智能炼厂生产过程虚拟制造技术（最终版）

第一篇：智能炼厂生产过程虚拟制造技术（最终版）

智能炼厂生产过程虚拟制造技术

2017年8月3日，中国工程院院士、华东理工大学副校长钱锋一行6人到九江石化，就国家自然科学基金项目“炼油生产过程全局优化运行的基础理论与关键技术”的开展情况进行交流。

双方就该课题实施进展过程中遇到的问题和解决方案、大型智能炼厂生产过程虚拟制造技术以及油品调合解决方案——配方优化管理与智能决策系统等内容进行了深入交流探讨。

钱锋院士表示，院士工作站和华东理工大学将进一步加强相关课题的应用研究，推动高校科研成果与智能工厂建设相结合，借助虚拟技术提升智能工厂内涵，持续深化九江石化智能工厂试点示范，引领流程工业智能制造的发展。

交流期间，钱锋院士还到九江石化1号常减压装置现场实地了解原油快评核磁在线分析仪运行情况，高度评价九江石化勇于大胆创新，积极采用第三代核磁技术在国内炼化行业首个成功应用的案例，对公司将实时快速分析的数据用于校正RTO原油分子数据库及分子机理建模，RTO结果用于指导APC优化操作的理念给予了充分肯定，希望九江石化进一步做好在线核磁分析与炼厂RTO的紧密结合，积极优化指导生产操作，并发挥出最大经济效益。

据悉，“炼油生产过程全局优化运行的基础理论与关键技术”由华东理工、上海交大等5所高校与九江石化联合开展研究。该课题被列为2016年国家自然科学基金委员会信息科学部重大项目，并于2016年4月1日启动。课题旨在通过校企强强联合，深入探索基于全流程优化的数字化炼厂虚拟现实与增强应用，推动流程型工业的智能优化制造取得重大技术突破。

第二篇：智能制造技术

现代制造技术

1142813203 吴文乐

摘要：现代制造技术是在传统制造技术的基础上, 不断吸收和发展机械、电子、能源、材料、信息及现代管理技术的成果, 将其综合应用于产品设计、制造、检验、管理服务等产品生命周 期的全过程, 以实现优质、高效、低耗、灵活、清洁的生产技术模式,取得理想的技术经济效果的制造技术的总称传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着现代制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术(FMI)应运而生。

关键词：现代制造技术；自动控制技术；柔性制造技术

1.现代制造技术发展综述

现代制造技术在系统论、方法论、信息论和协同 论等的基础上形成制造系统工程学，是一种广义制造的概念，亦称之为“大制造”的概念，它体现了制造概念的扩展。广义制造概念的形成过程主要有以下几方面原因[1]。

1).制造设计一体化。体现制造和设计的密切结合，形成了设计制造一体化，设计不仅是指产品设计，而且包括工艺设计、生产调度设计、质量控制设计等。

2).材料成形机理的扩展。现在加工成形机理明确地将加工分为去除加工、结合加工和变形加工。

3).制造技术的综合性。现代制造技术是一门以 机械为主体，交叉融合光、电、信息、材料等学科的综合体，并与管理科学、社会科学、文化、艺术、人机工 程、生物工程和生命科学等相结合，拓展了新领域。现代制造技术应包括硬件和软件两大方面，硬／软件工具、平台和支撑环境有了很大的发展。

4).产品的全生命周期。制造的范畴从过去的设计、加工和装配发展为产品的全生命周期，包括市场调研、设计、制造、销售、维修和报废处理等。

5).生产制造模式的发展。计算机集成制造技术 是制造技术与信息技术结合的产物，集成制造系统强 调信息集成，其后出现了柔性制造、敏捷制造、虚拟制 造、网络制造、大规模定制、绿色制造、智能制造和协 同制造等多种制造模式，有效地提高了制造技术的水平，扩展了制造技术的领域[2]。

现代制造技术的发展主要沿着“广义制造”或称 “大制造”的方向发展，其具体的发展可以归纳为四个方面和多个大项目[3]，如图1所示：

图1：现代制造技术方向

针对现代制造技术，本文从柔性制造技术的角度对现代制造技术进行学习，对柔性制造在实际中的应用进行深入的研究；

2.柔性制造

2.1 柔性制造简述

所谓“柔性”，是指制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力。柔性可分为瞬时、短期和长期柔性[4]。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力；短期柔性是指系统在短时期内，适应加工对象变化的能力，包括在任意时期混合进行加工2种以上零件的能力；长期柔性则是指系统在长期使用中，能够加工各种不同零件的能力。迄今为止，柔性还只能定性地加以分析，尚无科学实用的量化指标。因此，凡具备上述3种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统都可以称为柔性制造系统。柔性制造技术是计算机技术在生产过程及其装备上的应用，是将微电子技术、智能技术与传统制造技术融合在一起，具有自动化、柔性化、高效率的特点，是目前自动化制造系统的基本单元技术[5]。

柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和[6]。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为[7]：

(1)柔性制造系统（FMS）：关于柔住制造系统的定义很多，权威性的定义有：美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放征其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。

(2)柔性制造单元（FMC）：M S是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由l～2台加工中心、工业机器人。数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。

(3)柔性制造线（FML):它是处于单一或少品种人批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心，CNC机床；亦可采用争用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(D C S)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日趋成熟，迄今已进入实用化阶段。

(4)柔性制造工厂(FMF):FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化屯体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整F M S。它包括了CAD／CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统 柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化[8]。

2.2柔性制造所采用的关键技术

1.计算机辅助设计未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将二维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图彤对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各斤状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便呵制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。

2.模糊控制技术模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊摔制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息井自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。

3.人工智能、专家系统及智能传感器技术迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基础规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题（如解释、预测，诊断、查找故障、设汁、计划、监视、修复、命 令及控制等）。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强综合性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能（包括专家系统）技术必将在柔性制造(尤其智能型)中起着非常重要的关键性的作用。目前对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。

4.人工神经网络技术人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列到专家系统和模糊控制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分[9]。

3.国内现代制造技术状况

近年来，世界各国都投入了巨大的财力和物力，强化作为光机电一体化制造业基础的先进制造业的技术和产业发展的战略研究。美国、德 国、日 本 等 国 已 经 开 发 出 了 数 控（NC）、计算机数控（CNC）、直接数控（CAM）、计算机集成制造系统（CIMS）、制造资源规则（MRP）、柔性制造单元（TMC）、柔性制造系统（FMS）、机器人、计算机辅助设计／制造（CAD／CAM）、精益生产（LP）、智能制造系统（MS）、并行工程（CE）和敏捷制造（AM）等多项现代制造技术与制造模式。这些技术的推广与应用，不仅使本国企业的国际竞争力得到巩固，也使得世界先进制造业发展迅猛[10]。我国制造业市场的巨大潜力，为现代制造技术发展提供了广阔的市场空间。但是，与制造业发达国家和地区相比，国内的现代制造技术的研发与市场拓展还不均衡。其中，国内机械基础件制造行业中的数控化率极低，不足1.6%，先进加工工艺、技术和装备的普及程度不足10 % ；CAD／CAM 系统应用的普及率在国内骨干企业仅有35%，产业规模较小。另外，在相关行业中如印刷业、电力行业和医疗器械行业等，技术装备的低数控化率也远不能满足市场对中高档先进产品的需求。纵观国际制造业的竞争与发展，面对国际、国内两个制造业市场的日渐融合，如何立足国内制造业的市场需求，整合分散的科研与企业资源，尽快形成自己在先进制造产业竞争中的技术优势，已经是摆在我国制造业面前的迫在眉睫的课题了[11]。

总之，重视制造业和现代制造技术已成为全球化的大趋势。现代制造技术不是一项具体技术，而是利用系统工程技术将各种相关技术集成的一个有机整体；现代制造技术是一种动态技术，而不是一成不变的，它需要不断吸收各种高新技术成果，并将其渗透到产品的所有领域，结合成一个有机整体，实现优质、高效、低耗、清洁和灵活的生产[12]；现代制造技术的目的是提高制造业的综合效益，其不摒弃传统技术，而是有赖于不断用科技新手段去研究它和传承它，并应用科技新成果去改造它和充实它；现代制造技术在强调环境保护的同时，还强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并消除其间的界限。我国先进制造技术的发展应结合自身的特点，形成特色，大力发展一些关键前沿技术，比如新一代材料成型技术、微米及纳米技术、快速原型制造以及智能制造等[13]。在不久的将来，现代制造技术将得到更大的发展和壮大，发展和应用先进制造技术是每个国家为提高企业的国际竞争力和技术创新能力的必然选择。

参考文献：

[1]张强.浅谈柔性制造技术的现状及发展[J].技术与市场，2008.（5）:39-40.[2]沈向东.柔性制造技术[M].北京：机械工业出版社，2013.2.[3]吴立.关于柔性制造的研究[J].机床与液压，2010，38（14）:9-11.[4]陈琪.制造业企业推行柔性制造的意义及对策[J].企业经济，2005（4）:7-8.[5]崔培枝，朱胜，姚巨坤.柔性再制造系统研究[J].机械制造，2003（11）:7-9

[6]王隆太，朱灯林，戴国洪．机械CAD／CAM技术[M]．北京：机械工业出版社，2005．

[7]盛晓敏，邓朝辉．先进制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2003.[8]李楷模.LI Kai-mo 现代制造技术的发展动向[J]-科技成果管理与研究2008(6）.[9]蒋新松．21世纪企业的主要模式一敏捷制造企业[J]．计算机集成制造系统一CIMS，1996，2(4)：3—8．

[10]罗振壁，周兆英，汪劲松，等．制造的革新[J]．机械工程学报，1995，31(4)：31—37．

[11]王永贵．战略柔性与企业高成长．天津：南开大学出版社，2003．67—69.[12]张荣，陈大佑．提升国有大中型企业竞争力的新途径——柔性化管理．当代经济研究．2006．(1)：33～35.[13]王先逵．制造工艺核心论[J]．世界制造技术与装备市场，2005(3)：28—32．

第三篇：先进制造技术论文智能制造

智能制造

作者：王玉石

湖北文理学院机械与汽车工程学院工业工程1311班 学号2013123106

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标,人工智能与IMT、IM的关系,IMS和CIMS,智能制造的物质基础及理论基础,智能制造系统的特征及框架结构,并简要介绍了智能加工中心IMC,智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。

关键词：智能制造，IMS,IMC,IMT。1.主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节,以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此,智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化,它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标,，强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前,IMT和IMS的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(AiM)发展到今天IMS,研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化,发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力,包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。2.人工智能与IMT，IMS 人工智能的研究一开始就未能摆脱制造机器生物的思想,即“机器智能化”。这种以“自主”系统为目标的研究路线,严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、Newell、钱学森从计算机角度出发,提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资,以及日本第五代智能计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统,形成一系列的“智能化孤岛”。随着研究与应用的深入,人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些“孤岛”的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90年代初,一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— IMT和新——代制造系统—— IMS 便脱颖而出。人工智能在制造领域中的应用与 IMT 和IMS 的一个重要区别在于, IMS 和 IMT 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起“辅助和支持”作用,在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。四IMS和CIMS发展的道路不是一帆风顺的。今天,CIMS的发展遇到了不可逾越的障碍,可能是刚开始时就对CIMS提出了过高的要求,也可能是CIMS本身就存在某种与生俱来的缺陷,今天的CIMS在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从CIMS的发展来看,众多研究者把重点放在计算机集成上,从科学技术的现状看,要完成这样一个集成系统是很困难的。CIMS作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略,是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次,但主要控制设施仍然是中心计算机。CIMS存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在CIMS概念下,手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在CIMS深入发展和推广应用的今天,人们已经逐渐认识到,要想让CIMS真正发挥效益和大面积推广应用,有两大问题需要解决:①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用CIMS。现有的CIMS概念是解决不了这两个难题的。今天,人力和自动化是一对技术矛盾,不能集成在一起,所能做的选择,或是昂贵的全自动化生产线,或是手工操作,而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑,更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

3．智能制造的物质基础及理论基础

3.1.智能制造系统的物质基础主要有：

(1)数控机床和加工中心美国于1952年研制成功第一台数控铣床,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合———机器人开创了工业生产的新局面,使生产结构发生重大变化,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、特定问题的“智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用计算机一体化控制生产系统,使生产从概念、设计到制造联成一体,做到直接面向市场进行生产,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来,制造技术有了长足的发展和进步,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、=机器人等在工业公司得到了广泛的应用,越来越多的公司使用了“计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)”以及“智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)”和“智能制造系统(IMS)”等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。3.2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化”或“自组织能力”与个体的“自主性”。“智能制造国际合作研究计划JIRPIMS”明确提出:“智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动,并将这种智能活动与智能机器有机融合,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统“。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用,系统的智能调度等,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础,各种人工智能工具,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之,制造技术发展到今天,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看,智能制造系统是一个信息处理系统,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。4．结语

制造业是国家经济和综合国力的基础,被称为“立国之本”。而我国的制造工业与发达国家相比,差距很大,主要表现为自主开发能力和技术创新能力薄弱,核心技术、关键技术仍依赖进口。对此,我国已引起重视,在“九五”科技规划和15年科技发展规划中,将先进制造技术列为重点发展领域之一。进入21世纪,经济全球化的进程日益加快,制造业领域的竞争日益加剧,而竞争的核心是先进制造技术。在此环境下,我们只有抓住机遇,迎接挑战,利用先进制造技术改造传统产业,实现技术创新、机制创新、管理创新及人才创新,才能实现我国跻身世界制造强国的目标。

参考文献

[1]李伟。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [2]张世昌。先进制造技术。北京:天津大学出版社，2004 [3]颜永年。先进制造技术。北京：化学工业出版社，2002 [4]张迪妮。现金制造技术。北京：北京大学出版社，2006 [5]周育才，刘忠伟。先进制造技术。北京：国防工业出版社,2011 [6]王隆太。现金指导技术。北京：机械制造出版社，2012 [7]赵云龙。先进制造技术。北京：机械工业出版社，2005 [8]张平亮。先进制造技术。北京：高等教育出版社，2012 [9]李发致。模具先进制造技术。北京;机械工业出版社，2003 [10]刘延林。柔性制造自动化概念。武汉：华中科技大学出版社，2001

第四篇：炼厂节能

炼油厂的能耗计算方法一般采用以下几类：一类是以现有炼厂能耗的平均值（根据操作记录整理）为基础，确定能耗基准值，属于这一类方法的有原阿莫科公司的炼厂能量因数法、纳尔逊的复杂系数法、壳牌集团的能耗系数法等。我国目前采用的也是这类方法。另一类是以技术先进、经济合理为前提，“人为地”确定能耗基准，美国埃克森公司采用的就是这种方法，目前较为广泛应用的能源密度指数方法也采用类似方法，该类方法通过制定各工艺装置的标准能耗，计算和比较实际能耗与标准能耗之间的差距，指导节能工作和方向。

1、炼厂能量因数法

这种方法由美国阿莫科公司的汤姆逊于八十年代提出，其要点如下。

(1)以美国各炼厂工艺装置的平均能耗为基础。原油蒸馏（常压）装置的能耗为28.75万大卡/吨，令其能量因数为1。

(2)各工艺装置的平均电耗、蒸汽消耗和热能消耗以纳尔逊发表的数据为准（参见表1）。蒸汽消耗和热能消耗的热效率为80%，电力换算标准为2520大卡/千瓦小时。

(3)其他工艺装置的能量因数是将该装置每加工一桶原料油所消耗的能量与原油蒸馏装置每加工一桶原油所消耗的能量进行对比，按原油蒸馏装置的能量因数为1换算而得，详细数据参见附表1。

(4)计算装置实际能耗时，以装置实际处理量乘以其能量因数即可。计算全厂能耗时，以常压蒸馏装置的实际加工量乘以该厂的能量因数。各典型装置的平均能耗和能量因数详见表2。

这种方法的优点是：简化了能耗的概念，易于对各装置间的能耗进行对比，也易于进行炼厂间的能耗对比。缺点是：基准不够严格，装置主要工艺条件的改变不能通过能量因数得到反映和调整。

第五篇：炼厂油浆加工技术调研(排版)

炼厂油浆加工技术调研

谭正湘

（信息技术管理中心）

摘要：在炼油产品中油浆属于劣质低价产品，不但市场销售价格低，而且国家还要征收812元/t的消费税，严重影响炼油企业的经济效益。随着炼油技术的进步，炼厂通过油浆精制和掺炼，油浆产量已越来越少。

关键词：油浆溶剂萃取 蒸馏掺炼

1炼厂油浆产量

炼厂油浆主要用于工业炉用燃料和船用燃料油，在炼油产品中油浆属于劣质低价产品，不但市场销售价格低，而且国家还要征收812元/t的消费税，严重影响炼油企业的经济效益。随着炼油技术的进步，炼厂通过油浆精制和掺炼，油浆产量已越来越少。最近两年中石化炼厂油浆销售情况见表1，从表中可以看出，除齐鲁、济南油浆销售比例略有增加以外，其它炼厂油浆销售比例均有减少。2011年长岭油浆销售比例为中石化最高，达到3.13%，2012年长岭通过油浆进焦化掺炼油浆销售比例大幅下降到0.97%，但仍高于总部0.83%的平均水平。长岭在总部效益排名2012年比2011年靠前，与油浆销售大幅下降有一定关系。

表1最近两年中石化主要炼厂油浆销售情况（单位：万t）

2011年

商品总量

燕山分公司 齐鲁分公司 上海高桥 金陵分公司 广州分公司 洛阳分公司 安庆分公司 荆门分公司 九江分公司 武汉分公司 长岭分公司 济南分公司 镇海炼化 石家庄炼化 天津分公司 上海石化 海南炼化 青岛石化 总部

1121.72 1069.53 945.85 1342.71 1034.58 606.15 456.43 471.97 411.24 483.67 559.79 421.44 2114.12 383.34 1324.13 1126.02 802.65 340.78 19336.3

4油浆产量 21.71 4.52 19.43 0.29 0.79 1.98 3.91 3.87 2.45 13.84 17.5 0.45 40.21 6.15 3.91 2.15 23.33 0.37 196.31比例，% 1.94 0.42 2.05 0.02 0.08 0.33 0.86 0.82 0.60 2.86 3.13 0.11 1.90 1.60 0.30 0.19 2.91 0.11 1.00

商品总量 10,84.82 10,28.51 9,96.57 14,21.54 10,52.81 7,45.08 4,01.93 4,54.42 4,93.48 4,12.78 6,79.06 4,17.05 19,14.33 3,91.77 11,13.13 11,42.07 7,75.54 2,89.90 200,81.51

2012年 油浆产量 19.03 5.93 12.14 0.00 0.00 1.16 1.48 3.32 1.03 8.51 6.58 1.68 27.25 5.81 1.86 1.11 17.83 0.39 165.97

比例，% 1.75 0.58 1.22 0.00 0.00 0.16 0.37 0.73 0.21 2.06 0.97 0.40 1.42 1.48 0.17 0.10 2.30 0.13 0.83

2炼厂油浆加工技术

随着炼油技术进步、炼油加工深度的提高以及炼油加工手段的日趋完善，炼厂基本实现了“吃干榨尽”，除油浆外基本不对外销售重油，既是油浆对外销售已越来越少，目前炼厂油浆的加工技术主要有：溶剂萃取分离、油浆减压蒸馏、焦化掺炼、油浆调和等。

2.1溶剂萃取分离

根据脱剂油浆各组分族组成不同和相似相溶原理，采用添加萃取溶剂的方法将澄清油按饱和烃、芳烃、沥青质等进行分离。早在上世纪九十年代国内就有炼厂开始溶剂萃取分离实验，目前凡是有溶剂脱沥青装置的炼厂均走过这一油浆加工路线，如：中国石油锦州石化公司、玉门炼油厂，中国石化武汉分公司、齐鲁分公司、洛阳分公司，济南分公司、扬子石化分公司、荆门分公司、广州分公司、茂名分公司等。常见的溶剂萃取分离有糠醛(或二甲基亚矾、环丁矾、N-甲基-2 吡咯烷酮)单溶剂抽提、双溶剂抽提和超临界溶剂抽提3 种方法。

金陵石化采用糠醛抽提法分离脱剂油浆，抽余油返回催化裂化装置，抽出的芳烃经减压蒸馏后，小于350 ℃的馏分作为强化蒸馏的强化剂，350～490 ℃的馏分用做橡胶软化剂，大于490 ℃的馏分与沥青调和。由于糠醛与油浆的密度差较小，所以分离较难，能耗大。山东广饶石化集团股份公司采用N-甲基-2 吡咯烷酮抽提工艺获得了非常好的效果，产品投入市场后取得很好的经济效益。华东理工大学等单位采以丙烷为溶剂对催化裂化油浆进行溶剂脱沥青实验，实验发现脱沥青油裂化性能差，与VGO比较，其汽油收率低10%，柴油收率高近4%，总液收和转化率均比VGO低18%，实验认为丙烷脱沥青油不宜直接作催化原料。

双溶剂萃取分离方法是将脱剂油浆先经糠醛溶剂萃取，抽余油返回催化裂化装置，抽出油为富芳烃油，在经过第二溶剂抽提后，抽出油芳烃达95 %以上。洛阳石化工程公司炼制所的研究结果表明，与糠醛抽提相比，抽提温度较低(≤100 ℃)，溶剂比小，总溶剂比不大于1.5，抽余油的质量优于相应原油的减压馏分油，是优质的催化裂化原料。但双溶剂抽提只能分离出饱和烃和芳香烃，抽出的重芳烃尚无法分离。目前洛阳石油化工研究院采用双溶剂(主溶剂为糠醛)进行工业生产，取得了成功。中石油兰州研究院等单位进行了双溶剂抽提实验，采用丁烷-糠醛组合工艺，减压渣油中掺入50%的油浆，经丁烷溶剂脱沥青，脱沥青油再通过糠醛精制，实验发现丁烷脱沥青油裂化性能一般，但经过糠醛精制后，其裂化性能明显得到改善。

石油大学王仁安教授等开发了“重质油超临界流体萃取分馏法”，利用溶剂在超临界状态下的溶解度特性，将渣油基本按相对分子质量大小切割成若干窄馏分。其优点在于：低温分离(≤250 ℃)，对重油的拔出率为70 %～90%，各种馏分性质变化规律明显，为后续研究提供了条件。

溶剂抽提只能将重质芳烃从油浆中分离出来，而不能更进一步对重质芳烃进行分离。超临界流体萃取分馏能较好地解决油浆分离问题，但工业应用的成本较高。最理想的组分分离方法应当是考虑油浆综合利用产品的化学性质，将后面的反应或调合与前面的分离进行工艺优化偶合，通过选择反应直接得到目标产品。

2.2油浆减压蒸馏

通常拥有沥青生产的炼厂将催化油浆减压蒸馏，塔顶油作催化原料或调和油组分，塔底油根据生产沥青的质量等级要求，有的直接生产沥青，有的与溶剂脱沥青掺混调沥青，有的进溶剂脱沥青装置后再生产沥青。随着沥青需求的高速增长，国内炼厂基本都有沥青生产，因此。催化油浆减压蒸馏装置多数炼厂都有。

2008年九江分公司投资500万元，通过设备利旧，建成10万t/a 催化油浆减压拔出装置，拔出油回催化裂化装置，塔底油与溶剂脱沥青掺混调沥青。

催化油浆还可作活化剂强化蒸馏。一般认为石油是一种胶体体系，以沥青质为胶核，其周围吸附了胶质和极性组分形成的胶束，分散在油分中形成稳定的胶体体系。人为改变胶体体系性质，进而改变体系的相平衡条件，可望达到提高拔出率的目的。采用FCC 油浆作活化剂强化蒸馏，提高常减压装置轻质油收率和馏分总拔出率，是目前颇受重视的课题。

石油大学的程健等在常压渣油中掺兑一定比例的催化裂化油浆可以提高减压蒸馏拔出率，掺兑5%催化裂化油浆蒸馏，可多获得3%～4%（以常压渣油为准）的馏分油，并使减压渣油的延伸度有一定程度改善。在石油大学胜华炼油厂250 kt/a 常减压蒸馏装置上进行工业试验，实验结果表明：在相同的渣油收率下，掺兑油浆后蒸馏，渣油的针入度增大；对相同针入度的渣油，掺兑油浆后蒸馏，渣油的延伸度增大。认为：常压渣油掺兑FCC 油浆后进行减压蒸馏，不仅可以提高减压蒸馏的拔出率，获得更多的二次加工原料，而且还可以改善渣油的性质。

华东理工大学对马西拉(MAR)、卡宾达(CAR)、马西拉/ 卡宾达(3/ 7)(MCAR)常压渣油减压蒸馏(≤500 °C)进行了研究，发现在FCC 油浆掺入比例为2%时，MAR和MCAR拔出率提高0.5%以上，CAR效果不明显，掺入比例增加，拔出率反而下降，如果将FCC油浆经糠醛精制后再掺入，掺入比例在3%~5%时，MAR、CAR拔出率提高1%以上，尤其是CAR拔出率可提高2%，但MCAR效果不明显。

2.3焦化掺炼

在没有溶剂脱沥青装置或溶剂脱沥青装置负荷没有富余的情况下，通常采取催化油浆进焦化装置。催化油浆进焦化是目前国内炼厂消化油浆的重要工艺路线之一。

2009年大庆石化公司为解决催化油浆的出路问题，提出将催化油浆经净化后掺入120万 t/a 新建延迟焦化装置进行回炼的优化方案。为了确保焦化装置掺炼油浆后能平稳正常运转，大庆石化公司投资150 万元建设了化学沉降设施，采用化学沉降助剂法对催化油浆进行净化，沉降后的油浆利用新增油浆泵和油浆管线按掺炼比例经冷渣管线混合后送至焦化装置再加工；为严格控制油浆掺炼比例和催化油浆中的固体含量，减少油浆掺炼对装置轻收和焦炭质量灰分的影响，抑制催化剂颗粒对管线设备的磨损，增设了流量控制阀门和质量流量计；同时相应调整了焦化的生产操作参数，加强对焦化辐射泵、加热炉炉管等重点部位的实时监控，并对炉管回弯头及加热炉至焦炭塔管线等部位进行测厚监控。通过一段时间运行焦化装置掺炼催化油浆取得成功，装置稳定运行。经标定，在油浆掺炼比例达到6%。每加工1 t 催化油浆可获效益939元，创效达6 000 万元/a。

2009年中石化高桥分公司进行了催化油浆进焦化的工业实验。实验前将160号、161 号催化油浆储存罐的抽出口高度抬高至800 mm，并安装鹤管，降低催化油浆中的固体颗粒对延迟焦化装置的换热器、机泵、控制阀等设备的不利影响，为有利于催化油浆中固体颗粒的沉降，在储存罐条件允许的情况下，尽可能延长催化油浆在储存罐中的沉降时间。同时，催化油浆储存罐每年至少清罐一次，以清除罐底的固体颗粒。在催化油浆输转过程中，由于切换、扫线等工作的影响，管线内的蒸汽冷凝水可能被带入催化油浆储存罐，且由于催化油浆的密度大于1 000 kg/m3，导致催化油浆在储存罐内脱水十分困难，可能影响装置的平稳生产，因此，对扫线蒸汽冷凝水采用管线顶油的方式来保证装置的平稳运行，并建立相应的管理制度。在油浆掺炼5%的情况下，对焦化装置的产品分布和产品质量影响不大，掺炼经济效益非常显著。实验认为催化油浆中含有少量催化剂固体颗粒，且其芳烃含量较高，可能对延迟焦化装置的设备磨损及炉管结焦产生不利影响，因此催化油浆掺炼比例不宜太高。从长周期生产考虑，催化油浆掺炼比例建议控制在8%（质量分数）以下。

中石化安庆分公司1998年开始在焦化装置掺炼油浆，2005年焦化停止油浆掺炼，在焦化装置掺炼油浆方面积累了丰富经验。他们认为：因催化油浆固体颗粒含量较高, 催化油浆在进延迟焦化加工前应进行沉降和过滤处理, 以降低固体颗粒含量；掺炼催化油浆使装置循环比增大，焦炭塔除焦时间延长，装置能耗增加；从产品分布看，焦化柴油收率下降最多，而蜡油、焦炭收率上升较多，装置总液收略有下降，轻油收率下降明显；从产品质量看，焦化蜡油性质因含饱和烃下降、芳烃增加而明显变差；延迟焦化装置掺炼约8% 的催化油浆后，导致分馏塔操作难度加大，影响加热炉辐射进料泵的运行，加快加热炉结焦，不利于装置的长周期生产。随着安庆石化原油加工量的提高，减压渣油产量的增大，延迟焦化装置的加工能力已显不足，为避免掺炼催化油浆对装置操作的影响，确保装置的长周期运行，多加工减压渣油，延迟焦化装置已于2005 年5 月停止掺炼催化油浆。

中石化济南分公司经过对延迟焦化装置以不同比例掺炼催化油浆时产品收率、产品质量、设备损害、经济效益等方面的变化进行分析。认为延迟焦化装置少量掺炼催化油浆尚能处理，但若油浆掺炼比过高，将造成产品汽柴油收率及总液收降低，产品质量变差，并且给安全生产带来压力，综合效益将大大降低，尤其是对装置设备的磨损严重。因此，延迟焦化装置不适宜大比例掺炼催化油浆。若考虑延迟焦化装置原料中掺炼催化油浆，应严格控制掺炼比在20%以下，且催化油浆进延迟焦化装置前需彻底沉降，以尽量脱除油浆中的催化剂固体颗粒及水分，以免对延迟焦化装置的生产造成负面影响。

3建议

3.1建设溶剂脱沥青装置

过去溶剂脱沥青主要处理减压渣油，是为润滑油生产匹配的装置，随着炼厂沥青生产的发展以及对油浆加工利用的越来越重视，溶剂脱沥青装置已不只局限于润滑型炼厂，多数燃料型、化工型炼厂也建有溶剂脱沥青装置。通过溶剂脱沥青装置能够将劣质低价的油浆分离出优质催化原料、杂质含量少的芳烃油以及优质沥青原料。从兄弟企业的经验看，溶剂脱沥青是增加炼厂加工手段、提高产品附加值、工艺技术成熟、投资不大的高效益装置。无论是从油浆的加工，还是从油浆的开发利用生产针状焦等高附加值产品以及沥青产量和质量的提高考虑，建议公司尽快建设溶剂脱沥青装置。

3.2严格控制油浆进焦化掺炼比例

目前炼厂油浆进焦化掺炼比较普遍，但由于油浆进焦化掺炼容易引起设备磨损、炉管结焦、产品分布和质量变差以及装置操作不稳定，一般都严格控制油浆掺炼比例不超过8%，最好控制在5%~6%，同时，尽量降低油浆中固体含量。公司从去年开始油浆进焦化掺炼，一定要吸取兄弟企业的经验，油浆掺炼比例控制在8%内。

参考文献：

1王文智，张立海.延迟焦化装置掺炼催化裂化油浆的技术经济分析[J].中外能源.2007，12（5）：82-85.2杜学贵.掺炼催化油浆对延迟焦化装置生产的影响[J].化学工业与工程技术，2 0 0 6，2 7（2）：4 1-4 3.3赵渊杰 , 王会东 , 关 毅等.减压渣油掺炼催化裂化油浆丁烷脱沥青-糠醛精制组合工艺研究.石油炼制与化 工，2007，38（8）：23-27.4程 健，于桂珍，刘以红，罗运华等.常压渣油掺炼催化裂化油浆提高蒸馏拔出率的研究.石油炼制与化工，1999，30

（8）：34-38.5张兆前，李 正，朱根权，谢朝钢等.催化裂化油浆利用的技术进展.化工进展，2007.26（11）：1559-1563 6刘永红, 王万真, 杨军朝等.催化裂化一溶剂脱沥青组合工艺的应用.石油炼制与化工，2003.34（11）：63-65.