优化与动态控制
主要特点： 主要特点：
基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）应包括装置单元的所有主要约束条件 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简），单的经济指标 实现DCS层面上控制回路设定值的自动改变 层面上控制回路设定值的自动改变 实现
技术创新： 技术创新：
多变量测试与辨识技术 应用举例
PTA溶剂脱水塔的 溶剂脱水塔的APC应用： 应用： 溶剂脱水塔的 应用
溶剂脱水塔先进控制系统
基于关键组分的多变量预测控制系统方案设计
扰动（反应器抽出水）扰动（反应器抽出水）或 进料量+回流温度（PX进料量 回流温度）进料量 回流温度）L（回流量设定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔顶 塔顶HAC含量）含量 DP（全塔压差）（全塔压差）FV1（蒸汽流量阀位）蒸汽流量阀位）FV2（回流量阀位）回流量阀位）
先 进 控 制 器 GC V（蒸汽流量设定值）（T（塔底温度回路设定值）（目标： 目标： 稳定塔釜组成DI1702（釜水）（釜水）稳定塔釜组成 降低塔顶酸耗和能耗
应用举例
MV测试（多变量）： 测试（多变量）： 测试
应用举例
阶跃响应模型： 阶跃响应模型：
应用举例
MPC投运后的 曲线： 投运后的CV曲线 投运后的 曲线： APC应用现状 应用现状
1、建立了标准化的APC工程实施方案与步骤；、建立了标准化的 工程实施方案与步骤； 工程实施方案与步骤
2、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，逐步完善现有、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，APC技术（如闭环辨识技术）； 技术（如闭环辨识技术）； 技术
3、对数据分析、过程机理的综合应用逐步加强、对数据分析、实时数据分析（模式识别方法）实时数据分析（模式识别方法）如，常减压装置原料频繁切换问题； 常减压装置原料频繁切换问题； 与基于严格机理的模型相结合 如，关键指标预估
在线优化技术（在线优化技术（RTO））
目标： 目标：
自动、自动、实时完成最优目标值 最大化经济效益（一个或多个装置）最大化经济效益（一个或多个装置）
主要特点： 主要特点：
非线性模型－ 非线性模型－基于工艺机理模型 根据装置运行数据自动实现模型的在线修正 基于经济定价的优化 基于装置运行信息反馈的优化 最优目标的自动、最优目标的自动、闭环实现 针对当前约束条件下效益最高的装置单元 RTO 优化目标
RTO的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小/最大约束 的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小 最大约束 的目标 的前提下最大化当前的操作利润 最大化利润 = ∑产品价值∑公用工程费用
炼油为例）产品要求（炼油为例）
塔顶轻组分质量指标 侧线采出组分质量指标 塔底重组分质量指标
最小/最大约束条件 最小 最大约束条件 先进控制器（MPC）先进控制器（MPC）的主要约束条件 RTO 如何提升操作性能－精馏塔控制示例
冷凝器约束
再沸器约束 塔压设计约束
进料
溢流液泛线
漏液线 塔压
实时优化过程
稳态模型实现在线运行，稳态模型实现在线运行，从总体效益上进行优化 利用 APC技术实现目标 技术实现目标 当过程处于稳态时RTO运行 运行 当过程处于稳态时 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 正常情况下，每天运行 ～ 次 正常情况下，每天运行3～5次 稳态检测时，一般要检查至少 个以上变量情况 稳态检测时，一般要检查至少30个以上变量情况 尽可能地实现最大化利润 基于经济信息 利用RTO 改进操作实现最大化利润 利用
实时优化过程
等待装置调整平稳 稳态检测
优化值下装到DCS 控制器设定值改变 RTO 循环
从DCS中获取数据
计算最优化操作条件
数据有效性验证
约束、控制器状态、约束、控制器状态、价格因素等
模型计算/参数调整(基本工况)RTO每个班次将自动实现 ～4次循环计算 每个班次将自动实现3～ 次循环计算 每个班次将自动实现
APC 与 RTO 技术比较 APC应用 应用
过程中包含多个控制器 ? 动态经验模型(假定过程响应是线 假定过程响应是线 性的)性的 ? 更新偏差 预测误差 更新偏差/预测误差 ? 进料信息特性描述简单 ? 简单线性规划优化 ? 线性规划只是几个操作变量的代 价函数 RTO 应用
包含全部过程 ? 严格的、基于工艺机理的、稳态、严格的、基于工艺机理的、稳态、非线性模型 ? 更新工程参数 ? 详尽的进料信息，如组分、比例 详尽的进料信息，如组分、? 非线性优化 ? 详细的经济参数，有关原料供应、详细的经济参数，有关原料供应、产品、产品、公用工程的价格等
RTO 系统对 系统对APC的要求 的要求
APC能够保证系统达到稳态 能够保证系统达到稳态 实现过程中，的约束。在RTO实现过程中，优先考虑控制器中 实现过程中 优先考虑控制器中MV和CV的约束。和 的约束 因此，因此，应确保不能有不合理的箝位限制 APC 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标，同时 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标 的优化目标并保持这一目标，满足所有 MV/CV的约束 的约束
值得注意的是: 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，值得注意的是 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，控制稳定性更为重要。控制稳定性更为重要。
三、工程应用中过程 控制的新方向 过程监控 自适应控制器
过程监控
过程监控问题： 过程监控问题：
过程参数的变化：催化剂中毒、过程参数的变化：催化剂中毒、热交换器结垢等 干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、环境温度变化等 执行器问题：卡住、空气泄露、执行器问题：卡住、空气泄露、气源故障等 传感器问题：堵塞、结垢、标定误差等造成仪表损坏或偏差 传感器问题：堵塞、结垢、控制器问题： 控制器问题：控制性能等
工业生产过程应用现状： 工业生产过程应用现状：
限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、常用 偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，依赖于模型准确性
目前基于仪表检测信息的单变量监控应用普遍
满足工业装置运行需求
工业过程故障分析
产品不合格,不安全的操作条件 设备损坏等 产品不合格 不安全的操作条件,设备损坏等 不安全的操作条件 不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，仅美 国石化行业，国石化行业，每年估计因缺乏对异常事件的有效监控而损失 200亿美元 亿美元
事实上
石化行业的自动化程度很高 从信息系统中获取的数据量是非常惊人的因此
可利用丰富的数据信息进行过程监测，可利用丰富的数据信息进行过程监测，有效实现控制与优化 事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，而这在以 前是不可能的
寻找有效的实时故障检测和识别方法是 目前工业应用中主要发展目标之一。目前工业应用中主要发展目标之一。
过程监控的传统方法
单变量统计监控
经典方法：基于施瓦特图（经典方法：基于施瓦特图（Shewhart）的应用）
给定一定的阈值，给定一定的阈值，可以在训 练集中数据的统计特性基础 上，应用统计假设理论来预 测系统变化是否失控。测系统变化是否失控。
故障识别
给定一个观测变量X，每个变量的标准误差： 给定一个观测变量，每个变量的标准误差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 个变量的标准差 是均值，是第j个变量的标准差
将标准差绘制在同一表中，将标准差绘制在同一表中，并且用基于显著性水平的阈值 检测失控变量。检测失控变量。
目前过程监控的主要方法
基于多变量统计技术的监控方法： 基于多变量统计技术的监控方法：
数据驱动方法
主元分析法（主元分析法（PCA））费舍尔判别分析法（基于模式分类学的故障诊断）基于模式分类学的故障诊断）部分最小二乘法 类似于PCA的子空间辨识方法）的子空间辨识方法）规范变量分析法（类似于 的子空间辨识方法
特点： 特点：高维数据变换为 低维，低维，通过单图显示 数据可视化），），有助（数据可视化），有助 于为操作员解释过程数 据的显著变化趋势。据的显著变化趋势。
解析法
基于参数估计、基于参数估计、基于观测器设计和等价关系
特点：应用在输入、特点：应用在输入、输出和状态数目相对 较小的系统
基于知识的方法
采用定性模型——基于因果分析、专家系统和模式识别 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服单变量统计技术忽略的过程变量空间相关以及序列相关性的影响
过程监控的金字塔结构
广义 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA监控模型 监控模型 基于简单模型的监测，基于简单模型的监测，PID 监控器，阀流量模型 监控器，异常事件检测（异常事件检测（AED））(复杂工况检测 复杂工况检测)复杂工况检测
实时指导系统
多变量)智能报警(多变量 多变量
(诊断 & 建议 诊断 建议)报警信息管理（ACM/AEA））DCS 报警系统
过程监控系统的目标(I)报警与事件管理（报警与事件管理（Alarm and Event Management））通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能;通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能
适当合理化和过滤报警信号 通过相关操作适时激活报警系统
确保报警信息 明确、明确、有效
为控制台和现场操作工提供报警和事件信息的整合 异常事件检测（异常事件检测（Abnormal Event Detection））检测操作条件 的偏离，的偏离，使操 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的AED技术 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的 技术 作员在报警前 仪表动作失效； 仪表动作失效；操作区域出现问题等 处理。处理。开发AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，开发 的有效工具 方法等 为控制台操作人员提供实时的基于知识的工况检测和诊断指导信息 搭建操作员实时指导系统的结构框架
操作员实时指导系统（操作员实时指导系统（Real Time Advisories））
过程监控系统的目标(II)操作约束管理（操作约束管理（Operations Constraint Management）
帮助明确当前与操作（包括 帮助明确当前与操作（包括APC、RTO）相关的约束条件、）帮助理解当前各主要约束条件 帮助推向卡边操作以获取利润最大化 正确地预测(评估 正确地预测 评估)当前工况和下一可能约束之间的距离 评估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
检测、分析、指导、恢复等）发展在线程序以实现过程的无缝操作（检测、分析、指导、恢复等）
发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，确保实现当前仅一个程序管理系统在运行
异常事件的检测过程
当前的观测值 正常过程行为描述 比较
统计模型、如：统计模型、工程关 系、启发式知识等
差异性解释
警告： 如果与正常预期变化不符 警告： 显示：解释差异在哪里 显示： 目标: 为操作员提供 早期预警 优点: 减少低负荷和停车工况
模糊布尔逻辑
异常事件的检测特征
AED 将在报警系 统前做出响应 DCS 报警系统
报警区域
AED 将让操作人员有 更多时间进行操作 操作员动作 对报警进行响应 采取预防措施
非正常工况检测区域
过程监控 正常操作
过程监控系统举例
95% 正常操作都在椭圆里 外部离群值警告将会有问 题出现 很容易识别有问题的变量 通过故障树分析，通过故障树分析，可以识 别问题起源 已验证此项技术的可靠性
过程监控发展的建模技术
预期的改进操作
控制器逐渐把离群值拉回到边界 控制器逐渐把离群值拉回到边界25%的范围内 的范围内
过程监控系统设计的主要特征
基于多变量控制技术，基于多变量控制技术，并确保控制器性能 采用基于线性规划的多变量控制技术 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工况的检测和处理确保多变量控制器性能 控制器会逐步实现产量最大化 监控系统确保安全性 当过程将出现问题时，当过程将出现问题时，会提醒操作人员 当有突发的严重的扰动时，当有突发的严重的扰动时，会切换到安全模式 控制器性能实现自动监控
自适应先进控制策略
控制系统的重要性
控制系统是装置运行的基础: 控制系统是装置运行的基础
财务 收入减少，收入减少，支出增加 质量，产量，质量，产量，原料 及公用工程消耗 产量、转化率、产量、转化率、分离效果等 设备性能变差
装置
过程单元 生产设备
反应器,压缩机, 反应器,压缩机,热交换器等
过程控制系统
传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，阀,传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，软测量
控制器性能差
控制器性能差
生产装置的操作性能变差 生产装置的操作性能变差
财务状况下降
自适应控制系统基础 － 实现控制器性能监测
控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，开发控制器性 能监控技术有利于： 能监控技术有利于： 标准控制特性与装置效益的关联； 标准控制特性与装置效益的关联； 改进控制器性能； 改进控制器性能； 减少70%MPC的开发周期； 的开发周期； 减少 的开发周期 建立基于条件变化（建立基于条件变化（Condition-Based）的连续改进模型）
结果: 结果
更好的控制性能使工厂可以增加 的利润 更好的控制性能使工厂可以增加5%的利润 ? 基于条件的控制可以减少 基于条件的控制可以减少30%的维护费用 的维护费用
何为先进控制与优化系统的坚实基础？ 何为先进控制与优化系统的坚实基础？
在线优化/调度 在线优化 调度
在线优化/计划的实施基础： 在线优化 计划的实施基础： 计划的实施基础
先进控制„ 先进控制 DMC 准确的模型 有效调节、有效调节、控制 较宽的操作范围 APC的实施基础： 的实施基础： 的实施基础
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
提供可靠的关键仪表与分析仪器 基础控制回路性能良好
目前问题 — 如何实现自适应控制
存在问题（存在问题（MPC）:）
模型测试与辨识成本高； 模型测试与辨识成本高； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 控制算法适用对象面窄； 控制算法适用对象面窄； 持续投运率低 不易维护 实施周期长成本高
先进控制„ 先进控制 DMC 先进控制层 先进控制器性能监测 控制器模型的自动更新 约束条件的自动分析 基础控制回路层
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
基础控制回路的性能监测 确认问题后的工作流程
自适应控制的目标
建立、发展一套工程应用工具与实施流程，建立、发展一套工程应用工具与实施流程，使得在低成本条 件下实现/维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。件下实现 维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。维护先进控制系统运行在峰值性能范围中
实现控制系统的自动、实现控制系统的自动、自适应维护是关键
利用、发展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、发展有效工具和方法，采用和改进经济性度量标准，采用和改进经济性度量标准，保持控制器性能
先进控制器性能评价标准（除投运率外）先进控制器性能评价标准（除投运率外）
关联控制器性能评价与经济效益的关系
明确基础控制回路与控制系统整体结构的关系
确定机会损失
控制器性能
引起控制器性能衰减的因素 原 因
基于计划调度或RTO的经济目标的改变 的经济目标的改变 基于计划调度或 操作条件或者过程变化 基础控制回路与仪表出现问题
影 响
控制器将操作条件推向错误的目标值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 调节范围受限 无法克服扰动并维持控制目标
投运率本身也无法充分度量控制器性能和机会损失 2 3 效 益 机会损失
良好维护 在线监控
维护较差 无监控
控制器性能改善的要求
先进控制器性能的改善
适用范围、准确性等）高质量的控制器模型（适用范围、准确性等）
控制器模型随过程与操作条件而变化
基础回路控制器性能改善
更为频繁地监控基础控制回路层的性能 及时解决基础回路、及时解决基础回路、仪表和分析仪器的问题
其它有效方法－利用现有技术实现主要的、附加功能 其它有效方法－利用现有技术实现主要的、过程监控 事件检测与分析 事件的报告与解决方法
先控模型的自动更新
分为四个步骤： 分为四个步骤：
目前现状： 目前现状：
仅在出现问题时检查控制器 主要采用投运率ON / OFF作为监 主要采用投运率 作为监 测手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程师进行问题诊断
目前现状： 目前现状：
已经具有多种自动测试软件(Taiji, Smartstep)各自独立，各自独立，与辨识或控制过程不连接 要求专业人员使用 辨识过程没有自动实现，辨识过程没有自动实现，依靠手动专家经验
自动测试
目标： 目标： 自动辨识
自动测试软件与自动辨识软件相连 辨识结果修正、辨识结果修正、或者加强测试 对于非专业人员也能够简单操作，对于非专业人员也能够简单操作，仍需要过程知识
控制器性能监控
目标： 目标：
实现控制器性能的连续监控 在线性能监测指标 实时溯源问题诊断 确认先控系统调整带来性能改进(与模型 与模型 质量问题相区分）质量问题相区分）
目前现状： 目前现状： 矩阵训练工具（病态矩阵良化）病态矩阵良化）目标： 目标：
面向非专业人员使用－ 面向非专业人员使用－但仍需要过程知识 快速、快速、有效实现 一旦结构形式确认，一旦结构形式确认，可反复用于模型更新 非常复杂的过程，非常复杂的过程，需要专业人员 计算过程耗时长 每个控制器更新过程都需要
基础控制系统
对底层基础控制回路的性能进行监测 检测异 常信息 Detect 诊断/修复 诊断 修复 Diagnose / Quantify 基础控制系 统监测 Base Monitoring 检测基础回路控制层问题，检测基础回路控制层问题，确认执行器故 障对生产单元性能的影响 仪表与分析仪出现故障 控制阀滞涩 PID回路的参数整定问题 回路的参数整定问题 计算由于执行机构故障造成效益的机会损 失成本 导致先进控制系统回路中的变量无效 限制先进控制器操作范围 无法实现产量最大化 放弃其它附加的产品质量控制 为生产运营商（企业）为生产运营商（企业）处理异常信息提供 工作方案 为企业提供处理过程的优先级信息 对上述事件的处理进行跟踪
报告 Report 确定处理过程方案
企业运营部门
修复
集成的工作过程与工具
异常信息检测
自动测试
诊断/修复 诊断 修复
基础回 路控制
报告
控制器性 能监测 MPC/NLC 先进控制
自动辨识
形成工作流程
矩阵训练工具
企业运营部门
自适应控制 – 关键技术与软件
基础控制回路性能监测 代表软件： 代表软件：Matrikon ProcessDoctor PID 先进控制器性能监测 代表软件： 代表软件：AspenWatch 测试/辨识 建立、强化模型功能）测试 辨识（建立、强化模型功能）代表软件： 代表软件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增强模型鲁棒性)矩阵条件数改进(增强模型鲁棒性 增强模型鲁棒性
代表软件： 代表软件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生产过程的操作性能： 提高生产过程的操作性能：
减少 减少30%的产品质量波动 的产品质量波动 ? 减少 ～10%的能耗 减少5～ 的能耗 ? 增加产量 ～5% 增加产量2～ ? 通过控制器监控的统一解决方案，减少总费用 通过控制器监控的统一解决方案，节省维护费用
基于条件的维护策略可以节约最多 基于条件的维护策略可以节约最多30%的维护费用 的维护费用 ? 可以节约 可以节约70%的MPC开发和重复测试的费用 的 开发和重复测试的费用
四、过程控制与优化的案例分析
典型案例
1、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化、2、PTA加氢反应过程的优化、加氢反应过程的优化
3、聚酯装置反应过程的优化、4、乙烯装置中裂解炉的节能控制与优化、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
研究对象： 研究对象： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 800#（老装置）、（老装置）、8500#（新建装置））、（新建装置）
存在问题： 存在问题：
确保新老二甲苯 分馏装置所处理 的C8A资源负荷 资源负荷 分配在相对优化 的运行状态
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理建模
B1，B2分别为装置的输入分配比，分别为装置的输入分配比 DA801、DA804、DA8501分别为二甲苯的三个分离装置、、分别为二甲苯的三个分离装置
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理模型的校正: 二甲苯精馏装置机理模型的校正
ASPEN流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 混池假设，混池假设，计算数据与工业实际值之间必然存在一些 偏差。偏差。
1、根据装置的结构数据、操作数据、各塔组分分析化验、根据装置的结构数据、操作数据、数据及能耗数据，采用数据调和技术 数据调和技术对数据进行有效 数据及能耗数据，采用数据调和技术对数据进行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型参数调试、2、选择典型工况数据，进行模型参数调试、校正，使三、选择典型工况数据，进行模型参数调试 校正，塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
灵敏度分析： 灵敏度分析： 1）改变输入分配比对装置能耗的影响）
可以看出，随着输入分配比 由小增大, 可以看出，随着输入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷负荷也随之增大，基本呈线性。冷负荷也随之增大，基本呈线性。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
2）改变输入分配比对装置）改变输入分配比对装置OX产出的影响 产出的影响
为了能保证OX尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，为了能保证 尽量多产出的情况下 需要研究输入分配比与装置OX产出的影响。产出的影响。需要研究输入分配比与装置 产出的影响 OX 产 出 KG /HR OX 产 出 KG /HR 可以看出，随着、的变化 的变化，产出接近二次曲线 产出接近二次曲线，可以看出，随着B1、B2的变化，OX产出接近二次曲线，B1=0.44，B2=0.65处各有一峰值。处各有一峰值。处各有一峰值
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
3）改变回流比对塔釜OX产出与冷负荷的影响）改变回流比对塔釜 产出与冷负荷的影响
回流比对操作工况的影响很大，塔为例，回流比对操作工况的影响很大，以DA804塔为例，改变回流 塔为例 对二甲苯装置的塔釜OX产出与冷负荷的影响，如图： 产出与冷负荷的影响，比，对二甲苯装置的塔釜 产出与冷负荷的影响 如图：
冷 负 荷 M M K C A L/ H R OX 产 出 KG /HR 从上图可看出，回流比增大，从上图可看出，回流比增大，塔釜采出与冷负荷也随之 增大，须折中考虑。增大，须折中考虑。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
4）改变进料塔板位置对冷负荷影响）
可调整的进料口位置： 可调整的进料口位置： DA801：FC8001－25块塔板、35块塔板，FC3034－50块塔板、60块塔板； ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 块塔板； － 块塔板 － 块塔板 DA8501：FC7518－28块塔板、48块塔板，FC8504－96块塔板、144块塔板 ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 － 块塔板 － 块塔板
冷 负 荷 M M KC AL /H R 冷 负 荷 M M KC AL /H R 进料位置改变前
进料位置改变后
根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，冷 负荷略有上升。负荷略有上升。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
5）改变进料塔板位置对OX产出影响）改变进料塔板位置对 产出影响
改变进料位置对OX产出的影响 产出的影响 改变进料位置对 O X 产 出 K G / H R O X 产 出 K G / H R 进料位置改变前
进料位置改变后
按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，OX产出下降。产出下降。产出下降
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化工艺操作条件优化： 工艺操作条件优化：
优化目标：三个塔塔釜OX产出最大化 & 三个塔总能耗最小 优化目标：三个塔塔釜 产出最大化 优化手段：三塔回流比、优化手段：三塔回流比、三塔的进料流量 约束条件：主要是三塔冷、热负荷，约束条件：主要是三塔冷、热负荷，同时确保： 同时确保：（1）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；（2）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
将运用所建立的模型，将运用所建立的模型，根据上述的数据采集与处理方 采集现场数据，法，从DCS采集现场数据，以处理后的现场数据作为 采集现场数据 模型的输入，通过先进的优化算法，模型的输入，通过先进的优化算法，进行操作条件优 化的实时计算。化的实时计算。
对不同组成的进料进行流向分配，对不同组成的进料进行流向分配，通过输入各股进料 组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，用于 指导操作人员的实际操作，指导操作人员的实际操作，进而在保证产品产量与质 量下，达到降低能耗的目的。量下，达到降低能耗的目的。PTA加氢反应过程优化 加氢反应过程优化 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
经换热网络预热至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反应器,内含 固定床式反应器 内含Pd/C催 内含 催 化剂床层,反应温度 反应温度281.5℃左 化剂床层 反应温度 ℃ 右,压力 压力7.2MPa左右 左右 压力
饱和蒸汽 TA进料 TA进料 H2 在高温高压下完全溶解于水，在反应器中流过Pd/C催化剂 将CTA在高温高压下完全溶解于水，与H2在反应器中流过 在高温高压下完全溶解于水 在反应器中流过 催化剂 床层,进行动态连续催化加氢还原 进行动态连续催化加氢还原,将 还原成为易溶于水的PT酸 床层 进行动态连续催化加氢还原 将4-CBA还原成为易溶于水的 酸, 还原成为易溶于水的 而有色杂质也同时分解,经过结晶过滤和干燥 得到纤维级PTA产品 其 经过结晶过滤和干燥,得到纤维级 产品,其 而有色杂质也同时分解 经过结晶过滤和干燥 得到纤维级 产品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程优化目标之一：节能 加氢反应过程优化目标之一： 加氢反应过程优化目标之一
主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）
PTA加氢反应过程优化目标之二：节水 加氢反应过程优化目标之二： 加氢反应过程优化目标之二
减少溶解CTA用打浆水 用打浆水 减少溶解
PTA加氢反应过程优化目标之三：减排 加氢反应过程优化目标之三： 加氢反应过程优化目标之三
节约打浆水的同时，节约打浆水的同时，会减少污水排放
PTA加氢反应过程优化目标之四：增产 加氢反应过程优化目标之四： 加氢反应过程优化目标之四
提高反应器产能
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
解决方法： 解决方法：基于机理
节 能
节 水
建模的操作条件优化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提浓 操作条件优化： 操作条件优化： 温度、温度、H2流量等 减 排 增 产
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 一 反应过程动力学模型
实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 串级加氢主反应和脱羰副反应并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反应器模型
根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型： 根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型：平推流模型 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化 PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 三 流程模拟的建立
利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，选择 合适的物性方程等，建立PTA PTA加氢反应过程的流程模拟 合适的物性方程等，建立PTA加氢反应过程的流程模拟 四 工业加氢反应过程模型的校正
根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，主 要校正实验室反应动力学模型的参数 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
约束条件
接口程序
实际工况
优化算法
粒子群优化算法 等进化算法
流程模拟
反应机理
优化目标
优化结果
现场实施
评 价
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
扬子PTA装置加氢反应过程优化： 装置加氢反应过程优化： 扬子 装置加氢反应过程优化
第一阶段： 第一阶段： 配料浓度稳定在27%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主,调整下料转速使显示值控制在 左右(在线仪和 值为主 调整下料转速使显示值控制在24.3%左右 在线仪和 调整下料转速使显示值控制在 左右 人工分析值之间有2.7的偏差。人工分析值之间有 的偏差)。的偏差 第二阶段： 第二阶段： 配料浓度稳定在27.5%wt左右，生产控制上以在线浓度显 左右，配料浓度稳定在 左右 示值为主调整下料转速使显示值控制在24.8%左右。左右。示值为主调整下料转速使显示值控制在 左右 第三阶段： 第三阶段： 配料浓度稳定在28%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主调整下料转速使显示值控制在25.3%左右。左右。值为主调整下料转速使显示值控制在 左右
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
在线浓度分析 仪显示值
一阶段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三阶段
二阶段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
一、节水 在调优第一阶段，打浆水平均为 在调优第一阶段，打浆水平均为118.05t/h，调优第二阶段，打浆，调优第二阶段，水平均为117.19t/h，调优第三阶段，打浆水平均为 水平均为，调优第三阶段，打浆水平均为116.05t/h。进。料浓度从27%提高到 提高到28%时，单线每小时平均可以节约打浆水 节约打浆水2 料浓度从 提高到 时 单线每小时平均可以节约打浆水 吨左右。吨左右。每吨打浆水价格为6元 则节水经济效益为： 万元 每吨打浆水价格为 元，则节水经济效益为：9.6万元
二、减排
节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，每节 吨打浆水，吨污水的排放。约1吨打浆水，大约可以减少 吨打浆水 大约可以减少0.73吨污水的排放。进料浓度从 吨污水的排放 进料浓度从27% 提高到28%时，单线每小时可以减少污水排放 减少污水排放1.46吨左右。吨左右。提高到 时 单线每小时可以减少污水排放 吨左右 每吨污水处理费用为22.5元，则减排经济效益为 26.28万元 元 每吨污水处理费用为 万元 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
三、节能
PTA精制单元的节能，主要针对供给换热网络的9.0MPa蒸汽。由 精制单元的节能，主要针对供给换热网络的 蒸汽。精制单元的节能 蒸汽 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此9.0MPa蒸汽日均 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此 蒸汽日均 消耗维持。当进料浓度从27%提高到 提高到28%时，每吨 消耗维持。当进料浓度从 提高到 时 每吨PTA可节约 可节约 0.023吨左右的 吨左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。吨左右的 蒸汽 每吨9.0MPa蒸汽折合成 每吨 蒸汽折合成92kg标油，每kg标油为 元，则节能经济效 标油，标油为3元 蒸汽折合成 标油 标油为 益为：235.2 万元 益为：
四、增产
PTA精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从27%提高 精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从 精制单元提浓最大的益处就是增产 提高 万吨。到28%时，可以增产大约 时 可以增产大约3.7%的PTA，增产 的，增产1.332万吨。万吨 每吨PTA纯利润为 元，则增产的经济效益为 1198.8 万元 纯利润为900元 每吨 纯利润为
聚酯装置反应过程优化
聚酯过程生产工艺
聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行： 聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行：
酯化：原料 按一定的摩尔配比加入打浆罐，酯化：原料PTA与EG按一定的摩尔配比加入打浆罐，在搅 与 按一定的摩尔配比加入打浆罐 拌下进行打浆均匀混合。拌下进行打浆均匀混合。浆料以齿轮泵定量连续送入酯化 釜，进行酯化反应。酯化过程生成的水随EG蒸出。蒸出。进行酯化反应。酯化过程生成的水随 蒸出 预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、高真 空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。
聚酯新老装置能耗对比
新老装置能耗对比 140 135 能耗，kg 标油 / T 聚酯 能耗，kg标油 标油/ 120 100 80 60 40 20 0 老聚酯 新装置 89.48 引进的聚酯生产老装置能耗是国产新装置的 1.5倍 原有装置存在较大节能空间。1.5倍，原有装置存在较大节能空间。1本文由百有任何贡献
ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2007 PSE Asia 石油化工过程先进控制与优化
—— 现状与发展
华东理工大学
钱 锋
二零零七年八月
主要内容
一、过程控制与优化的作用
二、过程控制与优化的现状 APC与RTO广泛应用 与 广泛应用
三、工程应用中过程控制的新方向
过程监控：DCS/PCS/APC/RTO/MES全系统集成监控 过程监控： 全系统集成监控 自适应控制器： 自适应控制器：克服传统概念对模型精确性要求
四、过程控制与优化的案例分析
一、过程控制与优化的作用
国家发展战略需求
国家中长期科学和技术发展规划纲要》 流程工业的绿色化、《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将“流程工业的绿色化、自 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“ 动化及装备”列为优先发展主题，重点研究开发“基于生态工业概念 的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、的系统集成和自动化技术，流程工业需要的传感器、智能化检测控制 技术、装备和调控系统。技术、装备和调控系统。” 中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》 《中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》装备制造业振兴 的重点： 推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、成套设备和对二甲苯 的重点：“推进百万吨级大型乙烯成套设备和对二甲苯、对苯二甲酸 成套设备国产化。成套设备国产化。”（自动化技术非常重要）国产化 自动化技术非常重要）国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出，《 国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》 指出，在“ 发展重大 工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，工程自动化控制系统和关键精密测试仪器，满足重点建设工程及其他 实现重点突破。重大（成套）重大（成套）技术装备高度自动化和智能化的需要 ”实现重点突破。
用自动化技术提高流程工业自主创新能力
石油和化学工业发展需求
国民经济的支柱产业 2005年石油和化学工业总产值达到 年石油和化学工业总产值达到33762亿元，占 亿元，年石油和化学工业总产值达到 亿元 国民生产总值（亿元）国民生产总值（182321亿元）的18.5% 亿元 石油和化学工业既是产能大户又是耗能大户 2005年我国石油化工行业总能耗3.048亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤，年我国石油化工行业总能耗 亿吨标准煤 占全国总能耗的15% 占全国总能耗的 万元GDP能耗是0.903吨标准煤，比国外同行业平均 能耗是 吨标准煤，万元 能耗 吨标准煤 水平高 水平高15%～20% ～ 污水排放，全行业达32.3亿吨，废气 亿吨，污水排放，全行业达 亿吨 废气1.4274万亿立 万亿立 方米，固体废弃物8406万吨 方米，固体废弃物 万吨
应用过程控制与优化技术实现节能减排
过程控制与优化如何实现节能降耗 1.运行过程优化操作
过程控制
目的：克服扰动，目的：克服扰动，保证操作安全性和平稳性 手段：先进控制器（控制方法、算法）手段：先进控制器（控制方法、算法）设计
过程优化
目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、目的：确定最优操作条件，增产、节能、降耗、减排 手段：生产装置、过程、手段：生产装置、过程、流程的模拟和优化运行
用能过程监控
优化生产操作条件，优化生产操作条件，确保过程用能始终保持在高效工况 下运行
过程控制与优化如何实现节能降耗 2.过程用能组合优化
夹点技术提升和设计换热网络
对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费 对工厂换热网络运行进行优化操作，可节省操作费20 ％～50％，投资回收期一年左右； ％，投资回收期一年左右 ％～ ％，投资回收期一年左右； 对新建工厂换热设备进行优化设计，比传统方法可节省 对新建工厂换热设备进行优化设计，投资10％～ ％，操作费节省 ％～50％。％～20％，操作费节省30％～ 投资 ％～ ％，操作费节省 ％～ ％。Exergy分析方法 分析方法
注重能量的质量高低或有效能的大小 工艺装置能量优化、工艺装置能量优化、工艺装置及与其它单元之间的热联 合、全厂低温热优化利用以及蒸汽动力系统综合优化 应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，应用于实际工业装置的优化设计和节能改造中，可取得 极大的经济效益与社会效益。极大的经济效益与社会效益。
先进控制和优化应用的效益
Aspen公司 数据表明： 公司 数据表明：
实施APC取得的效益中，降低能耗占10％，产品质 取得的效益中，降低能耗占 ％，％，产品质 实施 取得的效益中 量提高占10%，提高装置生产平稳与安全性占 ％，量提高占，提高装置生产平稳与安全性占15％，提高回收率占15％，提高加工能力占30％。％，提高加工能力占 提高回收率占 ％，提高加工能力占 ％。Chemshare公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 改造常规仪表获得10％的效益，用DCS改造常规仪表获得 ％的效益，在DCS上实 改造常规仪表获得 上实 上实现RTO获得 获得40 获得40％的效益，上实现 获得 现APC获得 ％的效益，在APC上实现 获得 的效益。％的效益。Foxboro公司数据表明： 公司数据表明： 公司数据表明 效益比：DCS为 1 : ARC为 3 : APC为 5 : RTO 为 9。效益比： 为 为 为。
过程控制与优化技术面临的挑战
市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、市场、技术、政策导向等的变化不断给流程模拟、先 进控制和过程优化技术提出了新的要求和挑战 严格的环保指标和成本控制要求，多目标、严格的环保指标和成本控制要求，多目标、变约束 的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、的优化与控制任务等，目前已有的流程模拟、先进 控制和过程优化技术尚不能完全胜任，控制和过程优化技术尚不能完全胜任，需要进一步 加强创新研究 过程模型化技术和水平还远不能满足我国石化行业发 展的需要 关键石化技术国际供应商在模型上对我国实行技术 封锁，需要自主地进行流程的设计、封锁，需要自主地进行流程的设计、优化和提升
先进控制与优化技术面临的挑战
过程模型和优化技术的创新与进步
模型的准确性和效率、在线模型参数调整、模型的准确性和效率、在线模型参数调整、测量 仪表故障补偿、系统扰动克服、仪表故障补偿、系统扰动克服、系统框架优化设 计、系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 系统长期维护困难等是造成现有技术在工业 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 装置上长期有效运行不理想的主要原因； 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 过程模型化技术和优化技术特别是在线模型校正 与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、与优化技术等关键技术的创新对流程模拟、先进 等关键技术的创新对流程模拟 控制和过程优化至关重要； 控制和过程优化至关重要；
二、过程控制与优化的现状
过程控制发展的回顾
阶段 控制理论 控制工具 控制要求 控制水平一 年代70以前 以前）（年代 以前）
经典控制理论 二 年代）（70～80年代）～ 年代 现代控制理论 三 年代）（90年代）年代 控制论、信息论、控制论、信息论、系 统论、统论、人工智能等学 科交叉 计算机网络、计算机网络、现场总 线系统与智能仪表
常规仪表 分布式控制计算机（DCS））气动、液动、电动）（气动、液动、电动）安全、安全、平稳 简单控制系统
市场预测、快速响应、优质、高产、优质、高产、低消耗 市场预测、快速响应、柔性生产、柔性生产、创新管理 先进控制系统 综合自动化（综合自动化（CIPS））
先进的控制工具，先进的控制工具，DCS、现场总线控制系统的出现与完善；、现场总线控制系统的出现与完善； 现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、现代控制理论的不断发展与提高。如预测控制、自适应控制、非线 性控制、性控制、鲁棒控制以及智能控制等控制策略与方法仍然为目前国内 外学术界与工程界的热点研究课题。外学术界与工程界的热点研究课题。APC、RTO、PMC 的作用、、先进控制 – 确保操作运行在局部约束条件边界上 随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，随着工业过程日益朝着集成化、大型化方向发展，系 优化 /在线优化 –，表现为控制目标多元化，统的复杂性不断增加，表现为控制目标多元化，变量 统的复杂性不断增加追求效益最大化目标 数目增多且相关性增强以及存在多种约束。数目增多且相关性增强以及存在多种约束。改进、过程监控 – 改进、提高运行效率
先进控制
优化/在线优化 优化 在线优化
过程监控 Operators 工程界形成共识： 工程界形成共识： Control + Optimization + Monitoring = Profits Planning、RTO、APC 的作用、、原材料信息获取/生产计划优化
计划优化系统（PIMS））
每月/周
Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用简化模型，采用简化模型，仅考虑主要约束条件 简化模型 优化全厂 全厂装置 优化全厂装置 优化预期进料 预期进料、优化预期进料、操作条件和价格 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 生产计划－每月/每周 每周平均计划 生产计划－每月 每周平均计划
调度约束、调度约束、价格等
计划、计划、调度 的过程变量
操作条件实时优化
在线优化
（RTO））CurrentOperations Optimization 小时
详细的工程模型，详细的工程模型，准确预测所有约束 进行各个装置的单元优化 单元优化，进行各个装置的单元优化，非全厂规模 基于当前生产 当前生产操作条件与价格进行优化 基于当前生产操作条件与价格进行优化 优化目标值能够自动执行 优化目标值能够自动执行
优化目标
过程约束
先进控制应用
Advanced Control Applications 通过装置测试获取线性动态模型 通过装置测试获取线性动态模型 应用范围小于RTO（单一指标、控制回路等）应用范围小于（单一指标、控制回路等）进行动态约束控制 进行动态约束控制 各约束条件预先定义的 预先定义的、各约束条件预先定义的、区分优先级别
先进控制
（APC））
分钟
APC/RTO 实现过程
RTO 模型 及其在线应用
目标函数、定价、目标函数、定价、逻辑 PA1 进料/产品分析 进料 产品分析
实验室
OVEREAHD LIGHT ENDS SS1 LVN TO PWF PA2 SS2 HF ATF 计划调度 人员 PA3 T101 GOA CRUDE PA4 SS3 HF HCN LCCO GOC CRUDE F-101 F-170 Stm SS4 HF HCCO LCCO FO CRUDE BLENDING OVERFLASH CRUDE T-151 HCN T2101 LVGO LCCO F-2 1 0 1 F-2 1 5 0 分析工程师
价格 驱动力 限制约束 CRUDE FCCU 离线学习 ASSAY BLEND F 2 10 1 F 2 15 0 HVGO SLURRY ASPHALT 优化 工程师 APC应用
终端用户
系统工程师 RTO 系统平台
先控 工程师 DCS界面 界面 FC 101 操作工程师
过程控制与优化的位置
月/周 周 周/天 天
计划 调度 实时优化(RTO)小时 分钟 秒
先进控制（APC））常规控制回路 DCS – 仪表
先进控制技术（APC））
目标： 目标：
处理多变量的约束控制 提供单元的局部约束优化与动态控制
主要特点： 主要特点：
基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）基于装置测试数据的过程动态模型（非机理、基于经验）应包括装置单元的所有主要约束条件 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简 其包含优化是指实现操作目标（推向边界条件），或包含简），单的经济指标 实现DCS层面上控制回路设定值的自动改变 层面上控制回路设定值的自动改变 实现
技术创新： 技术创新：
多变量测试与辨识技术 应用举例
PTA溶剂脱水塔的 溶剂脱水塔的APC应用： 应用： 溶剂脱水塔的 应用
溶剂脱水塔先进控制系统
基于关键组分的多变量预测控制系统方案设计
扰动（反应器抽出水）扰动（反应器抽出水）或 进料量+回流温度（PX进料量 回流温度）进料量 回流温度）L（回流量设定值）（XD（塔底 2O含量）塔底H 含量 XB（塔顶 塔顶HAC含量）含量 DP（全塔压差）（全塔压差）FV1（蒸汽流量阀位）蒸汽流量阀位）FV2（回流量阀位）回流量阀位）
先 进 控 制 器 GC V（蒸汽流量设定值）（T（塔底温度回路设定值）（目标： 目标： 稳定塔釜组成DI1702（釜水）（釜水）稳定塔釜组成 降低塔顶酸耗和能耗
应用举例
MV测试（多变量）： 测试（多变量）： 测试
应用举例
阶跃响应模型： 阶跃响应模型：
应用举例
MPC投运后的 曲线： 投运后的CV曲线 投运后的 曲线： APC应用现状 应用现状
1、建立了标准化的APC工程实施方案与步骤；、建立了标准化的 工程实施方案与步骤； 工程实施方案与步骤
2、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，逐步完善现有、从复杂实际工程应用中寻找问题根源，APC技术（如闭环辨识技术）； 技术（如闭环辨识技术）； 技术
3、对数据分析、过程机理的综合应用逐步加强、对数据分析、实时数据分析（模式识别方法）实时数据分析（模式识别方法）如，常减压装置原料频繁切换问题； 常减压装置原料频繁切换问题； 与基于严格机理的模型相结合 如，关键指标预估
在线优化技术（在线优化技术（RTO））
目标： 目标：
自动、自动、实时完成最优目标值 最大化经济效益（一个或多个装置）最大化经济效益（一个或多个装置）
主要特点： 主要特点：
非线性模型－ 非线性模型－基于工艺机理模型 根据装置运行数据自动实现模型的在线修正 基于经济定价的优化 基于装置运行信息反馈的优化 最优目标的自动、最优目标的自动、闭环实现 针对当前约束条件下效益最高的装置单元 RTO 优化目标
RTO的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小/最大约束 的目标：在保证产品要求和过程变量满足最小 最大约束 的目标 的前提下最大化当前的操作利润 最大化利润 = ∑产品价值∑公用工程费用
炼油为例）产品要求（炼油为例）
塔顶轻组分质量指标 侧线采出组分质量指标 塔底重组分质量指标
最小/最大约束条件 最小 最大约束条件 先进控制器（MPC）先进控制器（MPC）的主要约束条件 RTO 如何提升操作性能－精馏塔控制示例
冷凝器约束
再沸器约束 塔压设计约束
进料
溢流液泛线
漏液线 塔压
实时优化过程
稳态模型实现在线运行，稳态模型实现在线运行，从总体效益上进行优化 利用 APC技术实现目标 技术实现目标 当过程处于稳态时RTO运行 运行 当过程处于稳态时 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 当过程处于稳态时，一般每4小时运行一次 正常情况下，每天运行 ～ 次 正常情况下，每天运行3～5次 稳态检测时，一般要检查至少 个以上变量情况 稳态检测时，一般要检查至少30个以上变量情况 尽可能地实现最大化利润 基于经济信息 利用RTO 改进操作实现最大化利润 利用
实时优化过程
等待装置调整平稳 稳态检测
优化值下装到DCS 控制器设定值改变 RTO 循环
从DCS中获取数据
计算最优化操作条件
数据有效性验证
约束、控制器状态、约束、控制器状态、价格因素等
模型计算/参数调整(基本工况)RTO每个班次将自动实现 ～4次循环计算 每个班次将自动实现3～ 次循环计算 每个班次将自动实现
APC 与 RTO 技术比较 APC应用 应用
过程中包含多个控制器 ? 动态经验模型(假定过程响应是线 假定过程响应是线 性的)性的 ? 更新偏差 预测误差 更新偏差/预测误差 ? 进料信息特性描述简单 ? 简单线性规划优化 ? 线性规划只是几个操作变量的代 价函数 RTO 应用
包含全部过程 ? 严格的、基于工艺机理的、稳态、严格的、基于工艺机理的、稳态、非线性模型 ? 更新工程参数 ? 详尽的进料信息，如组分、比例 详尽的进料信息，如组分、? 非线性优化 ? 详细的经济参数，有关原料供应、详细的经济参数，有关原料供应、产品、产品、公用工程的价格等
RTO 系统对 系统对APC的要求 的要求
APC能够保证系统达到稳态 能够保证系统达到稳态 实现过程中，的约束。在RTO实现过程中，优先考虑控制器中 实现过程中 优先考虑控制器中MV和CV的约束。和 的约束 因此，因此，应确保不能有不合理的箝位限制 APC 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标，同时 能够平稳实现RTO的优化目标并保持这一目标 的优化目标并保持这一目标，满足所有 MV/CV的约束 的约束
值得注意的是: 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，值得注意的是 必要情况下，牺牲经济指标满足控制需求，控制稳定性更为重要。控制稳定性更为重要。
三、工程应用中过程 控制的新方向 过程监控 自适应控制器
过程监控
过程监控问题： 过程监控问题：
过程参数的变化：催化剂中毒、过程参数的变化：催化剂中毒、热交换器结垢等 干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、干扰参数的变化：进料流股中的浓度变化、环境温度变化等 执行器问题：卡住、空气泄露、执行器问题：卡住、空气泄露、气源故障等 传感器问题：堵塞、结垢、标定误差等造成仪表损坏或偏差 传感器问题：堵塞、结垢、控制器问题： 控制器问题：控制性能等
工业生产过程应用现状： 工业生产过程应用现状：
限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、限幅传感：超过定义阈值即报警，最为普遍、常用 偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，偏差监测：仿真结果与实际观测值比较，依赖于模型准确性
目前基于仪表检测信息的单变量监控应用普遍
满足工业装置运行需求
工业过程故障分析
产品不合格,不安全的操作条件 设备损坏等 产品不合格 不安全的操作条件,设备损坏等 不安全的操作条件 不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，不能及时检测和确认故障源将导致损失巨大经济损失，仅美 国石化行业，国石化行业，每年估计因缺乏对异常事件的有效监控而损失 200亿美元 亿美元
事实上
石化行业的自动化程度很高 从信息系统中获取的数据量是非常惊人的因此
可利用丰富的数据信息进行过程监测，可利用丰富的数据信息进行过程监测，有效实现控制与优化 事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，事实上，现代计算机技术可以分析处理这些数据，而这在以 前是不可能的
寻找有效的实时故障检测和识别方法是 目前工业应用中主要发展目标之一。目前工业应用中主要发展目标之一。
过程监控的传统方法
单变量统计监控
经典方法：基于施瓦特图（经典方法：基于施瓦特图（Shewhart）的应用）
给定一定的阈值，给定一定的阈值，可以在训 练集中数据的统计特性基础 上，应用统计假设理论来预 测系统变化是否失控。测系统变化是否失控。
故障识别
给定一个观测变量X，每个变量的标准误差： 给定一个观测变量，每个变量的标准误差：
e j =(x j ? μ j)/ s j μ j 是均值，s j 是第 个变量的标准差 是均值，是第j个变量的标准差
将标准差绘制在同一表中，将标准差绘制在同一表中，并且用基于显著性水平的阈值 检测失控变量。检测失控变量。
目前过程监控的主要方法
基于多变量统计技术的监控方法： 基于多变量统计技术的监控方法：
数据驱动方法
主元分析法（主元分析法（PCA））费舍尔判别分析法（基于模式分类学的故障诊断）基于模式分类学的故障诊断）部分最小二乘法 类似于PCA的子空间辨识方法）的子空间辨识方法）规范变量分析法（类似于 的子空间辨识方法
特点： 特点：高维数据变换为 低维，低维，通过单图显示 数据可视化），），有助（数据可视化），有助 于为操作员解释过程数 据的显著变化趋势。据的显著变化趋势。
解析法
基于参数估计、基于参数估计、基于观测器设计和等价关系
特点：应用在输入、特点：应用在输入、输出和状态数目相对 较小的系统
基于知识的方法
采用定性模型——基于因果分析、专家系统和模式识别 基于因果分析、采用定性模型 基于因果分析
克服单变量统计技术忽略的过程变量空间相关以及序列相关性的影响
过程监控的金字塔结构
广义 PCA 模型
特 定 事 件 的 PCA监控模型 监控模型 基于简单模型的监测，基于简单模型的监测，PID 监控器，阀流量模型 监控器，异常事件检测（异常事件检测（AED））(复杂工况检测 复杂工况检测)复杂工况检测
实时指导系统
多变量)智能报警(多变量 多变量
(诊断 & 建议 诊断 建议)报警信息管理（ACM/AEA））DCS 报警系统
过程监控系统的目标(I)报警与事件管理（报警与事件管理（Alarm and Event Management））通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能;通过开发相关工具和程序有效提升报警系统性能
适当合理化和过滤报警信号 通过相关操作适时激活报警系统
确保报警信息 明确、明确、有效
为控制台和现场操作工提供报警和事件信息的整合 异常事件检测（异常事件检测（Abnormal Event Detection））检测操作条件 的偏离，的偏离，使操 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的AED技术 开发针对炼油和石化过程关键单元操作的 技术 作员在报警前 仪表动作失效； 仪表动作失效；操作区域出现问题等 处理。处理。开发AED的有效工具，如PCA方法等 的有效工具，开发 的有效工具 方法等 为控制台操作人员提供实时的基于知识的工况检测和诊断指导信息 搭建操作员实时指导系统的结构框架
操作员实时指导系统（操作员实时指导系统（Real Time Advisories））
过程监控系统的目标(II)操作约束管理（操作约束管理（Operations Constraint Management）
帮助明确当前与操作（包括 帮助明确当前与操作（包括APC、RTO）相关的约束条件、）帮助理解当前各主要约束条件 帮助推向卡边操作以获取利润最大化 正确地预测(评估 正确地预测 评估)当前工况和下一可能约束之间的距离 评估
程序化操作（程序化操作（Procedural Operations））
检测、分析、指导、恢复等）发展在线程序以实现过程的无缝操作（检测、分析、指导、恢复等）
发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，发展和实施过程管理系统集成解决方案，不论程序是否自动执行，确保实现当前仅一个程序管理系统在运行
异常事件的检测过程
当前的观测值 正常过程行为描述 比较
统计模型、如：统计模型、工程关 系、启发式知识等
差异性解释
警告： 如果与正常预期变化不符 警告： 显示：解释差异在哪里 显示： 目标: 为操作员提供 早期预警 优点: 减少低负荷和停车工况
模糊布尔逻辑
异常事件的检测特征
AED 将在报警系 统前做出响应 DCS 报警系统
报警区域
AED 将让操作人员有 更多时间进行操作 操作员动作 对报警进行响应 采取预防措施
非正常工况检测区域
过程监控 正常操作
过程监控系统举例
95% 正常操作都在椭圆里 外部离群值警告将会有问 题出现 很容易识别有问题的变量 通过故障树分析，通过故障树分析，可以识 别问题起源 已验证此项技术的可靠性
过程监控发展的建模技术
预期的改进操作
控制器逐渐把离群值拉回到边界 控制器逐渐把离群值拉回到边界25%的范围内 的范围内
过程监控系统设计的主要特征
基于多变量控制技术，基于多变量控制技术，并确保控制器性能 采用基于线性规划的多变量控制技术 有DMC控制器的所有特性 控制器的所有特性 非正常工况的检测和处理确保多变量控制器性能 控制器会逐步实现产量最大化 监控系统确保安全性 当过程将出现问题时，当过程将出现问题时，会提醒操作人员 当有突发的严重的扰动时，当有突发的严重的扰动时，会切换到安全模式 控制器性能实现自动监控
自适应先进控制策略
控制系统的重要性
控制系统是装置运行的基础: 控制系统是装置运行的基础
财务 收入减少，收入减少，支出增加 质量，产量，质量，产量，原料 及公用工程消耗 产量、转化率、产量、转化率、分离效果等 设备性能变差
装置
过程单元 生产设备
反应器,压缩机, 反应器,压缩机,热交换器等
过程控制系统
传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，阀,传感器,常规控制,先进控制,分析仪表，软测量
控制器性能差
控制器性能差
生产装置的操作性能变差 生产装置的操作性能变差
财务状况下降
自适应控制系统基础 － 实现控制器性能监测
控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，控制器性能优劣直接影响装置生产操作，因此，开发控制器性 能监控技术有利于： 能监控技术有利于： 标准控制特性与装置效益的关联； 标准控制特性与装置效益的关联； 改进控制器性能； 改进控制器性能； 减少70%MPC的开发周期； 的开发周期； 减少 的开发周期 建立基于条件变化（建立基于条件变化（Condition-Based）的连续改进模型）
结果: 结果
更好的控制性能使工厂可以增加 的利润 更好的控制性能使工厂可以增加5%的利润 ? 基于条件的控制可以减少 基于条件的控制可以减少30%的维护费用 的维护费用
何为先进控制与优化系统的坚实基础？ 何为先进控制与优化系统的坚实基础？
在线优化/调度 在线优化 调度
在线优化/计划的实施基础： 在线优化 计划的实施基础： 计划的实施基础
先进控制„ 先进控制 DMC 准确的模型 有效调节、有效调节、控制 较宽的操作范围 APC的实施基础： 的实施基础： 的实施基础
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
提供可靠的关键仪表与分析仪器 基础控制回路性能良好
目前问题 — 如何实现自适应控制
存在问题（存在问题（MPC）:）
模型测试与辨识成本高； 模型测试与辨识成本高； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 模型辨识、预测控制技术缺乏整体性； 控制算法适用对象面窄； 控制算法适用对象面窄； 持续投运率低 不易维护 实施周期长成本高
先进控制„ 先进控制 DMC 先进控制层 先进控制器性能监测 控制器模型的自动更新 约束条件的自动分析 基础控制回路层
基础控制系统/仪表 分析仪 基础控制系统 仪表/分析仪 仪表
基础控制回路的性能监测 确认问题后的工作流程
自适应控制的目标
建立、发展一套工程应用工具与实施流程，建立、发展一套工程应用工具与实施流程，使得在低成本条 件下实现/维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。件下实现 维护先进控制系统运行在峰值性能范围中。维护先进控制系统运行在峰值性能范围中
实现控制系统的自动、实现控制系统的自动、自适应维护是关键
利用、发展有效工具和方法，如： DMC Solution Analysis Tool 利用、发展有效工具和方法，采用和改进经济性度量标准，采用和改进经济性度量标准，保持控制器性能
先进控制器性能评价标准（除投运率外）先进控制器性能评价标准（除投运率外）
关联控制器性能评价与经济效益的关系
明确基础控制回路与控制系统整体结构的关系
确定机会损失
控制器性能
引起控制器性能衰减的因素 原 因
基于计划调度或RTO的经济目标的改变 的经济目标的改变 基于计划调度或 操作条件或者过程变化 基础控制回路与仪表出现问题
影 响
控制器将操作条件推向错误的目标值 模型失配、控制器失效 模型失配、控制器失效, 调节范围受限 无法克服扰动并维持控制目标
投运率本身也无法充分度量控制器性能和机会损失 2 3 效 益 机会损失
良好维护 在线监控
维护较差 无监控
控制器性能改善的要求
先进控制器性能的改善
适用范围、准确性等）高质量的控制器模型（适用范围、准确性等）
控制器模型随过程与操作条件而变化
基础回路控制器性能改善
更为频繁地监控基础控制回路层的性能 及时解决基础回路、及时解决基础回路、仪表和分析仪器的问题
其它有效方法－利用现有技术实现主要的、附加功能 其它有效方法－利用现有技术实现主要的、过程监控 事件检测与分析 事件的报告与解决方法
先控模型的自动更新
分为四个步骤： 分为四个步骤：
目前现状： 目前现状：
仅在出现问题时检查控制器 主要采用投运率ON / OFF作为监 主要采用投运率 作为监 测手段 XOM MV metric being rolled out – no baseline 提交工程师进行问题诊断
目前现状： 目前现状：
已经具有多种自动测试软件(Taiji, Smartstep)各自独立，各自独立，与辨识或控制过程不连接 要求专业人员使用 辨识过程没有自动实现，辨识过程没有自动实现，依靠手动专家经验
自动测试
目标： 目标： 自动辨识
自动测试软件与自动辨识软件相连 辨识结果修正、辨识结果修正、或者加强测试 对于非专业人员也能够简单操作，对于非专业人员也能够简单操作，仍需要过程知识
控制器性能监控
目标： 目标：
实现控制器性能的连续监控 在线性能监测指标 实时溯源问题诊断 确认先控系统调整带来性能改进(与模型 与模型 质量问题相区分）质量问题相区分）
目前现状： 目前现状： 矩阵训练工具（病态矩阵良化）病态矩阵良化）目标： 目标：
面向非专业人员使用－ 面向非专业人员使用－但仍需要过程知识 快速、快速、有效实现 一旦结构形式确认，一旦结构形式确认，可反复用于模型更新 非常复杂的过程，非常复杂的过程，需要专业人员 计算过程耗时长 每个控制器更新过程都需要
基础控制系统
对底层基础控制回路的性能进行监测 检测异 常信息 Detect 诊断/修复 诊断 修复 Diagnose / Quantify 基础控制系 统监测 Base Monitoring 检测基础回路控制层问题，检测基础回路控制层问题，确认执行器故 障对生产单元性能的影响 仪表与分析仪出现故障 控制阀滞涩 PID回路的参数整定问题 回路的参数整定问题 计算由于执行机构故障造成效益的机会损 失成本 导致先进控制系统回路中的变量无效 限制先进控制器操作范围 无法实现产量最大化 放弃其它附加的产品质量控制 为生产运营商（企业）为生产运营商（企业）处理异常信息提供 工作方案 为企业提供处理过程的优先级信息 对上述事件的处理进行跟踪
报告 Report 确定处理过程方案
企业运营部门
修复
集成的工作过程与工具
异常信息检测
自动测试
诊断/修复 诊断 修复
基础回 路控制
报告
控制器性 能监测 MPC/NLC 先进控制
自动辨识
形成工作流程
矩阵训练工具
企业运营部门
自适应控制 – 关键技术与软件
基础控制回路性能监测 代表软件： 代表软件：Matrikon ProcessDoctor PID 先进控制器性能监测 代表软件： 代表软件：AspenWatch 测试/辨识 建立、强化模型功能）测试 辨识（建立、强化模型功能）代表软件： 代表软件：Tai-Ji ID & SmartStep & Subspace ID 增强模型鲁棒性)矩阵条件数改进(增强模型鲁棒性 增强模型鲁棒性
代表软件： 代表软件： SmartAudit(AspenTech)收益分析
提高生产过程的操作性能： 提高生产过程的操作性能：
减少 减少30%的产品质量波动 的产品质量波动 ? 减少 ～10%的能耗 减少5～ 的能耗 ? 增加产量 ～5% 增加产量2～ ? 通过控制器监控的统一解决方案，减少总费用 通过控制器监控的统一解决方案，节省维护费用
基于条件的维护策略可以节约最多 基于条件的维护策略可以节约最多30%的维护费用 的维护费用 ? 可以节约 可以节约70%的MPC开发和重复测试的费用 的 开发和重复测试的费用
四、过程控制与优化的案例分析
典型案例
1、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化、2、PTA加氢反应过程的优化、加氢反应过程的优化
3、聚酯装置反应过程的优化、4、乙烯装置中裂解炉的节能控制与优化、芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
研究对象： 研究对象： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 芳烃装置对二甲苯分馏单元两条生产线： 800#（老装置）、（老装置）、8500#（新建装置））、（新建装置）
存在问题： 存在问题：
确保新老二甲苯 分馏装置所处理 的C8A资源负荷 资源负荷 分配在相对优化 的运行状态
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理建模
B1，B2分别为装置的输入分配比，分别为装置的输入分配比 DA801、DA804、DA8501分别为二甲苯的三个分离装置、、分别为二甲苯的三个分离装置
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
二甲苯精馏装置机理模型的校正: 二甲苯精馏装置机理模型的校正
ASPEN流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 流程模拟软件对精馏与分离过程均采用平衡全 混池假设，混池假设，计算数据与工业实际值之间必然存在一些 偏差。偏差。
1、根据装置的结构数据、操作数据、各塔组分分析化验、根据装置的结构数据、操作数据、数据及能耗数据，采用数据调和技术 数据调和技术对数据进行有效 数据及能耗数据，采用数据调和技术对数据进行有效 性一致性分析，供建模分析。性一致性分析，供建模分析。模型参数调试、2、选择典型工况数据，进行模型参数调试、校正，使三、选择典型工况数据，进行模型参数调试 校正，塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。塔塔板温度分布、组分大小与分配比例与实际相符。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
灵敏度分析： 灵敏度分析： 1）改变输入分配比对装置能耗的影响）
可以看出，随着输入分配比 由小增大, 可以看出，随着输入分配比B1,B2由小增大 三塔的 由小增大 冷负荷也随之增大，基本呈线性。冷负荷也随之增大，基本呈线性。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
2）改变输入分配比对装置）改变输入分配比对装置OX产出的影响 产出的影响
为了能保证OX尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，尽量多产出的情况下，降低装置的能耗，为了能保证 尽量多产出的情况下 需要研究输入分配比与装置OX产出的影响。产出的影响。需要研究输入分配比与装置 产出的影响 OX 产 出 KG /HR OX 产 出 KG /HR 可以看出，随着、的变化 的变化，产出接近二次曲线 产出接近二次曲线，可以看出，随着B1、B2的变化，OX产出接近二次曲线，B1=0.44，B2=0.65处各有一峰值。处各有一峰值。处各有一峰值
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
3）改变回流比对塔釜OX产出与冷负荷的影响）改变回流比对塔釜 产出与冷负荷的影响
回流比对操作工况的影响很大，塔为例，回流比对操作工况的影响很大，以DA804塔为例，改变回流 塔为例 对二甲苯装置的塔釜OX产出与冷负荷的影响，如图： 产出与冷负荷的影响，比，对二甲苯装置的塔釜 产出与冷负荷的影响 如图：
冷 负 荷 M M K C A L/ H R OX 产 出 KG /HR 从上图可看出，回流比增大，从上图可看出，回流比增大，塔釜采出与冷负荷也随之 增大，须折中考虑。增大，须折中考虑。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
4）改变进料塔板位置对冷负荷影响）
可调整的进料口位置： 可调整的进料口位置： DA801：FC8001－25块塔板、35块塔板，FC3034－50块塔板、60块塔板； ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 块塔板； － 块塔板 － 块塔板 DA8501：FC7518－28块塔板、48块塔板，FC8504－96块塔板、144块塔板 ： 块塔板、块塔板 块塔板，块塔板、块塔板 － 块塔板 － 块塔板
冷 负 荷 M M KC AL /H R 冷 负 荷 M M KC AL /H R 进料位置改变前
进料位置改变后
根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，根据上述调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，冷 负荷略有上升。负荷略有上升。
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
5）改变进料塔板位置对OX产出影响）改变进料塔板位置对 产出影响
改变进料位置对OX产出的影响 产出的影响 改变进料位置对 O X 产 出 K G / H R O X 产 出 K G / H R 进料位置改变前
进料位置改变后
按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，按以上调整进料塔板位置，在同样的输入配比和回流比下，OX产出下降。产出下降。产出下降
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化工艺操作条件优化： 工艺操作条件优化：
优化目标：三个塔塔釜OX产出最大化 & 三个塔总能耗最小 优化目标：三个塔塔釜 产出最大化 优化手段：三塔回流比、优化手段：三塔回流比、三塔的进料流量 约束条件：主要是三塔冷、热负荷，约束条件：主要是三塔冷、热负荷，同时确保： 同时确保：（1）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；）各单元操作条件满足工艺许可的设定范围内；（2）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；）各单元被控参数在工艺要求变化范围内；
芳烃装置二甲苯分馏过程的优化
将运用所建立的模型，将运用所建立的模型，根据上述的数据采集与处理方 采集现场数据，法，从DCS采集现场数据，以处理后的现场数据作为 采集现场数据 模型的输入，通过先进的优化算法，模型的输入，通过先进的优化算法，进行操作条件优 化的实时计算。化的实时计算。
对不同组成的进料进行流向分配，对不同组成的进料进行流向分配，通过输入各股进料 组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，组成和流量，自动计算出最优的进料分配比例，用于 指导操作人员的实际操作，指导操作人员的实际操作，进而在保证产品产量与质 量下，达到降低能耗的目的。量下，达到降低能耗的目的。PTA加氢反应过程优化 加氢反应过程优化 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
经换热网络预热至 281.5℃左右 形成 ℃左右,形成 26.5%wt左右的水溶液 左右的水溶液
固定床式反应器,内含 固定床式反应器 内含Pd/C催 内含 催 化剂床层,反应温度 反应温度281.5℃左 化剂床层 反应温度 ℃ 右,压力 压力7.2MPa左右 左右 压力
饱和蒸汽 TA进料 TA进料 H2 在高温高压下完全溶解于水，在反应器中流过Pd/C催化剂 将CTA在高温高压下完全溶解于水，与H2在反应器中流过 在高温高压下完全溶解于水 在反应器中流过 催化剂 床层,进行动态连续催化加氢还原 进行动态连续催化加氢还原,将 还原成为易溶于水的PT酸 床层 进行动态连续催化加氢还原 将4-CBA还原成为易溶于水的 酸, 还原成为易溶于水的 而有色杂质也同时分解,经过结晶过滤和干燥 得到纤维级PTA产品 其 经过结晶过滤和干燥,得到纤维级 产品,其 而有色杂质也同时分解 经过结晶过滤和干燥 得到纤维级 产品 含量可以≤15ppmw 中4-CBA含量可以 含量可以
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程优化目标之一：节能 加氢反应过程优化目标之一： 加氢反应过程优化目标之一
主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）主要节能对象为界外饱和蒸汽（加氢换热网络用）
PTA加氢反应过程优化目标之二：节水 加氢反应过程优化目标之二： 加氢反应过程优化目标之二
减少溶解CTA用打浆水 用打浆水 减少溶解
PTA加氢反应过程优化目标之三：减排 加氢反应过程优化目标之三： 加氢反应过程优化目标之三
节约打浆水的同时，节约打浆水的同时，会减少污水排放
PTA加氢反应过程优化目标之四：增产 加氢反应过程优化目标之四： 加氢反应过程优化目标之四
提高反应器产能
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
解决方法： 解决方法：基于机理
节 能
节 水
建模的操作条件优化
最有效、最易可行 最有效、的手段 — 提浓 操作条件优化： 操作条件优化： 温度、温度、H2流量等 减 排 增 产
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 一 反应过程动力学模型
实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 实验室研究并验证反应动力学网络并得到实验室动力学模型： 串级加氢主反应和脱羰副反应并存 CHO COOH Rh/C + CO COOH 二 反应器模型
根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型： 根据工业反应器特性，通过合理假设选定合适的反应器模型：平推流模型 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化 PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： PTA加氢反应过程流程模拟的关键技术： 加氢反应过程流程模拟的关键技术 三 流程模拟的建立
利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，利用流程模拟软件，根据反应动力学模型和反应器模型，选择 合适的物性方程等，建立PTA PTA加氢反应过程的流程模拟 合适的物性方程等，建立PTA加氢反应过程的流程模拟 四 工业加氢反应过程模型的校正
根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，根据实际工业数据，利用数据校正技术，对模型进行修正，主 要校正实验室反应动力学模型的参数 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
约束条件
接口程序
实际工况
优化算法
粒子群优化算法 等进化算法
流程模拟
反应机理
优化目标
优化结果
现场实施
评 价
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
扬子PTA装置加氢反应过程优化： 装置加氢反应过程优化： 扬子 装置加氢反应过程优化
第一阶段： 第一阶段： 配料浓度稳定在27%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主,调整下料转速使显示值控制在 左右(在线仪和 值为主 调整下料转速使显示值控制在24.3%左右 在线仪和 调整下料转速使显示值控制在 左右 人工分析值之间有2.7的偏差。人工分析值之间有 的偏差)。的偏差 第二阶段： 第二阶段： 配料浓度稳定在27.5%wt左右，生产控制上以在线浓度显 左右，配料浓度稳定在 左右 示值为主调整下料转速使显示值控制在24.8%左右。左右。示值为主调整下料转速使显示值控制在 左右 第三阶段： 第三阶段： 配料浓度稳定在28%wt左右，生产控制上以在线浓度显示 左右，配料浓度稳定在 左右 值为主调整下料转速使显示值控制在25.3%左右。左右。值为主调整下料转速使显示值控制在 左右
PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
在线浓度分析 仪显示值
一阶段
14 12 10 8 6 4 2 0 1 3 4-CBA含 ppmw 量 PTA中4-CBA含量 4-CBA人工分 人工分
三阶段
二阶段
析值≤14ppmw 析值
系列1 5 7 天 9 11 13 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
一、节水 在调优第一阶段，打浆水平均为 在调优第一阶段，打浆水平均为118.05t/h，调优第二阶段，打浆，调优第二阶段，水平均为117.19t/h，调优第三阶段，打浆水平均为 水平均为，调优第三阶段，打浆水平均为116.05t/h。进。料浓度从27%提高到 提高到28%时，单线每小时平均可以节约打浆水 节约打浆水2 料浓度从 提高到 时 单线每小时平均可以节约打浆水 吨左右。吨左右。每吨打浆水价格为6元 则节水经济效益为： 万元 每吨打浆水价格为 元，则节水经济效益为：9.6万元
二、减排
节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，节约打浆水的同时，就会减少污水的排放。根据物料衡算，每节 吨打浆水，吨污水的排放。约1吨打浆水，大约可以减少 吨打浆水 大约可以减少0.73吨污水的排放。进料浓度从 吨污水的排放 进料浓度从27% 提高到28%时，单线每小时可以减少污水排放 减少污水排放1.46吨左右。吨左右。提高到 时 单线每小时可以减少污水排放 吨左右 每吨污水处理费用为22.5元，则减排经济效益为 26.28万元 元 每吨污水处理费用为 万元 PTA加氢反应过程的优化 加氢反应过程的优化
实施效果： 实施效果：
三、节能
PTA精制单元的节能，主要针对供给换热网络的9.0MPa蒸汽。由 精制单元的节能，主要针对供给换热网络的 蒸汽。精制单元的节能 蒸汽 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此9.0MPa蒸汽日均 于在调优过程中，进料负荷基本维持不变，因此 蒸汽日均 消耗维持。当进料浓度从27%提高到 提高到28%时，每吨 消耗维持。当进料浓度从 提高到 时 每吨PTA可节约 可节约 0.023吨左右的 吨左右的9.0MPa蒸汽。蒸汽。吨左右的 蒸汽 每吨9.0MPa蒸汽折合成 每吨 蒸汽折合成92kg标油，每kg标油为 元，则节能经济效 标油，标油为3元 蒸汽折合成 标油 标油为 益为：235.2 万元 益为：
四、增产
PTA精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从27%提高 精制单元提浓最大的益处就是增产。当进料浓度从 精制单元提浓最大的益处就是增产 提高 万吨。到28%时，可以增产大约 时 可以增产大约3.7%的PTA，增产 的，增产1.332万吨。万吨 每吨PTA纯利润为 元，则增产的经济效益为 1198.8 万元 纯利润为900元 每吨 纯利润为
聚酯装置反应过程优化
聚酯过程生产工艺
聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行： 聚酯过程生产工艺主要分为三个阶段进行：
酯化：原料 按一定的摩尔配比加入打浆罐，酯化：原料PTA与EG按一定的摩尔配比加入打浆罐，在搅 与 按一定的摩尔配比加入打浆罐 拌下进行打浆均匀混合。拌下进行打浆均匀混合。浆料以齿轮泵定量连续送入酯化 釜，进行酯化反应。酯化过程生成的水随EG蒸出。蒸出。进行酯化反应。酯化过程生成的水随 蒸出 预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。预缩聚：酯化产物用泵经过滤器送至预缩聚釜进行缩聚。终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、终缩聚：预缩聚产物以齿轮泵送至缩聚釜，在高温、高真 空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。空和搅拌下进行终缩聚，以达到反应终点。
聚酯新老装置能耗对比
新老装置能耗对比 140 135 能耗，kg 标油 / T 聚酯 能耗，kg标油 标油/ 120 100 80 60 40 20 0 老聚酯 新装置 89.48 引进的聚酯生产老装置能耗是国产新装置的 1.5倍 原有装置存在较大节能空间。1.5倍，原有装置存在较大节能空间。1
第三篇：黄酒未来发展趋势
浅析黄酒破局之谜 <战略篇>
从目前国内酒水行业的市场格局看，黄酒无疑已经进入一个高速发展的时代，黄酒作为我国加入WTO后最有竞争力的酒种，一定要正视现实，不断进取，消除痛苦，轻松地向前迈进。当我们在为黄酒的进步沾沾自喜时，切不要忘了黄酒在国际酒类中的微不足道，甚至处在可忽略不计的境地。连国内一些媒体在公布酒类的市场排名或占有率时，也很少把黄酒列入其中，在国内酿酒行业中所占的比重也少的可怜。
2002年以来，国家大力扶持黄酒产业，黄酒产量逐年上升，市场需求量也不断攀升。自从“古越龙山”夺得央视“中国黄酒第一标”，业界大呼，黄酒的春天到来了。黄酒企业的营销理念发生了根本性转变，“会稽山”等品牌相继大手笔进行宣传，黄酒逐渐被人们了解，各企业宣传增多，但是一个不争的事实是：产品售价仍然过低。至2006年时整个黄酒业产量260万吨，但是，销额不足40亿元；从这组数据中，我们可以看出，目前中国黄酒业尚属微利行业。多年来，黄酒业一直据守小区域范围，甚至是近100家企业在争夺—小块消费群。演变到现在，许多黄酒企业为了能够在这个区域立足下去，只能拼命用价格来打压竞争对手，使原本就很微利的产业最后变得更是所剩无几。据笔者服务一家黄酒企业时调查资料：目前一瓶500ml的三年陈加饭酒，终端零售价是4元—7元之间，这还是餐饮的终端价位，如果是商超的终端零售价位，相信会更低。据了解，一瓶黄酒的纯酿造成本在1.5元—1.8元之间，而且这个价位还没有加人工费，物流费，终端运作费等相关费用。”
这一段资料，恐怕会令无数黄酒产业中人无声地苦笑。因为，这是一个确确实实存在的问题，严重到制约企业的发展！诸多因素影响着企业发展甚至行业的发展，在此就不一一讨论了，笔者认为，想要改变这种状况，需要从下面几个方向破解行业和企业所面临的困难。
一、从黄酒行业角度来讲，应着力做好以下几个关键点；
1、加强宣传力度，提高消费者认知度和美誉度； 曾几何时有谁知道“利郎”、“劲霸”、“王老吉”。而如今，已名扬华夏大地，就黄酒而言，自从有了古越龙山央视陈宝国的“数风流人物，品古越龙山”（广告语），一时间黄酒氛围骤长，相继有会稽山、和酒、善好等品牌的大手笔宣传推广。黄酒的文化底蕴在酒类是最为深厚的，黄酒需要充分展现其固有的优秀品质和历史文化，让酒类消费者对其有一个比较明白的了解和印象，能起决定作用的只有一个，就是黄酒自己来树自己的形象，自己来展示自己的内质。要展示自己就必须通过各种媒体宣传自己，要让消费者从不同的角度、不同的视角、不同的场合了解黄酒不同的品种、不同的饮用、不同的口感、不同的营养保健作用及不同历史时期的文化表现。总之要让消费者全面地、立体地、由表及里地对黄酒有所了解。
宣传的样式也是多种多样的，除了通过媒体宣传以外，也可以通过其他一些形式来深入广大消费群体，如以“黄酒搭台，经济唱戏”主办黄酒节，酒企举办消费者品酒俱乐部，表现形式也可不拘一格，诸如用黄酒进行烹调的烹调大赛、以黄酒为内容的戏曲小品、以黄酒文化为主题的电影电视、黄酒营养保健功能的讲座等等以此培育消费者对黄酒的认知度、美誉度。
2、加强技术交流，提高产品质量、生产效率、工艺水平等； 黄酒作为一种传统产品，几乎听不到有什么经验技术交流会、生产技术推广会之类等。由于缺乏技术交流，生产技术上一些难题也未能得到解决，黄酒界新一代技术人员对黄酒专业的知识面显得比老一代更加狭窄，不同地区的黄酒不能有一个深入全面的理解和贯通，尤其是缺少感性的认识和比照。由于缺少技术交流，不能及时了解黄酒技术创新的最新成果。由此，笔者呼吁，黄酒行业要大胆进行技术上的交流，相互学习和争论，碰撞出更多的火花，让黄酒的生产技术伴随整个市场的发展有较快的提升。
而近几年也正是黄酒飞速发展的时期，同时也是高科技技术应用发展的高速年代，特别是机械化程度的大幅度提高，计算机技术的应用，黄酒行业当前，国内真正能大幅度机械化生产，应用计算机技术的也为数极少。企业都以利润最大化为目标，在大量消耗利润的生产工艺和生产技术上的投入变的不再重要，很多企业把建设项目象征性冠以技改工程，以展示企业在这方面的投入或者实力。缺乏对这个行业的热情和理解，被市场经济的表象所迷惑。
3、合理整合资源，有效扩张，逐步由板块化走向全国市场。
黄酒之所以发展缓慢，缺少象“青啤”和“燕京”、“华润”这样的扩张动作。目前黄酒企业中“古越龙山”、“会稽山”、“石库门”等已开始在扩张上下功夫，但整个黄酒行业要想改变名气大、市场小的局面，首先要摆脱小富即安的观念，确立国际国内一体化的大市场观念，要克服小农经济思想，要有强烈的扩张意识；要舍得在广告宣传上加大投入，提高产品的市场占有率。第二是加强联合，黄酒业的联合有利于发挥规模优势，可以集中资金、技术、经营优势，加大技术开发和市场开发的力度，发挥规模效益；黄酒行业联合工作做得比较好的一个是原绍兴酿酒总公司与沈永和酒厂的联合，组建了中国绍兴黄酒集团有限公司，后又收购了女儿红酿酒有限公司；一个是上海的枫泾酒厂与上海的淀山湖酒厂合并组建了上海金枫酿酒有限公司，2006年又建成投产了国内最为先进的年产四万吨机械化黄酒生产厂。会稽山绍兴酒有限公司收购嘉善黄酒厂等，国内其它黄酒企业几乎没有更大的动作，靠自身的缓慢发展，维系着行业的蹒跚。黄酒的扩张虽已开始了动作，但只局限在本地，尚没有报导跨出本省去拓展的。兼并、联合不仅可以在短时间内把企业做强做大，而且可以消除内耗，避免自相残杀，在品牌培育、市场价格、原辅材料采集等方面发挥大集团的优势；兼并、联合有利于优势互补，一些企业的自营出口权、规范化操作、品质管理等资源可以做到共享，弱势企业可以借助优势企业的扩张迅速提高产品质量；兼并、联合有利于发挥行业技术优势，促进优势企业推广先进技术，有利于提高专业化程度，可以根据各企业特点，进行合理分工；扩张以后的联合企业由于形成了合力，壮大了实力，更有利于增强抗市场风险能力。
二、从企业角度出发，应在以下几个方面多下功夫。
1、企业营销的创新思路； 从笔者对黄酒企业的了解和服务中，认为黄酒企业的营销设计都在走白酒的老路，目前，国内黄酒的主要产消区为长三角沿海一带，基本上是20%%的人消费80%的黄酒。黄酒企业的一些区域市场运作迎合当地经销的思路而行---花钱买店先进入餐饮终端实施阵地战，再对消费者进行教育消费，最后进入商超等零售终端。有一定的消费者基础，在有鱼的地方钓鱼，自然是一种好办法；但是就不同区域来讲，营销模式应因产品和区域而定，要把握不同的消费心理和感受来捕捉市场，比如可以通过“吃”的不同方式、“喝”的不同方式来让消费体验黄酒不同的消费内涵。如何把黄酒从消费者的配菜佐料引导成为消费者的口中佳品，是黄酒市场提升的关键。从“吃”到“喝”的转变，企业在区域推广中则可以借助于不同区域的消费习惯在“吃”、“喝”中互相借势，如可以通过细分化的佐料黄酒与餐饮用的黄酒作为促销上的捆绑进行买赠等。
在黄酒的区域推广中，通过商业资源链接的人脉资源是很重要的市场资源。如通过各类商会、同乡会等就可以找到一大批黄酒的乡情人脉关系资源，而这些同样是市场的消费基础。
黄酒企业在设定营销模式的过程中，必须结合企业实际情况。没有一统天下的营销模式，合适的才是最好的。有效勾兑多种营销模式，融合企业实力和营销能力，打通关节，寻找和磨砺出适合企业发展的模式才是最重要的。
2、以消费者为导向的企业发展战略；
黄酒企业需要这样一种精神，一种气魄，对自己既往的消费者定位进行怀疑和否定，破而后立。黄酒在口味上，在功能上，并不比白酒、啤酒或者葡萄酒更差，顶多可以认为：他们各有千秋。那么，在整个消费者群体中，有没有几个主要消费者群体呢？答案无疑是肯定的。
比如：对老人，黄酒就是一种很好的日常饮酒。
比如：凛冽寒风中的冬日，温烫后滋味更佳的黄酒明显比普通白酒更具有吸引力。
在整个黄酒消费特性尚未形成之前，企业创新者的观念是必须立足“消费者需求”为重心，挖掘黄酒消费特性，重新定位企业发展战略。依据消费需求开发产品，于是我们还看到了上海和牌黄酒以现代“商务消费”为主的现代改良黄酒的成功。和牌黄酒敢于抛弃传统黄酒的口感、高深的文化和沉重的概念，赋予黄酒现代、时尚、商务等消费特性，迎合了新一代消费者青睐。
3、摆脱传统束缚，推进技术创新，产品创新。
中国历史源远流长，在中国文化中，形成了独特的养生文化。黄酒的核心 作用是营养。如黄酒中的蛋白质为酒中之最，含较高的功能性低聚糖，含有丰富的无机盐及微量元素，多种生理活性成分及维生素等等，这都是黄酒区别于其它酒品的最本质的东西。虽然大卖营养价值等也是一些黄酒传播的表现，但是，从目前的运作情况来看，表现仍然不深刻、太抽象、不到位。
笔者最近接触了苏州一家黄酒新企业苏州云中鹤酿酒有限公司，据企业介绍，在与江南大学的技术联合研发中，推出了核心的营养元素活性肽，“有活性，好黄酒”的核心诉求。不单单从营养的角度挖掘了产品核心营养元素，更把这个核心的营养元素通过具体的活性肽来体现给消费大众，并且表示通过不同的表现形式落实到后期的市场运作和推广中。
第四篇：未来光盘发展趋势
未来光盘发展趋势
随着人们对于信息需求量的不断增加，固有存储空间早已不能满足，这也是近两年光盘市场迅速发展的主要原因。从最初的CD时代到现在的DVD时代，这段时间光盘市场发生了“量”的变化，而再到势头正猛的蓝光和HD DVD时代，才更加接近“质”的飞跃。毕竟从DVD较CD仅是容量上的增加，相比之下，蓝光的技术含量则更高。不过由于售价过高，蓝光和HD DVD也将迟一点与我们见面。
从目前各厂商发布的光盘技术和产品来看，未来光盘市场将朝着几个大方向发展，包括：环保和可回收、大容量、抗划伤、体积更小和使用更方便，下面我们来一一揭密。
一、容量更大
在网络如此发达的今天，快捷和大量的信息已经是我们生活中不可缺少的部分。就光盘而言，从CD时代的700MB容量，到目前DVD+/-R DL的8.5GB和DVD-RAM的9.4GB容量，仍然还不能满足用户的需求。因此，在高清电影逐渐走入我们生活的时候，蓝光和HD DVD的大容量优势显而易见。
蓝光（Blu-ray）目前有BD-R（一次性写入）、BD-RE（可擦写）格式，其中单面单层的容量为25GB，存储一部高清电影没有问题，而单面双层格式容量可达50GB，可以应用于专业视频领域。
目前蓝光光盘主要在美国上市，TDK和索尼均发布了BD-R（一次性写入）和BD-RE（可擦写）盘片，25GB产品售价约20美元，而50GB规格的售价则接近60美元。并且初期将主要面向高端消费用户群，这样一来，进入个人用户市场时，售价也会相对降低许多。
蓝光光盘的储存容量最高可达50GB，可录制9个小时高清晰内容。相比较之下，HD-DVD的储存量仅为30GB，其支持的公司有东芝、NEC和华纳影视(Warner Home Video)等。
另外，美国InPhase Technologies公司已经发布了容量达360GB的全息光盘，其容量约相当于蓝光光盘的13倍。不过离其成熟并且正式上市还有很长一段时间，毕竟目前蓝光和HD DVD还没有和我们正式见面，但大容量的趋势是不可置疑的。
世界上最好的光盘是什么，就是不会让外力去刮伤光盘（包含CD、DVD），这类的光盘才能提供更多的可靠性和损害保护。一直以来，光盘的“脆弱”和“短命”都让许多朋友感到头痛，毕竟保存着重要或珍贵资料，光盘一旦损坏便无法挽回了。于是一些厂商也推出了“超硬”或金盘，无非是使盘片能够适应外界多变环境，尽量使保存的数据完整且时间更长久。
而代表着“永恒”的黄金则是很好的选择，国外Memorex公司就发布了采用24K纯金制造的光盘，命名为Pro Gold Achival Media系列，包括CD-R和DVD-R光盘，盘片均覆盖了24K纯金涂层。金质涂层结合较好的防刮擦涂料可使这两种盘片的寿命分别达到300年和100年，是普通产品的6倍，并且将提供终生质保。这些纯金CD-R和DVD-R光盘的刻录速度分别为52X和8X，建议零售价：CD-R三片包装11.99美元（均合人民币96元）、五片包装19.99美元（均合人民币160元）、DVD-R三片包装14.99美元（均合人民币120元）、五片包装24.99美元（均合人民币200元）。
目前国内也有类似的黄金盘，柯达也推出了一系列的黄金盘，不过售价不菲，但对于一些要保存重要数据的朋友还是值得考虑的。
除了上面用黄金作涂层保护数据外，美国一家公司也研发出了一种抗划伤光盘，有一点像TDK的超硬技术，与上面介绍的ForceField技术也有些类似，名称是
Scratch-Less Tech。
Scratch-Less Disc可以减少外界对光盘的损害，让光盘的读取更顺畅。为了增加光盘的保护性，在光盘底部增加20 small bumps，此bumps称之为Aero Bumps，透过Aero Bumps可以防止光盘表面去接触到物体表面，减少光盘刮伤的机会。
Scratch-Less Disc会在光盘表面上增加一层scratch resistant polymer（聚合物），可以增加光盘对抗灰尘、脏污或是刮伤的能力，此技术称之为Safety Shield。但这种技术是否会比之前所介绍的两种技术有更好的抗划伤效果，还有待进一步证实。
之所以将“更薄”也看作是将来的趋势，也是与我们息息相关的。毕竟在看着自己光盘数量不断增加的同时，才会感觉能利用空间越来越少，看来，光盘也该减减肥了。所以才出现也厚度仅0.092毫米的光盘，100张放在一起还没有10厘米厚。
除此之外，还有一种可用于DV的超高强度mini盘片，与上一种盘片有着共同的特点，盘片可随意弯曲。此种盘片采用高强度/韧度材料，即便不慎弯曲也不会损伤存储信息。DVD-R mini Slim批发售价0.39美分，容量为1.4GB。详细内容
可以看到，此种“薄”盘除了具有轻巧休积外，其超高的韧性更是为了防止盘片遭到意外的破坏，归根结底还是使数据能够得到更长久的保存。
现在各行各业均在倡导环保和资源再利用，作为消耗品的光盘也不能例外。对于一些已经没有利于价值的光盘我们应该怎么处理？随便丢掉就会污染环境，倒不如将其回收再利用，或者干脆用“绿色”材料制造。
对于这些，一些具有研发实力的公司早已想到。日本先锋公司在05年发布了一款采用玉米制造的光盘，此款光盘为下代蓝光Blu-ray，是一次性写入格式。
光盘表面覆盖了一层0.1毫米厚的树脂薄膜，这种树脂坚硬异常，即使最有力的牙齿咬起来也很费力，所以也可以保证数据的安全。更重要的是非常环保，即使丢掉也不会污染环境。
目前多数盘片还是以固定的图案为主，仅LightScribe光雕和Labeflash可将图案直接反映在光盘表面，这一点做到了人性化和灵活的特点。在今年的CES大展上，明基已经展出其彩色光雕盘，这样的产品还是比较值得期待的。
PS：LightScribe是由美国惠普公司开发成功的一种利用激光在光盘表面上刻印图案的技术。为电脑用户提供了精美，丝质般图案。与使用喷墨打印机在光盘上直接打印不同，LightScribe技术是通过特定的软件来自行设计并刻印光盘图案。
随着人们生活节奏越来越快，做每一件事都要讲究效率，对于刻录光盘也同样如此。作为保存据来讲，能够使数据准确和快速地完成存储过程是很重要的。现如今的光盘格式繁多，容量和速度的一再提升都是为提高效率的表现。如可进行10万次擦写的DVD-RAM盘，较普通DVD盘片它的容量更大，并且可以随意删除和保存数据，可以当作移动硬盘来用。16X DVD-RAM盘已经发布，将更好满足用户的需求。
总结：上面为大家主要介绍了未来光盘市场的主流发展趋势，而个别产品并没有位列其中，如发布不久的双层可擦写盘片等。其实技术的发展还是以人为本，人们不断变化的需求才能推动科技的发展。可以预见，将来的刻录应用会变得更加简单、快速、精确和人性化，我们期待这一天早点到来。
Scratch-Less Disc
An optical disc for storage and retrieval of digital data, and a system and method for protecting the optical disc is disclosed.The optical disc has projections or embossments on one or both major surfaces.When the optical disc is placed on a substantially flat surface such as a tabletop or a desktop, the projections act as pedestals that elevate the optical disc above the flat surface.The resulting gap or clearance helps prevent damage to the optical disc caused by contaminants on the flat surface or by defects in the flat surface.The projections are sized to provide adequate clearance between the disc and the flat surface, while minimizing interference between the projections and components of optical disc readers and drives.One or more projections or projection types may also be configured with a flat surface at a point of contact to an external surface to enhance weight distribution, for example.The projections or projection types that may be configured to enhance aerodynamics.The optical disc may also include one or more depressions that are sized and configured to receive projections from another disc, which facilitates stacking of the optical discs.
第五篇：未来餐饮行业发展趋势
360082688摩卡
中国的餐饮市场经过多年的改革与发展，已进入一个新的阶段，市场竞争的形势也发生一些新的变化。把握这种变化趋势，研究制定正确的对策，对餐饮企业来说是至关重要的。餐饮市场相对来说是最分散的一个市场，国内没有一个大的餐饮集团可以占据1％的市场份额。可以说餐饮行业是完全竞争的行业，行业集中度相当低，未来发展的趋势是行业集中度大幅提高，有待于规模企业的整合。从餐饮企业竞争与发展格局来看，未来我国餐饮企业竞争将更加激烈，并伴有更多企业上市。
一、由单纯的价格竞争、产品质量的竞争，发展到产品与企业品牌的竞争，文化品位的竞争。在改革初期，餐饮企业之间主要是打价格战，打品种、服务、装修战；现在情况发生了变化，消费者用餐既要满足生理需求，又要满足心理需求，因此，越来越多的经营者把注意力转向打造自己的品牌，提高企业的文化品位。这是一种更高水平的竞争。
二、由单店竞争、单一业态竞争，发展到多业态、连锁化、集团化、大规模的竞争。
三、由在本地发展走向外地发展，由小城市向大中城市发展，由东部沿海向中西部地区发展；也有的是由大城市向中小城市延伸，由西部向东部延伸。几年来涌现出的一批大的餐饮公司和连锁企业，一个共同的特点是它们都寻求向外地扩张，立足和占据外地市场，甚至打进中心城市和国际性大都市。如今，地域的概念已经淡化，餐饮企业竞争的市场半径大大延长。
四、中外餐饮企业竞争加剧。餐饮业是改革开放比较早的一个行业，外资特别是一些国际名牌企业不断涌进中国餐饮市场，我国餐饮业一直面临着国外餐饮业品牌的强大挑战，与国外餐饮相比，国内餐饮企业在硬件、软件，尤其是在管理、服务方面的差距较大。加入WTO后，更多外资餐饮企业的进入加剧我国餐饮行业的竞争。国外餐饮企业进入中国，对我国餐饮经营理念、服务质量标准、文化氛围、饮食结构、从业人员素质要求等将产生深刻影响。而中国本土品牌餐饮走出去步伐较慢，竞争力不强。
中餐具有色、香、味具全的独特魅力，有着广大消费者和市场份额，但标准化是规模竞争的瓶颈，关键的原因是将中餐烹饪作为一种高度手工艺化的工作，需要科学分析形成中餐标准化、流水作业，使之成为餐饮企业核心竞争力的主体和发展基础的组成部分。这项工作需要长期推行和持续的规范，是多数中小餐饮企业难以承受的，但也是中餐必须突破的关键。目前百胜集团已利用标准化运作优势，形成中式快餐的标准化并加以推广，目前“东方即白”利用肯德基进行的全面推广就在利用品牌、标准优势向“中式快餐”市场延伸，进一步扩大市场份额。
国外餐饮业品牌布局已基本完成，未来洋快餐将引领中国餐饮竞争格局，通过国外餐饮业品牌对在中国连锁经营成功案件分析，中餐企业需要借鉴和学习国外餐饮品牌企业商圈选址策略、物流管理能力，单店的运营能力，品牌扩张能力，信息化管理能力。
目前国内优秀的餐饮企业已经开始提炼经营技术、申报餐饮专利、积淀品牌价值、整合上下游资源。融资扩张成了国内餐饮业的加速发展新模式，小肥羊就是其中代表案例，而上海老磨坊在它的子项目‘锅品面吧'上也实施了“中央厨房”策略，其目的也正是为了突破中餐连锁上标准化、流水作业的瓶颈，目前在内地餐饮市场上发展迅速。
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