石油化工工艺集成设计研究

摘要：在计算机技术飞速发展的背景下，国内工程公司的软硬件配置和信息平台的环境越来越先进，许多数字化设计软件得到了广泛的应用。工程设计集成系统的应用已成为石化工程公司目前必须关注的课题。因此，本文对石化工艺集成设计中的关键问题进行了分析和探讨，研究了工艺集成设计的系统构建。

关键词：石油化工工艺；数字化；集成设计

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，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石油化工工艺集成设计国内发展现状

目前国内已有石化工程公司实现工艺集成，能够最大限度的满足工艺集成设计的要求，并在实际项目中取得了显著的效果。

3.1石油化工工程公司的集成化建设

当前，数字化工厂热度高起，国内主流大工程公司都已开始布局集成设计，工艺集成设计作为集成设计的基础，在行业内，已经进行了很多实践和研究。其中以中国石化集团公司直属的中石化炼化工程（集团）股份有限公司（简称SEG）、中石油寰球工程公司为典型代表，于2013年就开始与软件商合作启动工艺集成设计系统的建设，至今已取得很多成果。并在此基础上，于2018年完成《石油化工工程数字化交付标准》，为行业的数字化、集成化建设提供强有力的技术支撑。

3.2石油化工项目业主的集成化需求

根据《中国制造2025》的精神，中石油、中石化、中化集团等大型国有企业以及以万华集团为代表的国内大型、先进的民营企业都正在积极开展智能工厂的探索与建设工作。其中中石油在信息化建设的指导思想“模拟优化、实时优化、先进控制、报警管理、三维数字化”中明确将三维数字化作为信息化建设的一个规划，坚定不移地推动信息化建设，围绕提高企业经济效益的目标，建设智能化工厂。三维数字化工厂是智能工厂的基础，而工艺集成设计又是数字化工厂的数据基础。因此，工艺集成设计在业主的推动下，有内在的强大动力，也是即将到来的工程设计数字化交付核心一环，是设计发展的必然趋势。。

3.3集成设计典型服务商

目前国内主流的工艺集成技术服务商有鹰图的SPPID、SPF集成设计，AVEVA的IE&D集成设计，西门子的COMOSFEED、PID集成设计，这三家服务商在国内外拥有广泛的用户群和接受度，也有很多的成功案例，在众多数字化工程和数字化工厂建设项目中，被大量推荐和指定。这些供应商的工艺集成技术以数据为核心规则驱动集成设计，内含丰富工程数据库和知识库，依托设计规则和质量检测功能，确保满足工程要求，同时还可以跟三维设计软件集成。以上三款商业化集成软件代表了当今石化行业工艺集成设计的最高技术水平，基本功能差别不大，但细节上和适用性及应用能力存在一些差异。

4石油化工工艺集成设计的发展趋势

在信息化数字化的战略发展方针指导下，工艺设计作为工程数据的创建者，工艺集成设计的实现是不可能缺少的，这对工程公司本身的业务发展也提出了很大的挑战，需要工程公司从工程的源头工艺设计出发，将工艺专业对应的工程资料和数据有条理的收集、组织、校验和管理，实现工厂的工程基础信息数字化。这些成果将作为其它信息化系统的数据参照，解决工厂信息化系统实施过程缺乏基础数据支撑的问题。将工艺资料、设计文件、设计人员、模拟计算和应用软件基于工程数据库和数据流过程集成到平台上，当工艺集成设计系统完成时，整个工厂的数据不再是零散的对象，它将工厂包含的所有设备、管道、仪表数据联通和关联起来，对整个工厂数据可进行整体优化和管理。前端工艺设计将得到极大的优化，实现精确的数据交付，可以有效的提高生产力和设计质量，加快工程实施的速度，缩短建设周期，达到减少成本和运营风险的目的。同时随着石油化工设计行业的深入应用和研究，工艺集成的软件平台得到不断完善和改进，其应用也将会更加广泛。因此，工艺集成设计，是现代化石油化工工程公司发展的必由之路。

5结语

面对时代飞速发展，石油化工工程公司在进步的同时也面临着日益激烈的竞争和技术革新的挑战，集成设计和数字化交付已成为工程设计行业的重要方向。工艺技术先进，技术手段创新，设计质量提升，设计成本下降才能应对更加严峻的市场环境。为了应对挑战，有必要建立工艺集成设计系统，全面整合工艺数据，简化工作流程，准确的配置资源，为工程公司的发展奠定可靠的依据和基础。

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).

[4]彭颖,胡素萍,朱春田,等.ComosFEED在工艺设计中的应用[J].石油化工设计,2011,28(4):29-31.

作者：艾吉文 单位：中科合成油工程股份有限公司