脱丙烷塔塔釜采出量从5.49t/h逐步降低至3.69t/h，丙烷回收率提升10%以上，年综合经济效益700万元以上；反应器丙烯收率提升0.1%，蒸汽消耗降低6.5吨/时——盛虹石化PDH装置操作导航项目实现了从“天级监测”到“分钟级监测”的跃迁。霍尼韦尔与盛虹石化联合发布的白皮书，详细拆解了脱丙烷塔数字孪生优化、反应器闭环控制、工艺异常预警三大关键应用场景。
脱丙烷塔数字孪生优化
脱丙烷塔是PDH装置反应器前的重要原料处理单元，主要功能是脱除进料中的碳四及以上组分，保证进反应器的丙烷纯度。传统模式下，脱丙烷塔塔釜缺少在线分析仪，操作人员只能依赖24小时一次的离线化验数据调节塔釜参数，数据滞后性导致大量丙烷原料随塔釜采出作为燃料燃烧，造成原料损失。
项目搭建了基于霍尼韦尔数字孪生技术的高精度工艺数字孪生模型。在线动态模型通过与现场实时数据库连接，同步采集装置运行数据，实时计算塔釜丙烷含量、碳四含量等关键组分数据，实现关键指标从“天级”到“分钟级”的监测。离线稳态模型基于实时运行数据，定时进行优化计算，在满足工艺要求约束下，以塔釜采出量最小化为目标，给出最优操作参数建议。
模型经过大量历史数据验证，与真实工况的匹配度达到95%以上。优化后，塔釜采出量从5.49t/h逐步降低至3.69t/h，丙烷回收率提升10%以上，仅此一项年综合经济效益700万元以上。截至2025年5月，仅一个多月时间里数字孪生模型就为装置实现提质增效144万元。
反应器优化与闭环控制
PDH装置的反应器是整个生产流程的关键单元，其运行状态直接决定了丙烯收率、丙烷单耗和装置的长周期运行能力。传统模式下，反应器的操作优化高度依赖人工经验，随着催化剂性能随运行时间衰减、反应器筛网结焦导致压差升高等动态变化，操作人员难以找到最优平衡点。
项目通过集成UOP反应器性能优化器和UOP工艺计算包，构建了“优化—计算—执行”一体化的反应器闭环优化体系。UOP工艺计算包基于UOP专有工艺机理，实时计算反应器单程转化率、选择性和加热炉炉管最高温度等关键软仪表参数；反应器性能优化器结合装置实际工艺数据和UOP反应器机理模型，根据不同运行阶段给出最优操作参数建议；APC先进控制系统将优化建议值作为控制目标，辅助执行优化操作。
丙烯收率提升0.1%以上，蒸汽消耗降低6.5吨/时，年节约成本超千万元。综合测算，仅L2阶段的主要优化模块，年经济效益超千万元，投资回报周期不到半年。
工艺性能分析与异常预警
传统模式下，PDH装置反应转化率、选择性等关键工艺指标的监测依赖离线分析工具，只能得到每天的平均值，无法实时掌握指标的动态变化。当转化率下降、选择性偏移时，操作人员无法及时发现，工艺异常响应滞后。
项目部署了基于APR/ML技术的反应器工艺性能分析系统。系统基于化工“三传一反”机理公式和装置历史运行数据，建立转化率和选择性的实时计算模型，实现关键指标的分钟级监测。通过多元回归分析和主成分分析技术，挖掘工艺参数与性能指标之间的非线性关系，构建异常预测模型。
当指标超出阈值或呈现异常趋势时，系统自动发出预警，并定位导致异常的前三个主要影响因素，给出根因分析结果和操作建议，实现从“事后处置”到“事前预防”的根本性转变。
操作界面与人机协同
操作导航的操作界面窗口是整个系统的统一人机交互界面，为操作人员提供全视角的装置运行导航。界面整合了装置实时运行参数、工艺数字孪生计算结果、优化操作建议、异常预警信息、工艺KPI指标等核心内容。
五大功能区域：生产模式切换区域（支持高负荷、低单耗、长周期三种模式一键切换）、工艺流程图区域（实时显示运行参数和孪生计算结果）、异常警示区域（黄色叹号标识异常，点击查看详情）、工艺KPI指标区域（实时数值和趋势）、操作建议区域（实时推送可执行操作建议）。
运营模式转变与成果量化
操作导航改变了PDH装置的传统操作模式。自控率接近100%，人工操作频次降幅达50%以上，操作人员从“被数据追着跑”的被动状态转变为“由系统引导操作”的主动状态。操作岗位定编人数减少30%，缩编后装置控制效果反而更好。
年综合经济效益超千万元，投资回报周期不到半年，优于行业平均水平。关键指标包括：脱丙烷塔采出量降低33%、丙烷回收率提升10%、丙烯收率提升0.1%、蒸汽消耗降低6.5吨/时、无效报警大幅减少、平稳工况平均每班工艺报警低于5个。
