石油化工过程先进控制和实时优化技术

石油化工过程先进控制和实时优化技术

张少鹏

兄弟科技股份有限公司

摘要：随着石油化工行业日益发展，化工生产自动化控制的技术水平也越来越高，传统的控制策略已不能完全满足生产要求，化工自动化控制正朝着先进控制的方向发展。本文介绍了先进控制技术以及其在石油化工领域的应用，并且针对石油化工自动化的发展前景及发展方向，提出了建议和要求。

关键词：石油化工过程；先进控制技术；现状；发展趋势

引言

随着自动化控制技术的发展，先进过程控制应运而生。先进过程控制（也称先进控制）是具有比常规控制更好的控制效果的控制策略的统称，是提高过程控制质量，解决复杂控制过程问题的理论和技术。它已经成为目前过程控制应用最成功，也最具有前途的控制策略。先进控制内容丰富，涵盖面广，包括自适应控制，鲁棒控制，预测控制，智能控制，非线性控制，最优控制等。

1.先进控制系统的主要特点

1）传统的自动控制是建立在精确的数学模型基础上的，而先进控制的研究对象的模型可以未知或知之甚少，模型的结构和参数在很大的范围内变动，比如工业过程中默写干扰的无法预测，致使无法建立其模型，但先进控制就可以解决这类传统控制无法解决的问题，比如模糊控制。

2）传统的自动控制系统具有控制任务单一性的特点，先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题，如大时滞，多变量耦合，被控变量与控制变量存在着各种约束等，先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制，可使控制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求。

3）传统的控制理论对线性问题有较成熟的理论，而对高度非线性的控制对象的控制效果不好。先进控制为解决这类复杂的非线性问题找到了一个出路，成为这类问题行之有效的途径。

4）与传统自动控制系统相比，先进控制系统具有足够的关于人的控制策略，被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的能力。因此先进控制系统具有变结构的特点，能总体自寻优：具有自适应，自组织，自学习和自协调能力，有补偿及自修复能力和判断决策能力。

5）先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持。由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在计算机控制系统的尚未机实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制策略一起在DCS上实现。后一种方式可有效的增强先进控制的可靠性，可操作性和维护性。

2优化控制技术介绍

优化控制技术分为两层，第一优化层称为在线经济目标优化控制，包括在线优化控制、多变量估计控制和复杂控制，最常用的是多变量估计控制。如前所述，这种控制方法所控制和处理的变量有一定程度的变化，即它们有一定程度的自由，为了实现企业的战略经济目标，必须使用加权平均方法对其进行控制和调整第二层具有永久工艺模型优化控制，即建立永久工艺模型及其优化计算，在模型构建过程中应保证生产情况稳定，从而获得机油对生产参数的有用价值，但实际上， 一个永久性工艺模型的精度要求非常高，数学模型本身具有广泛、粗糙、可变和非线性的特性，其描述本身也难以满足精度要求，更不用说生产过程中出现的错误了。 若要解决此问题，您必须使用线上退货修正模型的装置系数。然后，模型优化计算的结果将传递给多边控制器，并可用作受控参数和操纵参数的基准范围。计算所需的数据必须收集，但必须经过物料平衡、热平衡等过程对于其他数据，例如原材料的组成，必须根据当天的原材料数据收集这些数据。该国目前的情况不利于建立一个永久性流程模型的优化控制，因为尽管该模型的优化效率很高，但它有太多的限制，例如需要APC控制和稳定以及较高的使用成本即使是在国外的发达国家，这种技术的使用也不是很普遍，主要是在催化裂化等关键装置上。对我国来说，建立稳定的流程模型(甚至是更具适应性的动态模型)的优化控制更加困难，石油化工企业更经常地使用动态技术进行当地研究或动态补偿。

3石油化工生产智能化管理模式现状

在全球经济一体化趋势的背景下，技术正在进步。为了在激烈的竞争中占据一席之地，并容纳一批新的大沙潮后的洗牌，大型石油化工企业将寻找提高实力的途径。石油化工生产是一项非常重要的工作，为了提高生产效率和产品质量，许多企业都注重石油化工生产的智能化管理。在石油化工生产中，企业对生产所需的信息和资源进行规划和分类；组织和总结信息，采用信息管理；并进一步提高企业经营管理水平。公司非常重视所有数据和数据集成。为了确保石油化工产品的质量，企业将充分利用这些数据寻找自己的经营模式，进一步提高石油化工企业的生产效率和管理水平，从而提高企业的整体竞争力。在石油化工生产中，公司将结合实际生产情况选择合适的智能生产管理系统，实现供应链、燃气灶、火灾报警、质量分析等的智能化自动化管理。这种管理模式减轻了公司员工的工作量，他们可以更加专注于自己的岗位工作，掌握先进技术，与智能管理合作，监控和控制生产流程。由于石油化工企业在生产中应用了多种先进技术，采用智能管理模式可以实时记录技术应用过程，进行智能产品管理，并对技术应用现状和效果进行综合评估，从而不断提高技术水平和石油化工企业也可以利用智能管理模式及时发现设备泄漏等生产问题，及时解决，避免大规模泄漏和环境污染。加强智能管理模式分析、远程监控和风道管理，及时防火，实现石油化工安全生产。

4简化石油化工企业生产流程

在石油化工企业的生产和经营活动中，化学系统是最密切相关的。对于化学系统，这是一个基于相应的化学工程理论和系统工程知识，结合互联网信息技术计算石油化工企业生产成本和经济效益的系统。该系统的存在不仅有助于更好地将对生产过程的评估纳入石油化工企业，而且大大保证了其经济和技术性质。但现在中国石油化工企业规模扩大，石油化工企业的化学体系将变得更加复杂。在这方面，不仅很难确保该系统的有效运作，而且很可能在运作过程中出现许多问题。因此，石油化工企业可以在此基础上，首先了解中国石油化工发展的实际情况，然后分析未来的发展趋势，并在此基础上，将化工系统工程中包含的技能和理念与节能减排努力有效地结合起来与此同时，化学企业还必须注意简化一定程度的化学系统和生产过程，消除一些不必要的联系，确保生产效率。此外，石油化工企业可以在生产过程中减少化学添加剂和化学反应催化剂的使用。在选择这些化学试剂时，首先要了解相关化学反应的实际使用原理和催化剂的反应效应，然后以此原理为基础选择活性和使用效果相对较高的催化剂，这样不仅企业的生产利润.

5石油化工过程先进控制技术的发展趋势

信息技术的迅速发展大大提高了各部门生产活动的效率。也为石油化工生产提供了有力的技术支持。21世纪初，系统理论和生产工艺技术的发展和一体化，为了更深刻、更广泛地适应生产工艺的特点，开发先进的控制技术和实时优化技术，必将更加人性化和智能化，给企业带来更大的好处。

结束语

总之，对于中国石油化工企业来说，其首要任务是增加节能技术的使用，组织相关人员进一步创新节能技术。创新过程中，石油化工企业要注意合理控制生产设备的规模，然后重视先进的生产过程控制技术，实现真正的节能，同时大力保护资源利用，促进中国的经济社会发展。

参考文献

[1]李长山.石油化工生产过程中的智能化管理模式[J].中华建设,2019(08):90-91.

[2]齐环.石油化工企业节能技术现状及创新发展[J].化工管理,2019(14):59-60.

[3]陈得重.石油化工企业废气处理技术现状和发展动向[J].云南化工,2018,45(01):5-6.

[4]邱实.浅析目前石油化工过程先进控制技术的现状综述与未来的趋势[J].江西建材,2018(05):256+259.

[5]时广超.石油化工过程先进控制技术的现状与发展趋势[J].黑龙江科技信息,2018(13):12.