工程硕士生开题报告登记表 9页

'.工程硕士生开题报告登记表学号：.姓名：.交大导师：.单位：上海交通大学.企业导师：.单位：.工程领域：.班级：.学院：.开题日期：年月日.上海交通大学研究生院制填表日期：年月日 .学位论文（设计）题目燃料油调合技术优化关键技术研究与应用课题来源及类型上海燃料有限公司应用研究一．课题的意义及国内外现状分析：1．课题研究的意义石油目前是现代工业社会中最重要的原料。绝大多数运输工具都是使用石油来驱动，此外石油还被用来发电，同时它也是化学工业重要的原材料。因此它也被称为“黑色金子”。对于如此重要的资源，如何更好的利用就显得至关重要了。因而石油的炼制工业无论在哪个国家都备受关注。现今石油的炼制工业在我国的国民经济中已占有着举足轻重的地位，是我国以至其他许多国家的支柱性产业之一。在经过四十多年的不断发展后，中国的石油炼制工业已然呈现出规模大型化、技术现代化和品种多样化的特点，石油炼制的生产能力、产品质量和产品品种也正不断地得到提高，得到增长，石油炼制行业更是前景一片光明。然而，出于技术、经济以及炼油装置加工工艺的局限性等因素的综合考虑，各炼油厂所生产出的大部分一次产品油的性能一般都难以直接满足各种客户对各种油品质量的要求，如汽油、柴油、润滑油、燃料油类产品的质量要求等，因而一次产品油又常常被称为半成品油或基础油。在满足产品的质量需求的同时，企业为了降低成本、节约能源、提升效率、优化工艺、提高经济效益，常常需要在一次产品油中加入添加剂，或是通过双组分、多组分半成品油按照不同比例的调合，充分利用不同组分油的物化性质，发挥其各自的在物化性质上的优良性能，相互取长补短，以期产品质量达到用户的要求。由于用户对油品质量要求的不断提高，从而不断推动了油品调合技术的发展，以满足其对成品油的质量要求。所谓的油品调合，就是将物化性质相近的两种或两种以上的石油组分按照一定的比例，通过一定的方法，利用一定的设备，使其达到混合均匀，并充分利用不同组分油的物化性质，发挥其各自的在物化性质上的优良性能，相互取长补短，从而生产出一种新产品油的生产过程。有时在此过程中大多时候还需要加入某些添加剂来改善油品的特定的一些性能。油品调合的优化工作就是要用最少优质的原料、以最短的时间，调出完全合乎质量要求的产品，而且尽可能实现调合一次成功，从而为企业创造出最大的经济效益。油品调合作为炼油厂生产的最后一道工序，是炼油生产中直接与炼油厂经济效益相关的重要环节，是炼油工业综合优化的关键部位，也是企业提高利润的最后一次机会。企业在油品调合过程中，存在调合时间长、质量过剩多、重调率高、能耗高、劳动效率低、罐区容量紧张、市场响应慢等诸多问题。而利用信息化技术，采用油品调合优化系统软件，对油品调合实行优化与控制，可以在凋合出的成品油满足多种质量指标的基础上，减少质量过剩，提高经济效益，缩短调合周期，降低能耗，增强企业的市场竞争能力。2．本课题国内外研究的历史和现状从20世纪70年代起，面对经常变化的原油品质及原油价格，以及不断推出的政府环保法案，国外的一些炼油厂就意识到了优化油品调合的必要性，并且早在20世纪80年代初就开发了最早的离线调合优化系统，用于指导调合操作。如美国的Texaeo炼油厂在20世纪80年代就开发了OMEGA系统,并在20世纪90年代初期 .升级为StarBlend系统。进入20世纪90年代，随着油品性质在线分析技术（主要是近红外分析技术）的日趋成熟，一些控制软件厂商如Honeywell、ABB、SetPont（后来被AspenTech收购）等，纷纷针对在线管道调合开发了各自的调合优化软件包。这些软件包基本上都采用了分级优化的思想，如采取计划优化、离线优化、在线优化、常规控制的结构，如下图。图1调合优化系统结构国外的许多炼油厂也广泛应用了这些调合优化系统，并取得了良好的经济效益。国内在油品调合的离线调合优化方面做了一定的工作，但大多数采用的调合模型简单，精确度不高，国内自主开发的调合优化软件包很少，少数炼油厂引进了国外的调合优化软件，成本较大。油品自动优化调合技术是成品油生产中的关键技术，多年来我国在该领域的研究和应用还处于空白。目前，国内企业多采用人工调合的方法，很难一次性生产出合格汽油，增加了重调率，造成了人力、资源与能耗的大量浪费。油品自动优化调合是我国炼油行业多年来未能解决的技术难题。于08年4月，中国科学院自动化研究所自主研发成功“汽油油品在线优化调合”技术。“汽油油品在线优化调合系统”解决了中国汽油调配行业多年来一直未能解决的技术难题，突破汽油油品性能指标精确控制这一关键技术，实现一次调合成功率百分之百，从而彻底改变和消除了人工调合的缺陷和弊端。该系统在功能和操作上都达到国外同类产品的技术水平，既填补了中国在该领域的技术空白，又打破了欧美国家的技术垄断。中石油大庆石化分公司运行“汽油油品在线优化调合系统”后，年调合汽油一百二十万吨，实现每年两千万元人民币的直接经济效益。大庆石化负责人说，该系统最突出的表现，就是彻底解决人工汽油调合方法一次成功率低和造成很大质量过剩这两大难题。据统计，中国内地现有中等规模炼油厂五十多家，若全部实施“汽油油品在线优化调合系统”，仅汽油生产一项每年将为国家产生直接经济效益几十亿元人民币。可以说在汽油的调合优化领域我国现已暂处国际先进水平。然而，针对燃料油的调合优化，在这一方面仍为空缺。国内外油品调合系统主要包括汽油调合、柴油调合和润滑油调合等，特别是汽油调合如上所述，已有多次成功应用的案例。然而到目前为止，国内外还没有有关燃料油调合信息化建设的报道。究其原因，一是，燃料油的调合组分油要么粘度大于6000，要么只有3，如此差别巨大的组分进行调合所体现出来的强非线性，是汽柴油调合所无法比拟的；二是， .有些企业的燃料油调合组分油全部直接来自于常减压装置，受原油性质的干扰程度远大于汽、柴油组分油，这给调合模型的适应性提出了很高要求。由于燃料油调合的这些强非线性与强干扰性、强运动粘度波动，所以燃料油比其它油品调合难度更大：目前一次调合成功率仅为40％左右。对其调合的优化仍是业界的难点，如果能够攻克这一难关，提高燃料油的一次调合成功率、减少质量过剩、降低能耗，势必会给企业，甚至是整个石油炼制工业带来巨大利益与效益。因此本课题的研究就显得尤为重要了。若课题能取得预期成果，将有助于国内燃料油调合优化技术研究的深入和拓展。同时，能为本企业带来可观的经济效益，提升企业的市场竞争能力。此外，此课题可在业界内提供借鉴和发展，帮助促进整个行业的发展，贯彻了科学发展观和创建节约型社会的国家宗旨。一．课题研究目标、研究内容和拟解决的关键问题1.课题研究目标基于现有的理论技术等，结合公司的实际情况，建立一套实用的、可快速求解的“燃料油调合优化模型”；并对模型实现计算机化，使之成为公司燃料油调合优化的关键技术。帮助公司提高一次调合成功率，降低能耗，减少质量过剩，提高市场竞争力，创造利益。同时响应国家节能减排号召，为保护环境做贡献。2.课题研究内容1)调合优化模型的目标基于对燃料油调合优化技术的研究现状，以优化燃料油调合，提高一次调合成功率、降低能耗、减少质量过剩为目标，得到燃料调合技术的优化模型。2)调合优化模型的约束模型应在一定的约束条件下得到成本最低、成功率最高的调合方案：a)保证一定的产品质量指标包括规定的燃料油的粘度、含硫量、密度、闪点、凝点、残碳、水分、灰分和机械杂质等。b)保证一定的客户要求需根据需要的原料用量，原料成本及客户要求情况和需求量来设计方案。3)调合优化模型的形式模型应与IT充分结合，设计完成后便进入编程开发阶段，最终以软件程序的形式固化并投入使用。4)调合优化模型的算法借鉴国内外对燃料油调合优化的研究与应用，寻找设计适合公司燃料油调合工艺的可快速求解、可扩散的算法，并且算法将覆盖模型的全部Input、Process和Output环节。5)调合优化模型的功能模型运算需要大量的数据，模型将首先引导用户进行数据准备，包括初始的Input：各调合组分的粘度、含硫量、密度、闪点、凝点、残碳、水分、灰分和机械杂质等指标信息；各组分的原料成本信息，然后根据用户对输出 .的结果的指标要求，通过计算得出最优的优化方案。并且在输入足够参数的情况下，模型还可以给出系统的总的运营成本。1.拟解决的关键问题1)各种原料和调合后产品原始数据的积累2)理论计算模型的建立3)实际结果和理论计算之间的校对和修正4)原料成本的采集和计算5)结合成本和成品质量的自动调合系统的建立一．课题的研究方法、设计及试验方案，可行性分析1.课题的研究方法本课题采取理论研究与企业项目同步推进，学术成果与企业运营充分整合的模式。课题研究包含的基本课题研究方法主要有：⑴观察法.⑵调查法.⑶行动研究法.⑷文献法.⑸经验总结法.⑹案例研究法.⑺实验法等等，同时课题也将对与燃料油调合优化较为接近的系统进行研究和借鉴。2.课题设计及试验方案1)前期准备a)制定课题研究目标b)确定课题计划进度2)数据采集a)原料成本b)原料调合后成品数据c)调合过程参数3)数据分析及模型建立a)构思模型逻辑框架b)数据的统计分析c)数据的线性、非线性规划d)研究设计和确定算法4)系统设计a)输入界面b)核心运算系统c)输出界面d)验证功能效果5)系统调试a)结果与理论之间的校对和修正b)用户使用测试6)总结与拓展 .1.可行性分析1)课题研究必要性企业在油品调合过程中，特别是燃料油调合过程中，存在调合时间长、质量过剩多、重调率高、能耗高、劳动效率低、罐区容量紧张、市场响应慢等诸多问题。而利用信息化技术，采用油品调合系统软件，对油品调合实行优化与控制，则可以在调合出的成品油满足多种质量指标的基础上，减少质量过剩，提高经济效益，缩短调合周期，降低能耗，增强企业的市场竞争能力。因此对燃料油调合技术优化的研究迫在眉睫，若课题能取得预期成果，能为企业带来巨大收益的同时，还能降低能耗，减少碳排放，在保护地球环境方面做出一定的贡献。所以无论结果如何，该课题都具有极大的研究必要性。2)技术可行性主要从项目实施的技术角度，合理设计技术方案，并进行比选和评价。各行业不同项目技术可行性的研究内容及深度差别很大。对于工业项目，可行性研究的技术论证应达到能够比较明确地提出设备清单的深度；对于各种非工业项目，技术方案的论证也应达到目前工程方案初步设计的深度，以便与国际惯例接轨。3)财务可行性主要从项目及投资者的角度，设计合理财务方案，从企业理财的角度进行资本预算，评价项目的财务盈利能力，进行投资决策，并从融资主体(企业)的角度评价股东投资收益、现金流量计划及债务清偿能力。4)组织可行性上海交大在该领域的师资力量和学术成果，将为本课题提供有效的指导和巨大的帮助。同时上海交大的丰富学科资源也将为本课题提供一切相关信息及帮助。5)经济可行性从资源配置的角度衡量项目的价值，该研究若能取得预期效果将有效节省大量经济资源，特别是高排碳油品资源的节省，降低了碳排放，以及含硫气体的产生，改善环境，因而是一项贯彻可持续发展基本国策的极有意义的研究。6)社会可行性该研究完全具有社会可行性，其对政治体制、方针政策、经济结构、法律道德、宗教民族、妇女儿童及社会稳定性等不回带来任何影响。一．课题创新本课题是从企业实际情况出发，总结企业在生产过程中的弊端与不足指出，研究解决方法，并最后落实到企业。因此着眼于实际，在燃料油调合优化这块的研究上，国内对此课题中关键技术的研究是少之又少，所以本课题可在一定程度上为燃料油调合优化的关键技术方面的研究提供理论补充和参考。 .一．课题计划进度和预期成果1.课题计划进度Ø2010年9月－2010年10月启动前期准备（目标、计划、调研、前期数据采集等）；Ø2010年11月－2011年2月完成数据采集和处理，以及模型组织形式的设计；研究各类相关软件、模型及算法，从中借鉴、学习；Ø2011年3月－2011年6月建立燃料油调合优化模型；运用IT技术对优化模型进行计算机化；工程硕士论文初稿和修改；Ø2011年7月－2011年9月完成优化模型的计算机程序的开发，并试运行及试验；工程硕士论文定稿和答辩。2.课题预期成果Ø完成课题论文，为模型建立和程序开发提供理论支持；Ø模型的计算机程序开发成功并投入试用。 .课程学习情况已修学位课学分待修学位科课学分已修学位课平均级点已修课程总学分导师意见签名：日期：年月日开题报告专家组意见开题报告时间：参加人数：教师及专家人；研究生人。审查结果：□同意；□不同意。（同意人；不同意人）专家组组长签名：日期：年月日备注 .'