智慧化生產助力我國油品質量升級 華理錢鋒院士課題組獲上海市技術發明獎一等獎
2020年05月20日16:34

原標題:智慧化生產助力我國油品質量升級 華理錢鋒院士課題組獲上海市技術發明獎一等獎

去加油站給車加油,工作人員總會問司機:“加幾號油?”92號、95號,不同的汽油標號代表著不同的辛烷值,適用於不同的汽車發動機。汽油是個混合物。生產汽油的原料(工程師們稱之為“組分油”)有不同來源,其組分和各組分的比例不盡相同。那怎樣將不同的組分油調合成加油站里統一標準的汽油呢?

華東理工大學錢鋒院士課題組獲得2019年度上海市技術發明獎一等獎的項目——“油品特性實時表徵與在線調合優化控製技術”,做的就是油品的調合。“油品的調合過程雖然只是物理過程,但調合配方如何確定卻具有很大挑戰。”課題組成員杜文莉老師介紹說。

以汽油為例,多達十數個組分油按照配方混合均勻後才能生產出合格的汽油產品,其辛烷值、硫含量等40多個指標都要達到國家標準。這些指標除了數量多,而且還會相互影響,調了一項可能會引起另外幾項的變動。

傳統調合工藝是按照配方將各組分油在油罐里混合併攪拌,攪拌後取樣檢測各項指標,若不合標準,再重新調。就像炒菜一樣,炒好了嚐一嚐,味道不夠再回鍋。製定配方就是決定調合成功與否的關鍵任務,要靠經驗老道的工程師才行。

越來越高的環保要求導致油品標準升級速度不斷加快,在製定配方時,“老師傅”遇上了新問題,給煉化企業帶來巨大的壓力。傳統的調合方式,在配方製定時依賴人的經驗,不但效率低下,適應快速變化的生產標準能力差,而且造成了巨大的質量過剩和浪費,因此實現油品的低成本質量升級,將配方製定流程自動化、智能化是煉化企業迫切需要解決的問題。

為了應對油品標準的快速升級,煉化企業現在已經普遍採用管道調合工藝,即在管道內對組分油進行混合,並實時檢測油品的屬性,實現了工藝流程的自動化。然而在最關鍵的配方製定任務上,還需要有智能化的方法來增效降本。

管道調合這一過程說起來簡單,真正實現配方製定的自動化、智能化、綠色化還要面對兩個難題。

難題之一是油品化學結構信息的提取,要形成精準的油品特性實時檢測和表徵。難題之二是如何突破生產過程的不確定性、非線性等因素製約,實現油品調合過程的精確刻畫及在線智能優化調控。

華東理工課題組用三項創新打破了國外公司在油品特性實時表徵與在線調合領域的技術壟斷,突破了油品調合非線性模型構建與在線應用的多項技術瓶頸,實現了從原油到成品油調合的系列智能優化調控技術開發與應用,解決了以上兩個難題。

從2007年開始的科技攻關,讓課題組實現了開發高精度、智能化、實用的油品調合效應模型,以及基於調合效應模型的配方在線優化技術、油品調合過程多指標精準控製與工業化系統集成成套技術3項創新。

他們通過對油品檢測數據的大量積累,在僅有10餘個數據樣本的情況下即可開展工程實施,並在此基礎上實現了系統的在線辨識、自主學習和自適應校正。與國外同類技術相比,課題組構建的數學模型結構簡潔,精度高,僅需少量試驗,還可在線自行校正。

應用課題組的技術,能對組分油進行在線檢測與實時表徵,用最佳配方及精準適量加入添加劑,經過一系列智能優化算法的實施應用,實現油品調合過程智能調度執行、加劑精準測控、油品高效混合及調合配方在線智能調控。

舉例來說,成品油的某一指標要求不低於95,如果調到95.2或者95.5就質量過剩了,會增加生產成本。但採用課題組的油品調合技術,能夠有效利用不同價值的組分油,實現質量卡邊,降低成本。運用這一技術,煉化企業還能自動切換生產批次,讓不同牌號油品的生產自動切換。

項目自投用以來,取得了巨大的經濟社會效益,近三年已累計為應用企業新增產值16.51億元、新增利潤12.61億元、新增稅收3.15億元、節支7505萬元。已獲得授權國家發明專利5項,公開及申請國家發明專利12項,登記軟件著作權5項。

除了原油、汽油、柴油、航空煤油及船用燃料油等油品的調合,這項技術還能推廣應用到食用油、煤製油等流程工業生產過程。

生產製造的自動化、智能化、綠色化是製造業的發展方向。錢鋒院士課題組的6位老師和20多名碩士、博士研究生,投入了十多年的時間,在這一領域孜孜不倦地探索,為中國從“製造大國”到“智造強國”的轉變貢獻了自己的力量。

新民晚報記者 張炯強

我要爆料

聯繫電話:021-22899999

新民網新聞未經授權不得轉載

更多新聞