基于石油化工工艺集成设计的技术

　　摘要：上世纪60年代，我国开始研究化工工艺设计与计算机软件技术的结合，信息技术快速发展的今天，计算机从原来的辅助设计发展到可以模拟、计算和绘图的全面辅助设计，推动了我国工业化的快速发展。计算机全面辅助设计，必然导致在工艺设计的各个环节都会使用大量的软件，如果各个环节的软件都独立使用，必定会形成信息孤岛，导致各软件的数据无法方便简捷的共享和传递，很难保持数据的一致性，同时导致大量的重复数据输入工作和数据一致性验证工作，使工艺设计工程师没法把主要精力放在设计的创新上。借助先进的计算机技术，把各个设计阶段应用的软件集成到同一个平台上，并将各个软件的数据以对象的方式保存在同一个数据库中，用以自动生成PFD和相关的文档，保证数据的一致性，极大地提高生产力。

　　关键词：化工工艺设计，工艺集成平台，计算机辅助设计

　　引言

　　目前国内石油化工工艺的设计工作中，工艺专业设计使用到众多的设计软件，如AspenPlus、PRO/II、HYSYS、CHEMCAD、HTRI等,以及各种工艺设备、管线、流体计算软件，软件之间无法自动同步和统一数据源，在设计工作中，工艺人员存在大量的数据重复输入工作。并且数据修改和版本升级时，各设计软件彼此之间数据无法自动更新，对下游专业发送条件、传递数据也容易产生遗漏，造成数据传递错误，降低了设计质量。此外近年来国内外企业对于数字化交付的需求逐渐增大，数字化交付要求工艺数据和P&ID录入集成设计平台，也需要完成工艺设计的集成平台建设。借鉴国际先进的经验，许多国内工程公司工艺专业启动了集成设计，实现数据资源和工作程序的标准化和规范化，并在此基础上，建立和总结专有工艺技术模型，沉淀和积累工程项目经验，逐步建立企业级的工艺数据库和知识库。

　　1、石油化工工艺设计特点

　　石化工程技术复杂，工艺流程长，生产连续性，工程投资大，装置布置紧凑，设备、管道数量多，工艺介质通常都具有易燃易爆、高温高压、有毒有害等危险性。这些特点导致工艺设计处于十分关键的首要地位，将直接影响整个项目的成败。工艺设计是石化工程建设的“龙头”，是项目实施的必要前提。石化工程项目的工艺设计可分为项目前期研究、工艺包设计、基础工程设计、详细工程设计等几个主要阶段，每个阶段之间的连接非常紧密。工艺设计主要内容有计算及确定工艺操作条件，通过物流数据表、工艺流程图(PFD)、工艺管道及仪表流程图(PID)对工艺流程进行说明，给出界区条件，对物料、能量消耗进行平衡，完成设备、仪表、管道等数据表，完成工艺手册以及卫生、安全、环保说明等工作。工艺设计是整个项目的基础，工艺数据是下游专业的设计依据，其设计质量，直接决定整个项目的品质。

　　2、石油化工工艺集成设计的概念和构架

　　在石油化工领域中，工艺集成设计对比传统的设计模式，最核心的内容即为“数字化”和“集成”。数字化含义是从设计工具到管理都采用数字化的方法，集成则建立一个拥有丰富接口的平台，把设计工具软件、图纸、数据表集成起来，与平台的管理和功能模块应用集成，并能够扩展与其他系统的集成。石油化工工艺项目系统集成设计用于工艺专业各设计阶段的数据集成，在完成下游专业数据共享的同时，可以进行文档管理，对设计中的过程文件、条件往来、版次升级及设计变更都可以记录下来，供随时查阅和数据差异的比较。

　　在集成设计平台中，工艺各种软件工具与集成平台无缝对接，可基于该集成平台实现信息导入、资料共享、数据采集、设计输出、信息归档等功能的衔接，完成项目执行全过程的数据管理。工艺集成设计的实质是数据流，要按照实际工艺专业设计工作要求建立数据流向，即每个设计阶段数据都可以自动传递至下一个阶段，下游专业都可以正确地接收工艺专业发布的设计数据，保证数据的正确性和一致性。通过唯一的数据库进行管理，对于数据的更改，系统会直接自动更新所有相关的设计数据，无需人工重复输入，极大的降低了工作量，同时也有效的减少了二次输入有可能带来的人为错误。同时通过集成平台也可生成的所需文档，可供发布，文档与数据共存于一个系统中，之间相互关联，便于管理和查询。

　　3、工艺设计集成平台的系统结构和应有的主要功能

　　3.1提供工艺设计常用软件的接口

　　提供与工艺设计中常用的工艺流程模拟软件的接口，能快速准确的从流程模拟软件获取工艺数据，并能生成对应的设备和物流对象，实现各软件间数据共享和数据传递。设备在获取到从流程模拟软件来的工艺数据后，能将数据自动传递给单体计算软件(如HTRI和HTFS等)进行设备选型计算，在设备选型计算完成后，能自动将选型数据读取回工艺设计集成平台，供出相关文档和传递给接下来的设计阶段使用。

　　3.2具有足够的开放性

　　各企业在长期的积累中都会有自己的设备选型计算软件或EXCEl计算书，工艺设计集成平台需要具有足够的开放性，能够很容易开发接口，用于与企业特有单体计算软件进行数据传递，对EXCEL计算书可以通过拖拽的方式直接交互。

　　3.3工况的导入，分析和比较

　　在工艺设计中，一般会对几种工况进行模拟计算(如初期，末期工况等)，接下来从这些工况里找出经济性和安全性最好的工况进行后续的设计。工艺设计集成平台需要支持导入多种工况的工艺数据，并以对象的方式保存这些数据，同时能够方便快捷准确地分析，对比所有的工况，找出最好的设计数据。

　　3.3数据变更和校审核管理

　　在工艺设计的过程中，在同一或不同的设计阶段会有数据变更，工艺设计集成平台能够方便追踪数据的修改，同时以不同的颜色来显示修改的方式(如：修改，增加或删除等)，并提供版本管理。在工艺设计过程中，对于设计的文档，每个企业都会有自己的校审核程序，工艺设计集成平台能很方便定制本企业的校审核流程工作流，并生成相应的版本，供查阅和参考。

　　3.4石油化工工艺集成设计技术验收

　　石油化工工艺集成系统以工程文档和工程数据为核心，基于对数据库管理系统的应用以及设计工作流，将与石油化工工艺相关的项目数据、项目文档、设计人员，以及应用软件集成于该平台中。在对整套集成设计系统进行验收时，应当着重关注如下几个方面的问题：第一，设计信息应当具备统一管理、统一流转以及统一交付的功能;第二，系统数据应当具有数据源唯一性且数据高度、全面共享性的特点;第三，系统平台应当支持与石油化工工艺相关专业设计常见软件的集成化处理;第四，集成系统应当支持项目复用以及知识库管理功能的实现;第四，集成系统应当具备用户权限分配、石油化工工况管理的应用功能;第五，整套集成化系统工艺设计过程应当具备标准化以及可控性的特点。

　　工艺设计论文投稿刊物：《信息系统工程》为科技类月刊，国内外公开发行，由天津市发展和改革委员会主管、天津市信息中心主办、国家信息中心及各省市信息中心全力支持的国家经济信息系统核心期刊。重点报道我国国民经济和社会信息化建设的方针、政策，交流信息系统建设的规划、方案和成果，介绍信息技术和应用的实例和经验，基本形成了信息技术多层次、多领域、多内容汇集一刊的特点。

　　结束语

　　众所周知，当前石油化工企业所面临的竞争关系不断加剧，石油化工企业正面临着异常严峻的挑战，相应的对石油化工技术的设计要求也不断提高。项目设计时间并不充裕，价值设计费用不断降低，技术设计方面所面临的市场环境更加严酷。为了应对上述挑战，必须构建一套合理且可行的工艺设计集成化系统，全面整合各个工程作业程序，从而为石油化工企业的生存发展提供可靠依据与支持。本文上述分析中基于对石油化工工艺集成设计特点的分析，对石化工艺集成设计技术路线进行概括，最后对石化工艺集成设计中的技术验收要点进行了阐述，望能够引起相关人员的关注与重视。

　　参考文献

　　[1]蒋曼芳.基于石化企业数字化工厂技术研究，[J].信息系统工程,2015.8.20.

　　[2]黄靖丽.三维数字化技术在数字化工厂的应用.中国管理信息化,2018(1).

　　[3]吉利.面对“数字化工厂”工程公司的业务拓展方向[J].信息技术与信息化,2016(8).

　　作者：孙志成

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