一、技术名称及简介
炼化装置流程模拟在线专家系统
中国炼化装置在精细化运行作优化层面一直蕴藏可观的潜力空间。装置运行的实时监测、精准评估、趋势预测与多维度优化，成为炼化企业降本提质增效的核心抓手。炼油化工流程单纯依靠数据驱动或经验规则难以准确刻画装置的本质行为，只有以严格机理为基础的流程模拟模型，才能从反应、分离、传热、传质等底层层面揭示过程规律，为运行诊断与优化决策提供可信的“计算底座”。机理模型的价值不应止步于设计阶段或离线技术服务场景，只有将其与在线技术深度融合，使模型状态与装置实际工况保持同步，才能将专家的分析能力与优化策略常态化地延伸到企业日常生产之中。流程模拟软件长期以来被国外垄断，随着国际供应链不确定性加剧以及国产流程模拟软件取得实质性突破，将底层引擎切换为国产软件也成为必然趋势。
中国石油石油化工研究院基于催化剂研发与反应单元高精度建模优势，沉淀催化剂与工艺技术服务专家经验，应用在线模拟技术，建立催化裂化装置与加氢类装置在线专家系统，为炼化企业提供催化剂性能监测、设备性能监测、原料性质评估、粗细物料平衡与元素平衡、实际能耗与基准能耗、碳排放计算、腐蚀监测、装置成本与效益分析等功能模块，提供自动生成技术报表、案例分析与在线优化建议功能，以及专家远程巡检与诊断服务。该系统在中国石油2家炼化企业成功应用，直接经济效益均超过500万元/年。自2024年起，石化院逐步将流程模拟模型底层引擎切换为国产软件，炼化装置流程模拟在线专家系统已从根本上解决了核心技术依赖问题，为炼化数字化技术的自主可控与规模化推广奠定了坚实基础，已完成国产化替代并将在其他炼化企业推广应用。
图1 系统总体设计示意图
二、与国内外同类技术对比优势
对比国内外同类技术，本成果具备显著优势：
1.国产流程模拟软件引擎：将流程模拟模型底层引擎切换为国产软件，从根本上解决了核心技术依赖问题，为炼化数字化技术的自主可控与规模化推广奠定了坚实基础；
2.在线流程模拟技术应用：以MES生产运行数据数据驱动稳态模型，建立在线流程模拟模型，逐步形成装置流程模拟孪生模型库；
3.专家知识沉淀：依托研究院多年催化剂与成套技术开发与技术服务经验，总结研究院理论知识与企业专家知识，形成数字化方案，作为功能场景开发基础；
4. 技术服务追踪：同步提供平台功能与专家团队持续技术服务，实现“系统+服务”一体化交付，避免“重建设、轻应用”问题。
三、案例分享
案例一：中国石油东北某炼化企业
2022年3月，渣油加氢脱硫装置专家诊断优化系统在企业上线应用。系统提供技术分析、自动生成技术报表、实用计算工具等支持功能，渣油加氢技术团队提供装置开工与长周期运行技术服务，模拟团队提供建模预测优化服务，保障装置安稳长满优运行，估算经济效益约500万元/年。
图2 炼化装置专家诊断优化系统在中国石油东北某炼化企业应用
案例二：中国石油南方某炼化企业
2024年11月，基于国产流程模拟软件的在线监测专家系统在企业上线应用。系统提供工艺性能监测、设备性能监测、复杂工艺参数计算、粗细物料平衡、元素平衡、实际能耗及基准能耗、成本核算、专家服务、案例分析、自动生成评估报告等系统功能。为同类装置数字化转型提供标杆，社会效益与产业价值突出。
图3 基于国产流程模拟软件的在线监测专家系统在中国石油南方某炼化企业应用
四、关于中国石油石油化工研究院
中国石油石油化工研究院（以下简称石化院）成立于2006年，是中国石油集团炼化领域唯一直属研究院，总部位于北京，下设兰州、大庆2个研究中心。2021年12月，股份公司成立中石油（上海）新材料研究院有限公司，委托石化院管理。全院千余员工，高级职称占比53%，硕士以上学历占49%，先后有42名集团公司高级技术专家，11人享受政府特殊津贴。设立院士工作室2个，设有博士点1个，博 士后科研工作站3个，硕士点7个。
院内设有国家合成橡胶质量监督检验中心等4个国家级技术机构，石油石化污染物控制与处理国家重点实验室（合建），催化裂化催化剂等4个石化行业重点实验室，清洁燃料等5个集团公司重点实验室，聚烯烃催化剂与工艺工程等5个关键领域试验基地，炼化清洁生产中心等6个集团公司级技术机构，编辑出版《合成橡胶工业》和《石化技术与应用》2种国家核心期刊，拥有一流水平的实验设备和科研平台。
石化院拥有包括DCR、ACE、TREF、NMR、24通道催化剂制备装置、透射电子显微镜在内的数千台套先进仪器设备。自主技术覆盖85%炼油过程、65%化工过程，累计开发100余个高附加值化工新产品，新技术推广应用到国内外50余家企业170余套工业装置，有效支撑了炼化转型升级和高质量发展。
石化院实行开放办院，追求合作共赢，愿与国内知名高校和科研院所开展合作研究，与炼化企业和工程设计单位构建技术合作联盟，与重点客户建立产品开发战略联盟，并广泛开展国际交流，积极拓展国际业务，加快推进“世界一流研究院”建设进程。
主要业务领域和技术产品：
催化裂解/裂化技术：催化裂解制低碳烯烃CTP和ECC技术，降烯烃CCOC技术和LBO催化剂，增产丙烯LCC和PCA、多产异构烯烃LDC等6大系列57个牌号催化剂，柴油催化转化DCP技术；
清洁油品技术：汽油加氢脱硫/改质PHG、GDS技术，柴油加氢精制/改质PHF/PHD/PHU系列催化剂，轻汽油醚化LNE、碳四芳构化LAG、清洁船燃MIB、硫酸法超重力烷基化技术；
重质油品加工技术：蜡油加氢裂化PHC系列、柴油加氢裂化系列、渣油加氢PHR系列催化剂，灵活高效分离固化沥青质FERAs技术；
润滑油和石蜡技术：无氯润滑油加氢PIC和PHI系列、石蜡加氢SD/PHF系列催化剂；
裂解馏分系列加氢技术：碳二/碳三/碳四加氢PEC系列、裂解汽油加氢LY系列、中馏分加氢等催化剂；
低碳化工技术：α-烯烃成套生产技术，隔壁精馏干气回收利用PDWC技术，醛加氢VAH催化剂，碳四烃中分离异丁烯LOCHT、高纯异丁烯生产技术；
合成树脂技术：淤浆聚乙烯、气相聚乙烯、液相本体法聚丙烯、茂金属催化剂；
合成橡胶技术：乳聚/溶聚丁苯、环保丁腈、稀土顺丁、丁戊、集成橡胶等生产技术；
共性环保技术：超重力液化气深度脱硫LDS成套技术，烟气/尾气SCR脱硝技术，含烃恶臭气体预处理DMA技术，油田/炼厂污水处理场浮渣处理技术；
分析检测技术：近红外快速评价SNIR技术，重油四组分自动分析SARAlyzer技术；
低碳清洁能源和可再生碳资源技术：氢气制取储运及高效利用、燃料电池及储能、CO2捕集利用、生物质燃料、生物基材料与化学品技术；
新材料技术：高性能合成材料、特种工程塑料、可降解材料、高端碳材料技术
其他技术和服务：工艺工程技术开发、生产装置模拟与优化、产品标准化、质量检测、知识产权与决策支持研究。
五、技术咨询热线
部 门：技术推广服务中心
地 址：北京市昌平区昆仑路7号院，邮编102206
电 话：010-80165267
Email：primarket@petrochina.com.cn
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