达国际先进水平(优化装置实时技术辛烷值)

项目验收意见指出，该项目是具有中国石化自主知识产权的在线实时优化成套软件和技术，可助力实现装置闭环优化和整体效益最优，技术属国内首创，已申请专利和软件著作权各5件，整体技术达到国际先进水平，建议在系统内其他S Zorb装置上进一步推广应用。

为什么S Zorb装置需要在线实时优化（RTO）？

S Zorb（催化汽油吸附脱硫）装置，采用吸附脱硫专利技术，深度脱除汽油中的含硫化合物，是汽油质量升级的关键装置。
由于吸附脱硫反应在氢气环境中进行，原料汽油中的部分烯烃组分会与氢气发生加氢饱和反应，导致精制汽油的辛烷值降低，并增加氢气消耗。

目前，中国石化已建成投产S Zorb装置33套，总加工负荷5200万吨/年左右。
虽然工艺相同，但运行水平参差不齐，目前大部分S Zorb装置精制汽油的研究法辛烷值损失为0.3~2.2个单位，存在较大的优化空间。

以国5标准车用汽油为例，92号车用汽油（辛烷值≥92）与95号车用汽油（辛烷值≥95）的辛烷值相差3个单位，价格相差240元/吨以上，相当于1个单位辛烷值的价值在80元/吨，因此减少汽油深度脱硫过程中的辛烷值损失对提高装置效益具有重要意义。

在S Zorb装置上，创新开发应用RTO技术，可以实时跟踪原料性质、装置操作参数等变化，进一步提升装置运行的平稳性和智能化控制水平，有效减少汽油深度脱硫过程中的辛烷值损失，推动装置生产达到最佳效益操作点。

RTO技术有什么用？

在线实时优化（RTO）技术，是全流程优化控制技术发展到现阶段已成功进行工业应用的先进技术之一，是石化企业实现计划、调度、操作、控制一体化优化的关键环节。
具有以下特点：

●硬件维护频次为0

系统设计合理，系统投运后运行稳定，极大减轻了仪表部门的工作量及工作难度。

●分析频率为1次/分钟

分析数据实时上传DCS系统，指导装置优化操作，并将数据用于建立和校正RTO机理建模。

●实时检测3种物料

在线检测济南炼化1号和2号S Zorb装置的原料及产品。

●采用3通道独立检测方式

避免用单通道分析轮流切换检测3种样品的方式所带来的样品交叉污染风险。

●配置8通道检测仪器

利于后期系统拓展，减少重复投资。

●24小时不间断分析

无须人员值守操作。

●投产仅需60个工作日

60个工作日内即可完成现场吊装、模型建立更新、系统上线到验收的全过程。

●每路样品检测62个项目

包括辛烷值、密度、蒸汽压、馏程和烃类组成等物化性质。

企校协作实现RTO国产化攻关

工业软件已经成为支撑流程制造产业发展和创新的“国之重器”之一，可谓是“工业之魂”。
而长期以来，RTO技术一直被国外垄断。
近年来，考虑到技术成熟度，中国石化在常减压、连续重整、乙烯等装置上均选用了国外RTO技术，在持续应用、推广运维甚至工业安全等方面存在不稳定因素。

为助力摆脱工业先进控制软件“缺芯少魂”的困境，加快RTO关键技术国产替代进程，2019年12月，集团公司决定自主研发国产化RTO技术并在S Zorb装置上应用，“S Zorb装置在线实时优化技术开发与应用”项目入龙“十条龙”科技攻关项目。

项目立项以来，济南炼化、石化盈科、石科院、工程建设公司（SEI）、华东理工大学组建联合攻关团队，以济南炼化S Zorb装置为试点，开发形成国产化在线实时优化成套软件和技术，在保证脱硫（8ppm百万分比浓度）效果且不增加装置能耗剂耗的情况下，辛烷值损失平均值降低0.46个单位，实现装置的精细化控制。
项目于2022年9月上线平稳运行，11月顺利通过系统测试，12月完成项目验收。

石科院依托自身在近红外油品快速评价的多年积累，基于光谱数据库和先进算法自主开发了适用于S Zorb装置物料实时在线分析的多性质分析模型，可在1分钟内完成3股物料的辛烷值、密度、馏程和烃类组成等195个物化性质分析，并将所有检测数据实时在线上传，为RTO智能优化操作提供在线、及时、准确的实时物料性质数据。
相关技术获授权中国发明专利和中国石化专有技术9件。

同时，石科院还自主开发了S Zorb反应-再生机理模型，利用装置数据和实际工况确定模型参数后，可以准确预测脱硫汽油产品的详细烃组成和辛烷值、硫含量等关键性质，相对误差低至1%~4%。

SEI在S Zorb技术开发和推广过程中主要负责工艺与工程技术的开发、工艺包的编制及装置的工程设计。

近年来，SEI配合各企业响应国家快速实现我国汽油质量升级的需求，研究开发出第二代S Zorb工艺与工程技术等，各方面指标大大优于其他同类技术，充分获得了中国石化系统内外各企业的认可，S Zorb技术在短时间得到了广泛的应用。

在S Zorb装置在线实时优化项目中，SEI主要承担或参与了能耗模型的开发、反应-再生机理模型的开发、优化参数和边界的确定等工作。

石化盈科多年来深耕生产装置优化控制技术研究，依托中国石化过程模拟与智能设计重点实验室，在生产装置优化控制技术与软件的自主研发与创新方面，取得了多个方面的突破，打破了国外垄断。

面对信息科技新挑战，为了在短时间内形成国产化RTO技术突破，石化盈科基于国产平台开发S Zorb装置全流程模拟模型，并基于国产先进控制软件开发S Zorb装置先进控制系统。
他们扩充装置底层数据库，建设近红外在线分析系统，将原料与产品信息及时以数字化方式表征，实现了原料及产品汽油涵盖65个指标的在线分析，实现物料信息数字化；与攻关团队联合开发了RTO-PLUS优化平台，依托原料与产品在线分析及过程数据，实现先进控制、在线模拟、再到控制优化的闭环在线实时优化。

作为长期战略合作单位，华东理工大学与中国石化攻关团队联合参与项目研发，主要承担高效优化算法和RTO平台的开发工作。

长期以来，华东理工大学深耕石化工业过程的建模与优化，成功研发了具有自主知识产权的乙烯装置在线实时优化系统，目前该技术已在上海石化成功应用。
基于该校的技术优势及与中石化良好的前期合作基础，中国石化再次与该校携手合作，进行“S Zorb装置在线实时优化技术开发与应用”项目攻关，以实现实时优化工业软件的完全国产化，攻克卡脖子技术难题。
他们将前期积累的RTO平台开发技术进行技术迁移，结合S Zorb装置及在线实时优化系统的特性，最终定制开发适合国内炼化装置的高效优化算法和RTO平台。

济南炼化充分发挥好组长单位的牵头协调作用，和参与单位一起科学制订计划、系统把握节奏、整合资源配置，服务保障各项攻关任务顺利完成。

在线实时优化系统现场工业试验过程中，济南炼化结合装置特点和操作实际，全过程协同配合系统联合调试各项工作，持续优化改进控制回路、变量参数等调节方式，实时分析比对系统推算出的优化值是否精准合理，动态跟踪研判系统执行RTO目标值命令动作情况，使RTO系统更加贴近S Zorb装置实际，能够及时准确收集数据并优化控制到位。

该系统具有实时性强、运行稳定、维护方便等优点，自投用以来，S Zorb装置主要被控参数的波动标准偏差降低40%，在装置能耗剂耗不增加、产品硫含量达标的前提下，辛烷值损失平均降低0.4个单位以上，效益可观，是S Zorb装置高效运行、挖潜增效的有力帮手。

【济南炼化首席专家刘天波】

问：国产化RTO技术和国外技术有什么区别，国产技术的优势是什么？

答：在 S Zorb装置上应用实时优化技术属于国内首创，相较国外RTO软件和技术，该项目采用全平台国产化的稳态优化技术路线，基于自主研发的流程模拟软件构建了装置机理模型。
该软件具备常规石油化工体系模拟计算功能，在物性数据库、二元交互作用参数数据库等方面与国内外知名流程模拟软件差距较小，在特殊工艺计算和塔板水力学等方面具有鲜明特色，更适合国内用户使用习惯。

项目的先进控制系统基于国产化软件构建，具备通用模型预测控制、动态软测量建模、专用智能控制等核心算法与技术，在控制器状态空间模型、控制器协调优化求解方法、软测量建模、子空间辨识算法、控制器自定义功能、测试信号设计、动态快照管理等方面形成了自己的专有技术与特色。

开发的国产化RTO-PLUS在线优化平台，可以兼容多平台流程模拟软件，可以与基于任何技术的先进控制系统进行连接，具备数据提取、装置稳态判定、数据整定、优化计算、执行控制等功能。
但是，相比国外成熟的优化平台如ROMeo，还缺少数据判别、剔除异常数据的功能，后续还需要持续研发改进。

【华东理工大学教授叶贞成】

问：如何使工业软件开发更贴近企业实际？

答：华东理工大学作为国内化工特色鲜明的高等院校，十分注重产学研用并重的教学与科研工作范式，尤其注重校企联合技术攻关与合作，与中国石化、中国石油等国内特大型石化企业保持了长期良好的合作关系。
为了更好地把理论知识转化成解决企业实际问题的可行性技术，科研人员深入工厂了解企业实际需求，与工艺管理和现场操作经验丰富的一线工人进行充分交流，用他们能够听懂的语言进行科学问题提炼与描述，形成具有针对性、能落地、可考核的解决方案，有效消除了企业人员对新技术可行性的疑虑。

特别值得一提的是在项目技术攻关中要全方位了解企业生产中的痛点问题，应用理论知识解决他们的实际需求，大大降低岗位工作人员的劳动强度，尝到新技术带来的甜头，一线专家和操作人员也更愿意分享他们的生产经验和教训，为我们制定可行的解决方案提供了可靠的第一手资料。
双方人员密切配合是技术攻关成功的关键。