经过多年的研究和技术储备,我国在单元设备的建模、控制和优化上已经取得了丰富的成果,在一些关键技术上已经达到了国际先进水平。主要包括:原油蒸馏装置的建模和过程优化技术,催化裂化装置的建模和先进控制,聚合过程的建模和过程优化技术,板式精馏塔的非平衡级模型及过程优化等,这些技术基本上覆盖了炼油化工企业的主要生产装置。另外,在裂解炉系统的建模、控制和优化上也已做了大量的前期研究工作,为乙烯生产过程的流程模拟、先进控制和优化上也打下了必要的技术基础。
现在存在的主要问题是:
(1)集成能力差:各模型均为独立开发,在模型和模型之间的数据交换、模型和工业实时数据之间的数据交换上存在着标准不统一的混乱局面。使得各类模型虽然独立在技术上具有先进水平,但尚不具备多装置流程模拟、先进控制和过程优化的条件,在总体上不具有竞争力。
(2)模型通用性差:所开发的模型往往是针对单独的企业的特定装置而开发,而国内的石化企业工艺流程种类多,导致所开发的模型通用性差,推广应用的适应性不强。
(3)产品化能力差:将已有过程模型和优化技术产品化需要大量的资金和人力,一般科研单位虽然具有很强的科研实力,但不具备产品化所需资金;同时将高级的科研人员用于产品化程序的开发工作,是人力资源的巨大浪费;产品化工作需要大量中级技术人员,其工作量是核心技术开发的数倍。
面临的机遇与挑战
目前,流程模拟、先进控制和过程优化技术在我国的发展既面临着前所未有的机遇,主要表现在以下几个方面:
(1)由于国内外市场对
石油化工产品的强烈需求,在今后很长一段时间内,我国仍将加大石油化工工业的发展。据估计,在2000至2010年间,国内汽油、柴油、煤油的需求量/年增长将分别为3~3.9%,3~3.7%,4.5~5.8%;国内市场对乙烯需求也十分旺盛,1990-1997年乙烯需求的平均增长速度为19.3%,是GDP年均增长速度的1.6倍,预计到2010年乙烯年需求量为1700至1800万吨,而国内产量只能达到1000万吨[16]。因此,我国除了新上一批项目之外,还将对大量已有的装置进行技术改造和挖潜增效,这将会给流程模拟、先进控制和过程优化技术的研究与推广应用提供广阔的发展空间。
(2)今后我国在石油化工工业的发展过程中,将不断加强应用基础研究和高新技术的探索性研究与应用,以寻求新的经济增长点。同时,还将加快信息技术在石油化工工业中的应用[8],在此过程中,流程模拟、先进控制和过程优化技术及其产品具有举足轻重的作用。
(3)目前,我国石油化工的大多数装置仍然采用常规的
控制系统,其中90%以上只是采用PID控制,装置的真正潜力没有发挥出来。因此,开发和推广流程模拟、先进控制和过程优化技术十分必要也非常迫切。
(4)经过多年的攻关和不断的技术开发研究,我国在流程模拟、先进控制和过程优化技术方面已有了一定的开发、应用的理论和经验积累,为今后进一步的发展打下了重要的基础。
但是,我们也面临着严峻的挑战:
(1)国外的技术封锁和市场垄断局面对我国自主流程模拟、先进控制和过程优化技术与产品的开发形成了严峻的挑战,这种局面必须引起国家的高度重视,在大力引进国外有关的技术与产品的同时,要给国内相关的研究与开发留出适当的空间,以有利于我国自主流程模拟、先进控制和过程优化技术与产品的开发、应用与推广,只有这样才能最终打破国外产品的市场垄断局面,抑制国外产品奇高的市场垄断价格,从而最终保护我们的国家利益。
(2)目前,我国仍然缺少一支强有力的流程模拟、先进控制和过程优化技术与产品的开发、应用的产业队伍,高级人才流失严重。
(3)由于市场、技术、政策等的变化, 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,如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,在这方面,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,需要进一步加强研究。