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应用设计

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【典型项目】中石油宁夏石化×和利时,共创国产化大化肥产业数字未来

我国是农业大国,同时也是世界最大的化肥生产国和消费国,但大型氮肥生产技术长期依赖国外引进,宁夏石化年产45万吨合成氨/80万吨尿素大化肥项目是中国石油在国内首套采用全部国产化自主技术建设的工业化生产装置,工艺技术全部实现了国产化,单套生产能力国内最大,打破了国外企业在大化肥行业的技术垄断,是我国化肥工业的一个重要里程碑。

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项目背景

宁夏石化大化肥项目整体自控率较高,由于装置规模大、生产过程工艺复杂,存在多变量、强耦合、大滞后、大惯性、强干扰等过程控制问题,部分关键指标无法实现自动、稳定、精准控制。面临当前各种挑战,宁夏石化作为行业领军企业,亟需应用数字化、智能化手段进一步提升运维水平、降低能耗,走出一条现代工业高质高效发展之路。和利时在化工领域有着完整的自动化及数字化解决方案。

该项目由双方携手,通过对复杂控制单元实施APC先进控制,提升合成氨、尿素生产装置的自动化水平,改善生产过程的动态性能,从而达到增强装置主要过程参数的控制品质、减少关键变量的运行波动幅度、减少能源和设备损耗、节约生产运行成本、最大限度地发挥装置的生产能力、提高产品质量、降低操作强度,创造更多的经济效益,实现装置“安全、稳定、连续、自动、优化”的最终愿景。

项目实施情况

Hia APC(以下简称 APC)先进控制软件是北京和利时工业软件有限公司(以下简称:工软公司)开发的面向工业过程的先进控制软件,专业处理工业过程中多变量、强耦合、大时滞、带约束等复杂的过程控制问题,软件集成多变量预测控制、模糊控制、Smith控制、自适应控制、智能控制等先进控制技术。通过标准的OPC 接口,APC可与DCS系统进行连接,对实际生产过程实施在线优化控制,全面提高装置自动化水平,降低操作强度,减少关键变量的运行波动幅度、能源和设备的损耗,节约生产运行成本,最大限度地发挥装置的生产能力,创造了更多的经济效益,为低碳未来增添强大动力。

APC先进控制系统成功投运后,整体装置运行更加平稳,转化一段炉出口温度、水碳比、氢氮比、合成塔触媒层温度以及尿素装置氨碳比关键工艺参数得到了自动精准控制,标准偏差平均降幅约57%。2022年5月27日,在众多厂区行业专家的见证下,APC控制系统开发项目验收成功并取得优异的投运评价:

1、转化一段炉出口温度APC投用后温度波动范围收紧,控制目标温度降低,优化控制效果明显。

2、水碳比APC投用后比值波动幅度降低26.8%,优化控制效果明显。

3、合成塔一床温度、二床温度APC系统投用后温度波动范围明显收窄,投用后温差降低10℃,优化控制效果明显。

4、尿素氨碳比分析值原来由质检中心取样分析转为软测量,投用后经过与质检中心的取样分析结果对比,基本一致,满足实时控制要求。

5、尿素氨碳比APC控制器以氨碳比软测量值为被控目标,APC系统投用后氨碳比波动范围明显收窄,优化控制效果明显。

项目投运至今,和利时APC先控系统运行稳定、安全可靠,优化控制效果明显,宁夏石化公司对和利时优质的产品技术表示了充分肯定,并对项目团队优良的工作作风、过硬的技术水平给予高度赞扬。

实践磨砺真知,创新引领未来。该项目的成功实施,是宁夏石化全面锚定国际一流目标,贯彻数字化发展理念的最佳落地实践。和利时作为智能制造的赋能者将与更多领域工业用户一起探索独具中国特色的工业新未来!

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王静
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