油价持续低迷也能赚钱——看过程优化如何帮助石化企业改善利润

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2017年4月刊，原标题为：改善石化中游过程优化的四种方式

优化过程包括对过程进行再设计和修改，找到潜在的低效性。在提高产量、降低资源消耗的同时，延长工厂寿命、增强性能。

不管是在其自家后院里只有几口钻井的独立页岩气生产商，还是主导市场很多年的油气巨头，持续的油价低迷已经让每个人都动摇了。越来越多的人开始认识到的一件事就是优化所带来的潜在价值。

在卖价接近了运营成本的时候，能够多节省一美元成本的努力也会获得奖励。这不仅对于石油化工上游过程来说是重要的，对于中下游工厂设施来说也有很多的动机来采取这种做法。对于改善利润来说，过程优化是占用资金最少的方法之一，而且对于在长期萧条中很难达成一致的利益相关方和管理层来说也是很理想的做法。

对诸如控制阀这些关键部件进行维护可以对确保过程优化和运行时间做出很大贡献。图片来源：Intech过程自动化

什么是过程优化？

过程优化是对一个生产过程的所有方面进行的系统化改善， 目的是要提高产量、使用更少资源、延长工厂寿命、以及增强性能。由于入口温度、运行温度或反应剂浓度会有少许的变化，要通过整个过程的重新设计来提高利用率和优化产出的实施过程。中游过程优化的实施过程主要包括四个方面：

1.  初始的过程；

2.  过程参数和运行限制条件；

3.  与过程相关的设备、仪表和装置；

4.  执行过程监督和运行任务的人员。

对初始过程进行优化

优化过程包括对过程进行再设计或修改，找到隐藏的效率或整改设计上的低效性。然而大多数的现代工厂和装置几乎不可能出现设计的低效性，有些时候往往是需求变化和扩展这些因素会导致原有系统的效率低下。例如，一个由三台压缩机组成的运行在效率峰值的压缩机站在气量需求明显下降的情况下会发现维护成本上升。操作员重新设计了每台压缩机工作的频次，在低负荷的情况下提高了运行时间，降低了维护成本。

在另一个案例中，一个天然气加工厂的经理重复利用了火炬气，即将其再次引入到发电机组内为工厂的生活区提供电源。减少日常用电量的同时提高了火炬气的利用效率。

优化过程参数和限制条件

在老旧设施上工作的操作员可能会疲于应付各种报警。随着工厂变得老旧，它的仪表精度不准、控制阀和旋转设备磨损、管道腐蚀以及电子设备开始出现故障。对过程参数和限制条件的优化包括了针对工厂的状况所做的对过程进行的分析以及调整参数，来确保最大限度地利用工厂能够提供的条件。管理设备负荷和频次、调整压力、温度、以及重新评估反应剂的量会为改善中游过程输出和可靠性做出很大贡献。一个健康的报警管理系统可以减少操作员的负荷并避免意外的过程故障。

对于煤气加工厂和液化天然气（LNG）生产厂，非常推荐采用这些措施。管线、压缩机站、泵站、罐区以及阀站都可以获得类似的结果。例如，一个特定的收集站的煤气比正常情况下湿度更大，使用腐蚀及减阻反应剂会延长管线寿命。如果站内还有一个分离器或脱硫设备，它们也需要调整参数。

过程中使用的设备、仪表和装置

设备的使用年限也是个问题。时间长了传感器精度不准、控制阀动作僵硬、以及旋转设备磨损。定期对仪表和装置进行调整会对更大的过程产出做出贡献。可以校准变送器、检查控制阀是否受损并且对比例积分微分（PID）参数进行优化调整；其他设备根据需要进行适当的测试和维护。这些行为在任何工厂里都应该是日常维护的一部分，因此进行巧妙的、有效率的维护可以延长设备运行时间。

训练有素的操作员和不会分散注意力的控制室可以确保系统稳定的运行并避免严重的事故发生。

优化人机界面

即使对于最复杂的无人操作的设施，为了可以持续运行也需要一定程度的人工界面。为了对异常情况做出响应并且在情况出现的时候防止严重损伤发生，需要配备一位了解整个过程及其纷繁复杂之处的操作员。除了操作员培训之外，高效的报警优化和有美感的人机界面（HMI）设计可以提高操作员的专注度并减少过劳情况。

在任何工厂或装置中最重要的一个日常费用是维护费用。标准的维护流程需要日常的检查、测量和数据记录。尽管这种维护方式被广泛使用，但是维护人员经常在功能完好的设备上浪费时间，因此不必要地延长了原计划的维护时间。高度准确和精密的数字传感器的出现以及数字化油田的概念已经为优化维护流程和减少日常费用打开了一扇希望之门。

基于实时状况的监控和维护是一个相对较新的领域，对于预测性维护具有巨大潜力。甚至包括远程站在内都已经支持了大规模数据存储的功能，需要做的仅仅是对设备和仪表做一点分析来确定哪些将要发生故障，而哪些不需要任何的维护，其效果是显著减少维护时间和成本。所有装置的故障趋势也有助于设计一个预测性备件清单，减少仓库存储成本和需要花费的更换故障装置的时间。

将这些功能和工业物联网（IIoT）以及云存储结合在一起会增加对这些信息的访问机会，不论是在中心设施里还是远程的装置上。这种对全部中游资产和设施的整体考虑和健康状况及维护报告一起，可以帮助管理者对运行更负责，而高级管理人员会更加关注生产能力。

大部分的优化行动是上面提到的不同优化领域的混合。可以让中游过程优化起作用的是一个经验丰富的专家组成的团队，他们可以处理微小的细节而且在需要的地方提供足够的支持和培训。对于那些没有经验非常丰富的优化团队或者靠自己完成这些任务的最终用户来说，这看起来像是一个让人望而却步的任务，不过有很多系统集成商和原始设备制造商（OEM）在全世界范围内提供这样的服务。

“高度准确和精密的数字传感器的出现以及数字化油田的概念，已经为优化维护流程和减少日常费用打开了一扇希望之门。”