400万吨年蜡油加氢裂化装置动态仿真
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水平提出了更高的要求ꎬ 动态仿真培训系统( Ｏｐｅｒａｔｏｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬ ＯＴＳ) 的在员工培训、 装置操作分析和控制系统的
研究起到了重要的作用 [１] ꎮ ＯＴＳ 仿真模拟技术包括 ＤＣＳ 操作
过程、 控制逻辑、 联锁逻辑的动态过程模拟ꎬ 它基于精确的热
动力学方程和传质动力学模型ꎬ 可逼真地模拟工厂的开车、 停
分离出来ꎬ 生成油在分馏塔内进行气液两相充分接触进行热交
换和质量的交换ꎬ 侧线产品有重石脑油、 航煤、 柴油ꎮ 脱丁烷
塔分离出 Ｃ４ 及 Ｃ４ 以下组分ꎬ 石脑油分馏塔对轻、 重石脑油进
行有效分离ꎬ 脱异戊烷塔脱除轻石脑油中异戊烷组分ꎬ 为下游
乙烯裂解装置提高优质原料ꎮ 装置流程示意如图 １ 所示ꎮ
浙江石油化工有限公司 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置由
反应部分、 分馏部分、 低分气脱硫部分、 脱异戊烷部分和公用
工程部分组成ꎬ 采用双剂串联一次通过加氢裂化工艺 [４] ꎬ 是我
国目前规模最大的单段串联一次通过工艺流程装置ꎮ 在反应部
分原料蜡油和氢气混合后经加热后达到反应温度ꎬ 在反应器内
催化剂上进行加氢精制和加氢裂化反应ꎬ 完成蜡油裂化成轻质
ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｒｅｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ: ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅꎬ
ｆｉｅｌｄ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤＣＳ ｔｒａｉｎｅｅ ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｔ ｈａｓ ｆｏｕｒ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ: ｓｔａｒｔ － ｕｐꎬ ｓｈｕｔｄｏｗｎꎬ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｈａｎｄｌｉｎｇ ａｎｄ ＳＩＳ
３
８４２
８５０
６
反应器 Ｒ－１００１ 入口氢
图 ７ ＯＴＳ 评分结果报表
Ｆｉｇ ７ ＯＴＳ ｓｃｏｒｅ ｒｅｓｕｌｔ ｒｅｐｏｒｔ
油比 / ( Ｎｍ３ / ｍ３ )
反应器 Ｒ－１００１ 入口温度 / ℃
３ 仿真结果验证
３６６
３６５ ６ / ３８６ １
１ ６ / ２ １
第三床层入口 / 出口温度 / ℃
以体现ꎬ 如简单控制、 串级控制、 分程控制、 复杂控制等ꎬ 进
行开停车、 变负荷、 事故处理等各种工况的研究ꎮ
图 ４ ＯＴＳ 仿真系统硬件构架
Ｆｉｇ ４ Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ＯＴＳ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
图 ２ Ｄｙｎｓｉｍ 模型部分流程
Ｆｉｇ ２ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｄｙｎｓｉｍ ｍｏｄｅｌ
１３ ８
表 ２ 分馏系统仿真值与设计值对比表
的一种手段ꎮ 成绩通过操作员控制正确的操作顺序和操作参数
控制在合理的范围之内得到ꎮ 如图 ６ 所示ꎬ 本评分系统作为
１３４
２０２１ 年 ３ 月
广 州 化 工
ＯＴＳ 的独立且重要的组成部分ꎬ 以插件形式依附于 Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ 系
统ꎮ 评分系统的运行与否ꎬ 不会对 ＤＣＳ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ 的运行造成
任何影响ꎬ 可通过 “ 导出评分结果” 按钮一键生成评分结果报
表ꎬ 如图 ７ 所示ꎬ 所示ꎬ 将反应系统 Ｒ１００１ 与 Ｒ１００２ 操作参数
仿真值、 分馏系统各侧抽产品仿真值与设计操作参数对比ꎬ 可
以看出 Ｒ１００１、 Ｒ１００２ 仿真参数与工艺设计值偏差均在 ３ ５ ℃
ｔｒａｉｎｉｎｇꎬ ａｎｄ ｃａｎ ｌｏａｄ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ － ｓｔａｔｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌꎬ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｓｔａｂｌｅꎬ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｔｉｍｅｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
以内ꎻ 分馏塔各侧抽温度与设计值偏差 １ ６ ℃ 以内、 抽出量偏
差 １ ９ ｔ / ｈ 以内ꎬ 系统运行至稳态时仿真数据达到了较好的精
度ꎮ 模型动态仿真参数稳定ꎬ 加热炉出口温度做小幅度调整
后ꎬ 反应器出入口温度也随之响应ꎬ 系统控制动态响应及时ꎬ
从而验证了动态模型的正确性、 稳定性ꎬ 实现装置操作参数分
图 １ 蜡油加氢裂化装置流程示意
Ｆｉｇ １ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ＶＧＯ ｕｎｉｃｒａｃｋｉｎｇ ｕｎｉｔ
１ 工艺概述
第一作者: 郭振刚ꎬ 本科ꎬ 工程师ꎬ 主要从事加氢裂化装置工艺技术管理ꎮ
２ 仿真培训系统开发
第 ４９ 卷第 ５ 期
第 ４９ 卷第 ５ 期
２０２１ 年 ３ 月
Ｖｏｌ ４９ Ｎｏ ５
Ｍａｒ ２０２１
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置动态仿真
郭振刚１ ꎬ 邹利妮２
(１ 浙江石油化工有限公司ꎬ 浙江 舟山 ３１６２００ꎻ ２ 圣泰工程软件有限公司ꎬ 北京 １００１２５)
３６４ / ３８４
３６４ ６ / ３８５ ８
０ ６ / １ ８
３６４ / ３８４
第四床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３８４
反应器 Ｒ－１００２ 入口温度 / ℃
３６４
重石脑油
航煤
柴油
抽出温度 / ℃
设计值
仿真值
１６２
１６３ ６
２８７
２８６ ４
２１４
２１５ ０
中段回流温度 / ℃
ＧＵＯ Ｚｈｅｎ －ｇａｎｇ１ ꎬ ＺＯＵ Ｌｉ －ｎｉ２
(１ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６２００ꎻ
２ ＳｉｍＴｅｃｈ ( Ｂｅｉｊｉｎｇ) Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２５ꎬ Ｃｈｉｎａ)
析和控制系统研究ꎮ
表 １ 反应系统仿真值与设计值对比表
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｖａｌｕｅ
参数名称
设计参数
模拟参数
偏差值
反应器 Ｒ－１００１ 进料量 / ( ｔ / ｈ)
５４７
５５０
摘 要: 针对浙石化 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置ꎬ 在仿真培训系统( ＯＴＳ) 中用 Ｄｙｎｓｉｍ 软件搭建动态仿真模型ꎬ 以提高操
作人员的技能素质、 实际操作经验ꎮ 仿真系统设置教员机、 现场站、 ＤＣＳ 学员站三大操作界面ꎬ 具有开工、 停工、 事故处理、 联
锁系统( ＳＩＳ) 培训四大培训功能ꎬ 加载评分系统后操作员仿真培训效果良好ꎮ 通过动态模型的稳态验证ꎬ 模型仿真参数稳定ꎬ 系统
停车操作规程、 仪 表 控 制 逻 辑、 联 锁 控 制 逻 辑、 设 备 数 据 表
等ꎮ 根据 Ｐ＆ＩＤ 图流程建立一个能满足建模范围和内容要求、
能收敛的并达到稳态的 Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型ꎬ 如图 ２、 图 ３ 所
示ꎮ 在 Ｄｙｎｓｉｍ 中建立整个装置的动态模型ꎬ 包括设备、 管道、
阀门ꎬ 由于该装置采用的大量的复杂控制系统ꎬ 模型中都要予
分系统后操作员仿真培训效果良好ꎻ
(２) 通过动态模型的稳态验证ꎬ 模型仿真参数稳定ꎬ 系统
控制动态响应及时ꎬ 实现装置操作参数分析和控制系统研究ꎮ
３６４ ３ / ３８５ ９
３６３ ６
０ ９ / ３ １
０ ３ / １ ９
－０ ４
３６４ / ３７８
３６３ ６ / ３７７ ８
－０ ４ / －０ ２
控制动态响应及时ꎬ 实现装置操作参数分析和控制系统研究ꎮ
关键词: 加氢裂化ꎻ 动态模型ꎻ 过程仿真
中图分类号: ＴＰ３９１
文献标志码: Ａ
文章编号: １００１－９６７７(２０２１)０５－０１３２－０３
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ ４ ０ ＭＭ ＴＰＹ ＶＧＯ Ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ Ｕｎｉｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ４ ０ ＭＭ ＴＰＹ ＶＧＯ ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ ｕｎｉｔ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｄｙｎｓｉｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ( ＯＴＳ) ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｋｉｌｌ ｑｕａｌｉｔｙ
源头ꎬ 通过仿真逻辑模块实现联锁逻辑功能以后ꎬ 计算出联锁
模拟结果ꎬ 再将这个结果返回值仿真设备ꎬ 实现与实际装置一
样的联锁效果ꎮ
２ ２ 仿真系统的搭建
４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置 ＯＴＳ 仿真系统从功能上设置
教员机、 现场站、 ＤＣＳ 学员站三大操作界面ꎬ 具有开工、 停
工、 事故处理、 联锁系统( ＳＩＳ) 培训四大培训功能ꎮ 仿真系统
图 ５ ＯＴＳ 仿真系统关系
Ｆｉｇ ５ ＯＴＳ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
图 ３ Ｐ＆ＩＤ 图部分流程
Ｆｉｇ ３ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ Ｐ＆ＩＤ ｄｉａｇｒａｍ
在 Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型中搭建仿真 ＳＩＳ 模块( 装置安全仪
表系统) ꎬ 把联锁值从仿真装置的实际测量值传送至联锁逻辑
设计值
－
１７２
２０２
１７１ ５
２０３ １
４ 结 论
(１) 针对浙石化 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置ꎬ 建立了
Ｄｙｎｓｉｍ 仿真数学模型ꎬ 搭建动态仿真培训系统ꎬ 该系统的仿
ＤＣＳ 系统与实际使用的 ＤＣＳ 系统在画面一致ꎬ 设置具有开工、
事故处理、 联锁系统培训等功能ꎬ 员工培训实操性强ꎬ 加载评
场手动开关的阀门等供外操进行仿真操作ꎮ ＤＣＳ 学员站提供真
实 ＤＣＳ 界面ꎬ 供内操进行仿真操作ꎬ 同时联锁系统 ( ＳＩＳ) 操作
界面功能也分为教员机站和 ＤＣＳ 学员站实现ꎬ 共完成 ＤＣＳ 操
作画面 ５９ 幅ꎬ 联锁画面 ４８ 幅ꎮ 操作评分是教员在一定的评判
标准下监测、 评估和报告操作员在 ＯＴＳ 培训与考核中操作水平
郭振刚ꎬ 等: ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置动态仿真
１３３
２ １ Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型的搭建
由装置工艺流程知ꎬ 要建立的数学模型涉及反应器、 汽液
分离器、 换热器、 汽提塔、 离心式压缩机等ꎬ 用流程模拟软件
Ｄｙｎｓｉｍ 的模拟仿真ꎬ 建立模拟需要输入数据较详细ꎬ 主要的文
档包括: 工艺流程描述、 ＰＦＤ 图、 Ｐ＆ＩＤ 图、 物料平衡表、 开
ｔｒａｉｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｇｏｏｄ ａｆｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇꎻ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌꎻ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
随着炼油生产装置及设备趋向于大型化、 复杂化、 连续化
以及自动控制水平的提高ꎬ 对生产操作人员的操作能力和技术
第三床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３７８
３６３ ８ / ３７８ ６
－０ ２ / ０ ６
第二床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３７８
反应器 Ｒ－１００２ 出口温度 / ℃
３７７
反应系统压力控制 / ＭＰａ
仿真值
３６４ ９ / ３８７ １
第一床层入口 / 出口温度 / ℃
车、 正常运行和各种事故过程的现象和操作ꎬ 加深员工对装置
操作规程的理解ꎬ 使操作员系统的了解工艺流程和装置ꎬ 帮助
员工积累操作经验、 熟悉工艺、 提高操作 技能ꎬ 是生产装置操
作工培训和工艺方案研究的高效手段 [２] ꎬ ＯＴＳ 仿真模拟培训在
新建装置开车前显得尤为重要 [３] ꎮ
油 [５] ꎮ 在分馏部分反应产物在汽提塔中将溶解的硫化氢和干气
其硬件结构如图 ４ 所示ꎬ 系统关系图如图 ５ 所示ꎮ
图 ６ ＯＴＳ 评分系统的启用界面
Ｆｉｇ ６ Ｅｎａｂｌｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ＯＴＳ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
教员机站可以在培训系统中实现 Ｄｙｎｓｉｍ 模型运行、 暂停、
快门存储、 评分设置等培训功能ꎮ 现场站在模型中提供需要现
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎꎬ ＯＴＳ) 的在员工培训、 装置操作分析和控制系统的
研究起到了重要的作用 [１] ꎮ ＯＴＳ 仿真模拟技术包括 ＤＣＳ 操作
过程、 控制逻辑、 联锁逻辑的动态过程模拟ꎬ 它基于精确的热
动力学方程和传质动力学模型ꎬ 可逼真地模拟工厂的开车、 停
分离出来ꎬ 生成油在分馏塔内进行气液两相充分接触进行热交
换和质量的交换ꎬ 侧线产品有重石脑油、 航煤、 柴油ꎮ 脱丁烷
塔分离出 Ｃ４ 及 Ｃ４ 以下组分ꎬ 石脑油分馏塔对轻、 重石脑油进
行有效分离ꎬ 脱异戊烷塔脱除轻石脑油中异戊烷组分ꎬ 为下游
乙烯裂解装置提高优质原料ꎮ 装置流程示意如图 １ 所示ꎮ
浙江石油化工有限公司 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置由
反应部分、 分馏部分、 低分气脱硫部分、 脱异戊烷部分和公用
工程部分组成ꎬ 采用双剂串联一次通过加氢裂化工艺 [４] ꎬ 是我
国目前规模最大的单段串联一次通过工艺流程装置ꎮ 在反应部
分原料蜡油和氢气混合后经加热后达到反应温度ꎬ 在反应器内
催化剂上进行加氢精制和加氢裂化反应ꎬ 完成蜡油裂化成轻质
ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｒｅｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ: ｉｎｓｔｒｕｃｔｏｒ ｍａｃｈｉｎｅꎬ
ｆｉｅｌｄ ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤＣＳ ｔｒａｉｎｅｅ ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｔ ｈａｓ ｆｏｕｒ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ: ｓｔａｒｔ － ｕｐꎬ ｓｈｕｔｄｏｗｎꎬ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｈａｎｄｌｉｎｇ ａｎｄ ＳＩＳ
３
８４２
８５０
６
反应器 Ｒ－１００１ 入口氢
图 ７ ＯＴＳ 评分结果报表
Ｆｉｇ ７ ＯＴＳ ｓｃｏｒｅ ｒｅｓｕｌｔ ｒｅｐｏｒｔ
油比 / ( Ｎｍ３ / ｍ３ )
反应器 Ｒ－１００１ 入口温度 / ℃
３ 仿真结果验证
３６６
３６５ ６ / ３８６ １
１ ６ / ２ １
第三床层入口 / 出口温度 / ℃
以体现ꎬ 如简单控制、 串级控制、 分程控制、 复杂控制等ꎬ 进
行开停车、 变负荷、 事故处理等各种工况的研究ꎮ
图 ４ ＯＴＳ 仿真系统硬件构架
Ｆｉｇ ４ Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ＯＴＳ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ
图 ２ Ｄｙｎｓｉｍ 模型部分流程
Ｆｉｇ ２ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｄｙｎｓｉｍ ｍｏｄｅｌ
１３ ８
表 ２ 分馏系统仿真值与设计值对比表
的一种手段ꎮ 成绩通过操作员控制正确的操作顺序和操作参数
控制在合理的范围之内得到ꎮ 如图 ６ 所示ꎬ 本评分系统作为
１３４
２０２１ 年 ３ 月
广 州 化 工
ＯＴＳ 的独立且重要的组成部分ꎬ 以插件形式依附于 Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ 系
统ꎮ 评分系统的运行与否ꎬ 不会对 ＤＣＳ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ 的运行造成
任何影响ꎬ 可通过 “ 导出评分结果” 按钮一键生成评分结果报
表ꎬ 如图 ７ 所示ꎬ 所示ꎬ 将反应系统 Ｒ１００１ 与 Ｒ１００２ 操作参数
仿真值、 分馏系统各侧抽产品仿真值与设计操作参数对比ꎬ 可
以看出 Ｒ１００１、 Ｒ１００２ 仿真参数与工艺设计值偏差均在 ３ ５ ℃
ｔｒａｉｎｉｎｇꎬ ａｎｄ ｃａｎ ｌｏａｄ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｔｅａｄｙ － ｓｔａｔｅ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌꎬ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｓｔａｂｌｅꎬ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｔｉｍｅｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
以内ꎻ 分馏塔各侧抽温度与设计值偏差 １ ６ ℃ 以内、 抽出量偏
差 １ ９ ｔ / ｈ 以内ꎬ 系统运行至稳态时仿真数据达到了较好的精
度ꎮ 模型动态仿真参数稳定ꎬ 加热炉出口温度做小幅度调整
后ꎬ 反应器出入口温度也随之响应ꎬ 系统控制动态响应及时ꎬ
从而验证了动态模型的正确性、 稳定性ꎬ 实现装置操作参数分
图 １ 蜡油加氢裂化装置流程示意
Ｆｉｇ １ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ＶＧＯ ｕｎｉｃｒａｃｋｉｎｇ ｕｎｉｔ
１ 工艺概述
第一作者: 郭振刚ꎬ 本科ꎬ 工程师ꎬ 主要从事加氢裂化装置工艺技术管理ꎮ
２ 仿真培训系统开发
第 ４９ 卷第 ５ 期
第 ４９ 卷第 ５ 期
２０２１ 年 ３ 月
Ｖｏｌ ４９ Ｎｏ ５
Ｍａｒ ２０２１
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置动态仿真
郭振刚１ ꎬ 邹利妮２
(１ 浙江石油化工有限公司ꎬ 浙江 舟山 ３１６２００ꎻ ２ 圣泰工程软件有限公司ꎬ 北京 １００１２５)
３６４ / ３８４
３６４ ６ / ３８５ ８
０ ６ / １ ８
３６４ / ３８４
第四床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３８４
反应器 Ｒ－１００２ 入口温度 / ℃
３６４
重石脑油
航煤
柴油
抽出温度 / ℃
设计值
仿真值
１６２
１６３ ６
２８７
２８６ ４
２１４
２１５ ０
中段回流温度 / ℃
ＧＵＯ Ｚｈｅｎ －ｇａｎｇ１ ꎬ ＺＯＵ Ｌｉ －ｎｉ２
(１ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６２００ꎻ
２ ＳｉｍＴｅｃｈ ( Ｂｅｉｊｉｎｇ) Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１２５ꎬ Ｃｈｉｎａ)
析和控制系统研究ꎮ
表 １ 反应系统仿真值与设计值对比表
Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｖａｌｕｅ
参数名称
设计参数
模拟参数
偏差值
反应器 Ｒ－１００１ 进料量 / ( ｔ / ｈ)
５４７
５５０
摘 要: 针对浙石化 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置ꎬ 在仿真培训系统( ＯＴＳ) 中用 Ｄｙｎｓｉｍ 软件搭建动态仿真模型ꎬ 以提高操
作人员的技能素质、 实际操作经验ꎮ 仿真系统设置教员机、 现场站、 ＤＣＳ 学员站三大操作界面ꎬ 具有开工、 停工、 事故处理、 联
锁系统( ＳＩＳ) 培训四大培训功能ꎬ 加载评分系统后操作员仿真培训效果良好ꎮ 通过动态模型的稳态验证ꎬ 模型仿真参数稳定ꎬ 系统
停车操作规程、 仪 表 控 制 逻 辑、 联 锁 控 制 逻 辑、 设 备 数 据 表
等ꎮ 根据 Ｐ＆ＩＤ 图流程建立一个能满足建模范围和内容要求、
能收敛的并达到稳态的 Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型ꎬ 如图 ２、 图 ３ 所
示ꎮ 在 Ｄｙｎｓｉｍ 中建立整个装置的动态模型ꎬ 包括设备、 管道、
阀门ꎬ 由于该装置采用的大量的复杂控制系统ꎬ 模型中都要予
分系统后操作员仿真培训效果良好ꎻ
(２) 通过动态模型的稳态验证ꎬ 模型仿真参数稳定ꎬ 系统
控制动态响应及时ꎬ 实现装置操作参数分析和控制系统研究ꎮ
３６４ ３ / ３８５ ９
３６３ ６
０ ９ / ３ １
０ ３ / １ ９
－０ ４
３６４ / ３７８
３６３ ６ / ３７７ ８
－０ ４ / －０ ２
控制动态响应及时ꎬ 实现装置操作参数分析和控制系统研究ꎮ
关键词: 加氢裂化ꎻ 动态模型ꎻ 过程仿真
中图分类号: ＴＰ３９１
文献标志码: Ａ
文章编号: １００１－９６７７(２０２１)０５－０１３２－０３
Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ａ ４ ０ ＭＭ ＴＰＹ ＶＧＯ Ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ Ｕｎｉｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ４ ０ ＭＭ ＴＰＹ ＶＧＯ ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇ ｕｎｉｔ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙꎬ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｄｙｎｓｉｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ( ＯＴＳ) ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｋｉｌｌ ｑｕａｌｉｔｙ
源头ꎬ 通过仿真逻辑模块实现联锁逻辑功能以后ꎬ 计算出联锁
模拟结果ꎬ 再将这个结果返回值仿真设备ꎬ 实现与实际装置一
样的联锁效果ꎮ
２ ２ 仿真系统的搭建
４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置 ＯＴＳ 仿真系统从功能上设置
教员机、 现场站、 ＤＣＳ 学员站三大操作界面ꎬ 具有开工、 停
工、 事故处理、 联锁系统( ＳＩＳ) 培训四大培训功能ꎮ 仿真系统
图 ５ ＯＴＳ 仿真系统关系
Ｆｉｇ ５ ＯＴＳ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
图 ３ Ｐ＆ＩＤ 图部分流程
Ｆｉｇ ３ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ Ｐ＆ＩＤ ｄｉａｇｒａｍ
在 Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型中搭建仿真 ＳＩＳ 模块( 装置安全仪
表系统) ꎬ 把联锁值从仿真装置的实际测量值传送至联锁逻辑
设计值
－
１７２
２０２
１７１ ５
２０３ １
４ 结 论
(１) 针对浙石化 ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置ꎬ 建立了
Ｄｙｎｓｉｍ 仿真数学模型ꎬ 搭建动态仿真培训系统ꎬ 该系统的仿
ＤＣＳ 系统与实际使用的 ＤＣＳ 系统在画面一致ꎬ 设置具有开工、
事故处理、 联锁系统培训等功能ꎬ 员工培训实操性强ꎬ 加载评
场手动开关的阀门等供外操进行仿真操作ꎮ ＤＣＳ 学员站提供真
实 ＤＣＳ 界面ꎬ 供内操进行仿真操作ꎬ 同时联锁系统 ( ＳＩＳ) 操作
界面功能也分为教员机站和 ＤＣＳ 学员站实现ꎬ 共完成 ＤＣＳ 操
作画面 ５９ 幅ꎬ 联锁画面 ４８ 幅ꎮ 操作评分是教员在一定的评判
标准下监测、 评估和报告操作员在 ＯＴＳ 培训与考核中操作水平
郭振刚ꎬ 等: ４００ 万吨 / 年蜡油加氢裂化装置动态仿真
１３３
２ １ Ｄｙｎｓｉｍ 基本动态模型的搭建
由装置工艺流程知ꎬ 要建立的数学模型涉及反应器、 汽液
分离器、 换热器、 汽提塔、 离心式压缩机等ꎬ 用流程模拟软件
Ｄｙｎｓｉｍ 的模拟仿真ꎬ 建立模拟需要输入数据较详细ꎬ 主要的文
档包括: 工艺流程描述、 ＰＦＤ 图、 Ｐ＆ＩＤ 图、 物料平衡表、 开
ｔｒａｉｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｇｏｏｄ ａｆｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇꎻ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌꎻ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
随着炼油生产装置及设备趋向于大型化、 复杂化、 连续化
以及自动控制水平的提高ꎬ 对生产操作人员的操作能力和技术
第三床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３７８
３６３ ８ / ３７８ ６
－０ ２ / ０ ６
第二床层入口 / 出口温度 / ℃
３６４ / ３７８
反应器 Ｒ－１００２ 出口温度 / ℃
３７７
反应系统压力控制 / ＭＰａ
仿真值
３６４ ９ / ３８７ １
第一床层入口 / 出口温度 / ℃
车、 正常运行和各种事故过程的现象和操作ꎬ 加深员工对装置
操作规程的理解ꎬ 使操作员系统的了解工艺流程和装置ꎬ 帮助
员工积累操作经验、 熟悉工艺、 提高操作 技能ꎬ 是生产装置操
作工培训和工艺方案研究的高效手段 [２] ꎬ ＯＴＳ 仿真模拟培训在
新建装置开车前显得尤为重要 [３] ꎮ
油 [５] ꎮ 在分馏部分反应产物在汽提塔中将溶解的硫化氢和干气
其硬件结构如图 ４ 所示ꎬ 系统关系图如图 ５ 所示ꎮ
图 ６ ＯＴＳ 评分系统的启用界面
Ｆｉｇ ６ Ｅｎａｂｌｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ＯＴＳ ｓｃｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
教员机站可以在培训系统中实现 Ｄｙｎｓｉｍ 模型运行、 暂停、
快门存储、 评分设置等培训功能ꎮ 现场站在模型中提供需要现