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镇海炼化智能化改造实践

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  围绕石化行业提质增效、转型发展的目标,镇海炼化运用大数据等现代信息技术,建设了以供应链—产业链—价值链协同优化驱动的炼化一体化生产智能制造示范工程,推动生产和经营管理模式变革。
  中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司(镇海炼化)是中国石化智能工厂建设的重点试点单位之一。经过两轮探索和实践,镇海炼化初步呈现出智能工厂的状态。
  中国石化智能工厂建设的框架,基本上包括一个平台、两大支持体系、三条主线、四项能力、五化特征、六个核心业务。智能工厂建设从10年前起步,经历了1.0到2.0的阶段,在工信部的支持和帮助下,取得了一定的成绩。
  围绕石化行业提质增效、转型发展的目标,镇海炼化运用大数据等现代信息技术,建设了以供应链—产业链—价值链协同优化驱动的炼化一体化生产智能制造示范工程,推动生产和经营管理模式变革。主要建设内容集中在以下五点:一是大数据驱动的企业运营智慧决策与管理。建立经营管理辅助决策系统和跨专业、纵向集成的管控一体化管理平台,以及融合知识、模型的企业管控体系。二是分子管理驱动的炼化一体化智能生产管控。实现从原油选择与调合、加工、成品油调合生产链的智能优化管控。三是实现废弃物、污染物和高危化学品的全生命周期足迹跟踪、溯源与调控。四是面向高端制造的工艺流程创新与质量控制。通过装备的高端化改造和工艺流程的优化,研发高端产品,提高具有竞争力的生产能力,并对产品质量进行全生命周期管理,实现向价值链高端跃升。五是面向开放共享的上下游产业链协同优化。镇海炼化智能工厂与宁波化工园区、宁波智慧城市建设相结合形成“三位一体”,进一步拓展和整合供应链、产业链和价值链,促进上下游产业与宁波市临港工业的协同发展。
  生产运行智能化
  2015年3月,镇海炼化RTO系统在乙烯装置的裂解炉、急冷单元投用,乙烯装置实现全流程在线实时闭环优化。RTO相当于APC(先进控制)系统的“先遣兵”,能够实时采集装置运行状况、实时计算装置内各个参数应该达到的最佳点,保障装置按照效益最大化的方式运行。更有意义的是,这标志着先进控制技术从离线优化向在线实时优化迈进。
  生产调度是公司生产经营的大脑,插上信息化的翅膀后,镇海炼化的生产经营如虎添翼。镇海炼化先后对原油进厂、装置生产到产品出厂等建立了调度可视化监控平台,集数据采集、调度监控、生产分析、生产优化和调度指挥于一体,全程监控生产运行,实现事前科学预测、事中动态改进、事后全面分析。
  镇海炼化还对ORION模型升级,完善了包括炼油和化工装置、油品储运的炼化一体化模型,使调度排产计划编制比原来缩短了1.5天。
  生产操作智能化
  镇海炼化在主要生产装置实现了智能巡检,效率提高了四五倍。智能巡检仪自动采集数据,数据输入电脑后可分析归类和保存,应用APC、RTO及OTS等装置在线优化技术,实现生产装置最优运行。操作工在现场也能查询历史记录。生产操作智能化节省了大量人力,以100万吨级乙烯装置为例,装置有17642个仪表數据点,8000余个控制点,而负责整个装置生产运行仅需7名岗位人员。
  聚丙烯新品在试生产过程中,生产数量有限,装置运行时间较短。其中熔融指数这一重要参数,如果采用人工分析,需要两小时才能提供数据,给新品开发带来不便。镇海炼化在两套聚丙烯装置建成时便配置了在线熔融指数仪。在线熔融指数仪每3分钟出一个数据,效率是人工分析的20倍,准确度也达到了化验分析国家标准。
  镇海炼化拥有了LDAR(泄漏检测与维修)两项技术,即红外成像仪查找泄漏点和便携式仪器测定泄漏浓度。LDAR技术通过固定或移动设备检测生产、输送和储存过程中VOC(挥发性有机化合物)的泄漏情况,并对超过一定浓度的泄漏点进行修复。利用先进红外成像检测仪,能快速扫描大片区域,并以视频和图片形式保存检查情况,尤其在高空检查设备时不需要搭架子,提高了检测效率。
  产品物流智能化
  镇海炼化聚烯烃立体库国内超大型全封闭、全自动、无人操作库房。立体库共设有25144个存储货位,存储区面积约8560平方米。但其最具特色的地方不是大,而是库房应用物联网、红外线及机器人技术,实现固体产品包装、仓库管理和无人装车发货。产品托盘上都安装有电子芯片,相当于电子身份证,每一个芯片都有唯一的编码。如果要想了解某个时候生产的某个产品在仓库的哪个位置,轻点鼠标就可以获得相关信息,快速追溯产品的质量和数量。
  镇海炼化以物料、产品和能源资源为纽带,与宁波化工园区企业全面对接产业链,建立商业生态圈,使智能工厂与宁波化工园区、智慧城市建设相结合,形成“三位一体”,促进上下游产业、企业与城市协同发展。
  镇海炼化与周边化工园区、杭州、上海等化工企业物料互供,实现物料信息集成,实现危化品运输监控信息与承运商、地方危化品监管部门共享。
  此外,镇海炼化炼化还试点建设了智能化管道系统,完成了所有长输管线和厂际管线的路由勘测,关键位置拍摄了720°全景影像视频,完成了试点管线三维模型的建立和二维数据的转换。
  资源高效利用 废物零排放
  镇海炼化“智能工厂”项目整体技术在国际上都很过硬,装备与技术的国产化率达到80%以上,主要能耗、排放与产品质量指标、单位加工费用达到国际同类企业或先进水平,生产现场作业的劳动生产率提高20%。智能工厂建设对镇海炼化的发展和经济效益具有良好的持续推动作用。该项目的实施,进一步发挥集成创新的效果,提高了镇海炼化的核心竞争力。
  延迟焦化是镇海炼化绿色生产的一个缩影。过去,延迟焦化在除焦、露天取焦、输送过程中会产生粉尘和异味,镇海炼化围绕安全环保型延迟焦化密闭除焦、输送及存储成套技术展开攻关,建成国内首套全过程清洁生产的延迟焦化密闭除焦系统。
  在这里,没有焦化装置中常见的焦炭粉尘,一切都在密闭的“大房子”里进行。该技术于2016年12月入选中国石化“十条龙”科技项目,具有自动化、智能化和清洁生产等优势,整体达世界领先水平。
  镇海炼化选择先进设计理念、清洁生产工艺和综合利用技术组织生产,建立以“高利用型内部产业链”“废弃物零排放”为构架的内部循环经济模式。它们全采用加氢炼油工艺流程,按原油加工量2200万吨/年计算,每年可减少污水量55万吨。
  内部资源高效利用,产业链延伸亦如此。镇海炼化拆除围墙、走出厂界,做好产品、副产品的互供物料,供应物料达16种,互供企业20多家,产业链和区域环保效益显著。宁波昊德化学工业公司以镇海炼化裂解产品碳四为原料生产高附加值石化产品,而碳四以前多被当作燃料烧掉。
  (本文根据熊晓洋副总经理在2019国家制造强国建设专家论坛(泉州)上的演讲速记稿整理而成。)
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