石化智能工厂研究与构建

智能工厂作为实现智能制造的重要抓手,为制造企业数字化转型提供了有效途径。文章阐述了国内外石化企业智能工厂建设历程及建设内容,分析国家智能制造能力成熟度评估模型与评估方法,结合石化企业业务特点,进行中国石化行业智能工厂业务环节的能力成熟度评估与能力特征总结。基于对中国石化行业智能工厂的阶段性判断,对下一代石化智能工厂业务特征进行了预测分析,提出了建设思路与重点建设内容,为我国石化智能工厂的建设提供支撑。     

数字孪生技术助力石化智能工厂

数字孪生技术的应用已经在多个领域发挥着越来越重要的作用,我国工业和信息化部《“十四五”智能化制造发展规划》中也强调了数字孪生技术的重要性。本文阐述了数字孪生技术在石油石化行业的应用现状,并介绍了石化智能工厂全生命周期数字孪生平台框架。该框架以工业互联网平台为支撑,以石化企业复杂的工艺与装置为核心,可以提供石化智能工厂的数字化交付、智能建设服务、智能运行模拟以及智能维护等服务。同时,本文还规划了基于数字孪生的智能工厂生产调度可视仿真、基于增强现实的智能工厂设备智能巡检和基于虚拟现实的智能工厂沉浸式培训与安全演习三个应用场景。最后,本文分析了数字孪生技术在石油石化行业的应用挑战与措施,为数字孪生技术在智能工厂应用提供了指导建议。本文的研究成果对于推动数字孪生技术在石油石化行业的应用具有重要意义,同时也为数字孪生技术在智能工厂应用提供了新的思路和方法。     

基于工业互联网的石化行业数字化制造技术体系和发展路径研究

石化行业正通过创新工艺技术与新一代信息通信技术深度融合,发展智能制造,加快向绿色和高质量方向发展。本文首先阐述了石化工业生产的基本特征,提出了石化智能制造“三链”模型,即产品链、资产链和价值链,评价石化企业运营管理水平和数字化水平都需要综合考虑其在“三链”上的表现。然后从流程制造技术、信息通信技术和融合性技术三个方面分析了基于工业互联网的石化行业数字化制造技术体系。再从资产链、产品链、价值链和“数据+平台+应用”模式等方面,阐述了石化智能制造发展路径。最后从支撑体系、供给体系和应用体系三个方面对石化智能制造发展进行了展望。     

石化行业智能工厂场景库构建研究

以石化行业智能工厂建设为载体，针对石化企业资源与能源利用率偏低、高端制造水平亟待提高、安全环境压力大等问题，在对国家及石化行业智能场景建设指南、国内外智能场景发展现状分析的基础上，结合新一代信息技术，提出石化行业智能工厂场景库构建方法，对智能场景进行分类与分级，对场景模板进行设计与编制，对场景内容进行汇总与筛选。加快智能场景的沉淀、复制与推广，为石化行业智能化高质量发展提供支撑。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

基于催化剂粒度分布分析催化裂化装置催化剂跑损的原因

针对某催化裂化装置出现催化剂跑损故障，现场对三级旋风分离器入口进行采样，通过对跑损催化剂进行颗粒粒度分布和扫描电镜分析，探讨催化剂跑损的原因。结果表明，跑损催化剂的粒度分布曲线呈现多峰分布，其中峰值对应的粒径分别为0.8，9，30 μm。造成这种现象的原因，一方面是由于跑损催化剂中存在较严重的摩擦磨损颗粒和冲击破碎颗粒，形成了前2个较小粒径的峰值；另一方面则是由于旋风分离器的分离效率下降，使得跑损催化剂的中位粒径偏高形成了较大粒径的峰值。     

催化裂化装置立管输送催化剂异常原因分析

催化裂化装置立管用于再生器和沉降器之间、两段再生器之间输送催化剂的操作。立管中催化剂的流态特性与流动稳定性直接影响到催化裂化装置的催化剂循环。现场发生的立管输送催化剂异常的故障有多种形式,主要表现在输送催化剂的能力下降或输送催化剂质量流率的波动变化。通过对现场催化裂化装置立管输送催化剂的问题分析,将故障原因归结为立管内流态转变、斜管内流态转变、立管入口进料不畅、出口排料阻碍、松动风设计缺陷、负压差过大等,并以此探讨进行改造的措施。这些分析结果有助于解决目前存在的立管输送催化剂不畅的问题。     

组合约束型出口提升管系统压力分布及压力平衡分析

在一套冷态的组合约束型出口提升管装置上,对提升管压降及系统压力分布进行了实验研究,通过推动力与阻力分析建立了系统压力平衡方程。结果表明,提升管压降轴向呈两端大中间小的C型分布特征,对应轴向由下至上可分为加速区、充分发展区和约束区。系统压力平衡主要受上部床层内颗粒静床高度、莲蓬头式分布器下方床层密相高度、循环管总高度及循环管中密相与稀相高度比值、蝶阀压降、提升管压降及莲蓬头式分布器压降等的影响,通过调节蝶阀压降可以实现组合约束型出口提升管在较宽范围内的操作。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。