EcSOS是一款乙烯原料及裂解爐操作優化軟件。乙烯裂解原料復雜多變，生產過程缺乏快速有效的優化手段，導致原料利用率、產物收率及生產成本等無法達到最優。為此，石化院自主開發了工業軟件——EcSOS，填補了該領域國產化軟件的空白。
將分散的數據連通 讓數據創造出新價值
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當前，全球對資源的需求使得石油化工產業發展面臨著前所未有的激烈競爭。通過信息化升級大幅挖掘潛力，迅速提升化工產品競爭力，顯得十分迫切。
蘭州石化橡膠廠丁苯車間工程師李金山從事信息化工作多年，他認為，就我國石油而言，生產裝置已經具有很強的信息化條件和基礎，采集了大量的生產數據。
“但這些數據在應用分析和利用等環節還存在瓶頸。”李金山說，究其原因，是缺乏擁有自主知識產權的分析利用及模擬優化平臺，導致這些分散的數據相互之間不能連通，也就無法通過挖掘數據創造價值。“我們需要能服務于數據應用的工業軟件，才能使數據創造出新的價值。”李金山表示。
工業軟件被形象地稱為生產裝置的“大腦”。工業軟件是對工業生產環節規律的模型化，以支撐和改進生產制造過程。“工業軟件不但可以控制產品生產和設備運行，還可以把產品和設備運行的狀態實時展現出來，通過分析、優化，作用到產品和設備的運行上，設計和計劃環節，實現迭代優化。”石化院大型乙烯裂解爐模擬優化系統項目負責人田亮說。生產過程的優化和穩定控制是保障企業降低運行成本、提高生產效率、打造核心競爭力的前提。“工業軟件是解決上述問題的有效手段。”田亮表示。
當前，乙烯裝置大型化、裂解原料多樣化的趨勢越來越明顯，生產企業往往無法及時掌握原料裂解性能。同時，裂解爐在操作過程中受結焦等實際運行情況的影響，操作狀態不斷變化，傳統的維持全周期裂解條件不變的生產方式不能充分挖掘裂解爐的潛力。
相比傳統的實驗室優化技術和工業爐現場標定方法，計算機模擬技術可以準確、靈活和快速地對乙烯裂解實際生產過程進行優化。然而，國外軟件只能模擬計算，缺乏優化功能，且不能針對國內原料和裝置運行情況作出相應調整，導致國內廠家實際使用效果不佳。
大型乙烯裂解爐模擬優化系統項目利用計算機技術，結合大量的實驗數據和工業爐實際運行情況，自主開發了熱裂解制乙烯原料及裂解爐操作優化軟件EcSOS，實現了在國內復雜多變裂解情況下對裂解爐進行準確、靈活和快速模擬優化的技術突破，可以形成針對性強的個性化裂解爐模擬優化運行方案。
提高資源配置效率 數據驅動產業升級
EcSOS平臺可根據生產需求和市場變化，對原料進行快速模擬評價并獲得最優的裂解操作條件，使得生產過程更柔性、更智能、更集成化，并且能實現知識獲取、規模化利用與傳承的完美融合。
針對乙烯生產的多目標優化技術，可有效解決國內乙烯生產裝置實際生產需求多變的問題。裝置投料前，先將參數輸入軟件，然后經過計算，會自動提交一份優化后的操作方案。按照這個方案組織生產，可以最大限度提升資源的配置效率，使生產過程的降本增效措施落地。
“蒸汽熱裂解制乙烯的生產過程，是所有石油化工生產中流程最長、設備最多、工藝機理最復雜的一環。”蘭州石化公司石化廠生產技術科李國新說，裂解爐是石油化工的龍頭，要想整個裝置達到最優化運行，裂解原料優化和裂解爐運行優化是最基礎和最關鍵的環節。EcSOS的應用使得操作人員在投料前就掌握了原料的裂解性能、最優的操作條件及裂解產物的分布，能夠在不增加大型設備投資成本的基礎上，有效發揮現有生產裝置的運行潛能，促使增產、節能與降耗等目標的順利實現，協助生產企業獲得更高的經濟效益。
“對比國外同類別軟件，EcSOS模擬功能更全，且具有優化功能，更適于國內乙烯企業需求目標多樣化的實際生產情況。”田亮介紹。
EcSOS中乙烯裂解過程的分級模型及算法，更貼近國內實際情況。一套年產100萬噸規模的乙烯裝置，每年需要310萬噸以上的裂解原料。乙烯原料包括從最輕的乙烷、液化氣、拔頭油、石腦油、輕柴油，到末沸點500攝氏度以上的加氫尾油，導致裂解過程極為復雜。針對實際生產中原料復雜多變，EcSOS按原料的不同種類或產地，建立相應的裂解原料數據庫及分子表征模型，實現原料分子水平的精準表達，從而為基于上千個自由基反應的復雜機理模型的模擬過程提供數據支撐。針對氣態原料、液化氣、輕烴、石腦油、輕柴油、加氫尾油等分別優化反應網絡，實現不同原料的分模型模擬計算，極大地提高了裂解產物預測精度，更有助于工廠優化復雜多變的原料。
EcSOS的降維策略和數據反饋系統，可實現求解“快速而不失真”。以蘭州石化公司石化廠乙烯裝置為例，裝置檢修完畢，在石化院科研人員的支持下，從要素指標輸入開始，一般僅用30分鐘左右，EcSOS軟件就能給出了優化后的操作方案。
為“三化”融合奠定基礎 推動中國技術走出去
談到工業軟件的開發難點，田亮認為，工業軟件具有鮮明的行業特色，工業知識是工業軟件的核心，在反復應用中沉淀和積累下來，包含研發、工藝、指標、業務流程、供應鏈等各類知識，沉淀和匯聚了眾多的機理模型和先進算法。
?田亮說，EcSOS填補了該領域國產化軟件的空白，對于工業化、信息化、智能化的“三化”融合起到有力的促進作用，成功實現了乙烯裝置“大腦”的自主可控，為我國乙烯裝置和石化產業數字化升級和智能化建設奠定了基礎。
蘭州理工大學石油化工學院院長李貴賢教授表示，石化院和清華大學研究團隊針對乙烯裂解模擬優化開展了十幾年的研究，在前期大型乙烯成套技術國產開發項目中完成的設計版“石油烴裂解產物預測系統”，解決了國產化乙烯裂解爐設計中的關鍵核心問題。自主開發的全中文版EcSOS生產優化版軟件，對國內乙烯企業的優化運行將會產生及時有效的指導，對提升裝置運行水平、提高企業經濟效益都非常有意義。
目前，這項技術已在蘭州石化和四川石化公司實現工業應用，近5年為企業降本增效顯著，實現了核心技術的國產化，這為乙烯生產過程數字化升級的“石油方案”奠定了技術基礎。
開發工業軟件需要跨學科，工藝、機械、電氣、通信、安全、軟件工程多學科交叉，需要專門的人才。石化院與清華大學強強合作，經過艱苦攻關，不僅取得了技術上的重大突破，實現了乙烯生產工業軟件的自主可控，而且培養了一支高水平、能攻關的科研人才隊伍，為今后我國乙烯生產工業軟件的應用拓展和石化行業工業軟件的開發積累了經驗。
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