在线分析仪器在厂级实时优化和先进过程控制中的应用
石化生产装置中在线分析仪表的选择与应用
石化生产装置中在线分析仪表的选择与应用摘要：在线分析仪表在石油化工企业生产装置的生产过程中发挥着重要的作用，在线分析仪表实现了实时分析和提高了数据分析的及时准确性，在一定程度上节约了化工生产过程的生产成本，进一步提高了化工产品的质量和转化率，并有效地避免分析样品对环境造成的污染。
因此，本文主要围绕石油化工生产装置中在线分析仪表的选择及应用分析，以提高石油化工在线分析仪表的测量准确性。
关键词：在线分析仪表；样品处理；选择；自动采样前言在石油化工生产过程中应用的在线分析仪表又称之为过程分析仪表，具体指的是在工业生产环节或是其他源流体现场进行安装的能够自动连续测量被测介质的组成或是物理参数的仪器。
一般来说都是采取现场安装的方式来进行在线分析仪表安装，自动采样、预处理、自动分析、处理与传输信号，可以实时监测生产环节中的生产工艺介质，同时通过DCS进行控制来完成调节，确保工艺达到相应标准要求。
采样系统运行的高效性是在线分析仪表的重点，其中在进行采样系统设计中，需要注重关注分析仪的选用、使用与测量对象，所以做好在线分析仪表的选择与应用尤为关键。
1石油化工生产装置中在线分析仪表的组成通常线测量系统主要由预处理装置和样品在线分析两大系统共同组成，且为了有效地确保在线分析仪表测量及控制的准确性，一般需要在取样点或独立保护装置中放置在线分析仪表。
另外，为了有效地保证样品得以从管道设置内部提取并对其进行有效分析，需将自带切断阀的探头设计到取样装置内。
同时，对于样品的初级处理来讲，通常可以利用前级预处理装置来完成，而后续处理则需要利用预处理装置来完成，且还具备样品分配和流路切换等性能，进而使在线分析仪表更好地达到样品温度和净化等相关参数方面的实际需要。
此外，DCS控制系统可以对电缆远传送来的相关信息电信号进行接收，进而得以及时有效地结合相关数据信息去调整和控制相关工艺及流程。
2常用在线分析仪表的选择及其分类一般来讲，在监测变换气、水煤气还有合成气等气体时均可以应用气相色谱分析仪来进行，但如果对其数据进行判断后不能满足相应的工艺流程时，应当及时禁止进行下一道工序。
在线分析仪简介(刘启元)
在线分析仪简介在线分析仪，即跨带式CBX中子激活瞬发γ—射线活化分析设备，在1983年研发成功，2003年开始在中国水泥工业中使用，由于它性能可靠、优点突出，已得到令人满意的效果，使用范围正在稳步扩大。
现介绍如下：1．结构简介本设备是一个可露天设臵的龙门式设备，横跨在需要测定物料化学成分的带式输送机上，主要结构为：1.1 壳体：为龙门式隧道状，为内部设备挡雨，故本设备可以露天放臵。
1.2 中子源：放臵在回程胶带之上的承载物料胶带的下方。
1.3 探测器：设臵在承载物料胶带之上的门形框架上梁的底部。
1.4 处理器：可以与龙门框架分离，设臵在建筑物的室内。
1.5 配料微机：一般放在中控室。
2．工作原理2．1 中子源中有重量不低于38μg的锕系元素锎，元素符号Cf，常见的锎原子量251，半衰期900年，但其同位素252Cf，半衰期为2.64年，我们在线分析仪使用的是同位素252Cf。
它能自发裂变，产生中子，可作高通量中子源，但在操作巡检人员活动范围，这射线对人体是安全的。
这中子源产生的中子流可以穿透皮带和500~800mm厚块状物料层。
热中子轰击被测物料，被测物料原子核吸收中子后，处于不稳定状态，瞬发出γ射线。
不同元素在γ射线能谱上有着不同的位臵，如Ca为4.42MeV和6.42MeV；Si为3.70MeV和4.9MeV，而脉冲值表现其相对含量。
用这一原理，该分析仪可测物料CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，MgO，K2O，Na2O，SO3，Cl-，MnO2，TiO2等化学成分。
2.2 探测器即内有碘化钠的闪光探测器，设臵在载料皮带上方，可以收集物料产生的γ射线，光脉动能谱，并传递到处理器。
2.3 处理器：对收集到的γ—射线光脉冲能谱进行放大，并用计算机进行识别、统计、积分计算，与标准模块对比、修正。
最后用数字显示被测物料各种元素及氧化物含量的质量百分比。
整个过程只需1/100秒的时间。
反应非常迅速，并及时反馈给配料微机，也可以同时将各种原料化学成分含量的结果一分钟更新一次显示画面，显示在屏幕上。
智能煤质在线分析系统在电厂的应用
智能煤质在线分析系统在电厂的应用摘要：随着电力行业的迅速发展，确保电厂使用的煤质达到一定的标准变得尤为重要。
智能煤质在线分析系统作为一种先进的技术手段，为电厂提供了实时、准确的煤质数据，帮助电厂优化运营策略，提高电能转化效率并确保环境友好的排放。
本文首先介绍了智能煤质在线分析系统的基本原理、主要设备及其技术特点。
随后，探讨了该系统在电厂的实际应用及其所带来的效益。
通过深入研究，得出智能煤质在线分析系统对于现代电厂运营的重要性。
关键词：智能煤质分析，在线监测，电厂，优化运营，环境友好。
前言：电力是现代社会的重要支柱，而煤炭作为主要的电力生产燃料，在电力生产中占有不可替代的地位。
然而，由于煤炭来源的多样性和煤矿的不同矿化程度，煤质存在很大的差异。
这种差异直接影响到电厂的运营效率、设备的寿命以及环境排放。
因此，对煤质进行实时、准确的在线分析成为了电厂优化运营的关键。
随着技术的进步，智能煤质在线分析系统逐渐崭露头角，为电厂提供了一个高效、准确的煤质监测手段。
本文旨在深入探讨这一系统的技术原理、应用及其在电厂中的实际效益。
一、技术介绍在近年来的技术发展中，智能煤质在线分析系统逐渐受到了电厂和相关行业的广泛关注。
这种系统主要利用现代传感技术和数据分析方法，对进入电厂的煤质进行实时监测和分析，从而为电厂提供更为精准的煤质数据。
这一技术的出现和应用，标志着电厂从传统的离线手工检测转向了现代的在线自动化检测。
1.1 智能煤质在线分析系统的基本原理随着传感技术和计算机技术的发展，智能煤质在线分析系统得以实现。
该系统主要基于光谱学、射线技术和微波技术，通过对煤炭的物理和化学性质进行实时监测，从而获得煤质的关键指标。
煤炭作为一种复杂的碳水化合物，其内部包含多种元素和有机物。
通过光谱学技术，可以对煤炭中的不同元素进行精确的定量分析，例如碳、氢、氧和硫等元素的含量。
此外，射线技术可以用来检测煤炭中的矿物杂质，如硫、磷和灰分等。
在线诊断技术在工业制造中的应用
在线诊断技术在工业制造中的应用随着科技的发展，人们的工作、生活方式也在不断变化。
现在，许多传统的工业制造过程都在逐渐向数字化、智能化发展。
为了提高工业制造的效率、减少成本、保证产品的质量和可靠性，越来越多的制造企业开始采用在线诊断技术。
在线诊断技术是指将传感器、计算机、数学模型等先进技术应用到工业制造中，实现生产过程的自动监测、故障诊断、预测分析等功能。
比传统的生产方式，在线诊断技术能够大大提高产品质量，减少成本，在一定程度上替代了传统的人工质检、故障排查等环节。
一、在线诊断技术的基本原理在工业制造过程中，传感器可以实时地获取各种物理量、电气量、光学量、声学量等信息，并将其转化为电信号输出。
计算机通过对传感器输出信息进行处理、分析、处理，可以构建出数字化的生产过程模型。
模型可以与实时采集的生产数据进行比较，以判断生产过程是否正常，是否存在异常，是否需要采取措施进行纠正。
在线诊断技术的基本原理是先将生产过程的数据进行采集和存储，然后再将其进行处理和分析，最终输出诊断结果。
在线诊断技术可以采用人工智能、模糊数学、神经网络等方法，对生产过程中采集的数据进行预测建模和精细化分析。
二、在线诊断技术的应用场景1. 制造业在线诊断技术在制造业中的应用非常广泛。
例如，在汽车制造过程中，传感器可以实时获取机器传动部分的摩擦、温度、震动等数据，通过在线诊断可以及时发现轴承断裂、传动带磨损等问题，并进行修复。
2. 能源生产在线诊断技术在能源生产领域也具有重要的应用价值。
例如，在风电场中，传感器可以实时获取风速、风向、机组振动等数据，通过在线诊断可以及时发现机组故障，并进行维修。
3. 医疗领域在线诊断技术在医疗领域也有非常广泛的应用场景。
例如，在医院的手术室中，通过患者的生命体征监测系统，医生可以及时了解患者的呼吸、心率等数据，为手术提供重要参考。
三、在线诊断技术的优势在线诊断技术具有以下几个优势：1. 提高生产效率在线诊断技术可以实现生产过程的自动监测、预测分析、纠错等功能，从而提高生产效率，减少生产成本。
在线分析仪表的应用与管理
在线分析仪表的应用与管理【摘要】在线分析仪表在工业生产中起着至关重要的作用，能够实时监测生产过程中的关键参数，保障产品质量和生产效率。
本文将介绍在线分析仪表的原理及分类，包括传感器技术和数据处理方法。
还将探讨在线分析仪表的安装与维护，以确保仪表的正常运行。
在数据分析与优化方面，将介绍如何利用在线分析仪表的数据进行生产过程的优化和改进。
将提出在线分析仪表的管理策略，包括定期维护和校准，以及数据安全和隐私保护等方面的管理措施。
通过本文的学习，读者将更深入地了解在线分析仪表在工业生产中的应用与管理，并能够更好地利用在线分析仪表提高生产效率和产品质量。
【关键词】在线分析仪表、应用、管理、工业生产、重要性、原理、分类、安装、维护、数据分析、优化、管理策略、总结1. 引言1.1 在线分析仪表的应用与管理概述在线分析仪表是工业生产过程中非常重要的工具之一，其应用与管理对于保障生产质量、提高生产效率具有至关重要的作用。
在线分析仪表可以实时监测生产过程中的各项参数，帮助企业及时发现问题并采取相应措施，确保生产过程稳定运行。
在当今竞争激烈的市场环境中，企业需要不断提升生产效率和产品质量以保持竞争力。
在线分析仪表能够帮助企业实现精益生产，优化生产流程，提高产品质量，降低生产成本。
通过对生产过程中的关键参数进行实时监测和分析，企业可以及时发现问题并加以解决，从而提高生产效率和降低生产风险。
在线分析仪表的应用也为企业提供了丰富的数据分析与管理手段。
通过对在线分析仪表所采集的数据进行深入分析和优化，企业可以更好地了解生产过程中的规律和问题，为生产决策提供科学依据。
对在线分析仪表的应用与管理具有重要意义，可以帮助企业提升生产效率、产品质量和竞争力，实现可持续发展。
2. 正文2.1 在线分析仪表在工业生产中的重要性在线分析仪表可以帮助企业实现生产过程的实时监测和控制。
通过对生产中关键参数的实时监测，可以及时发现生产过程中的异常情况，并立即采取措施进行调整，确保生产持续稳定运行。
在线分析技术如何改善过程控制
在线分析技术如何改善过程控制在当今高度工业化的社会中，生产过程的高效性、稳定性和质量控制至关重要。
在线分析技术作为一种先进的监测和控制手段，正逐渐成为优化过程控制的关键因素。
它能够实时获取关键参数和数据，为生产决策提供及时准确的依据，从而显著提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
首先，我们来了解一下什么是在线分析技术。
简单来说，在线分析技术是指在生产过程中，实时对物料的成分、性质、状态等参数进行检测和分析的一系列方法和设备。
这些技术可以包括光谱分析、色谱分析、电化学分析、物理性质测量等多种手段。
通过将传感器和分析仪器直接安装在生产线上，能够不间断地采集数据，实现对生产过程的动态监控。
在线分析技术为过程控制带来的第一个显著改善就是提高了生产效率。
在传统的生产模式中，往往需要定期从生产线上取样，然后送到实验室进行分析。
这个过程不仅耗时，而且在取样和分析的间隔中，生产过程可能已经发生了变化，导致控制措施的滞后。
而在线分析技术能够实时提供数据，使得操作人员可以及时调整工艺参数，优化生产流程，避免不必要的停机和等待，从而大大提高了设备的利用率和生产的连续性。
例如，在化工生产中，反应的进程和产物的纯度对于最终产品的质量和产量有着决定性的影响。
通过在线分析技术实时监测反应体系中各物质的浓度变化，操作人员可以精确控制反应条件，如温度、压力、反应物的添加速度等，确保反应按照预期的方向进行，最大程度地提高反应转化率和选择性，从而提高生产效率和经济效益。
其次，在线分析技术有助于提升产品质量的稳定性。
产品质量的一致性是企业在市场竞争中立足的关键之一。
在线分析技术能够实时检测产品中的关键质量指标，如成分含量、杂质水平、物理性能等，一旦发现偏差，立即采取纠正措施，从而将质量波动控制在最小范围内。
以制药行业为例，药品的质量直接关系到患者的健康和生命安全，因此对生产过程的控制要求极为严格。
通过在线分析技术，如高效液相色谱（HPLC）和近红外光谱（NIR），可以实时监测药品生产过程中活性成分的含量、杂质的种类和含量等关键指标。
核磁共振技术在石化检测中的应用现状
核磁共振技术在石化检测中的应用现状核磁共振（NMR）技术已成为当今石化领域的一种重要分析手段，具有稳定性好、快速分析、分析项目全面、操作简单和安全环保等优点。
可以快速分析原油、汽油、石脑油、煤油、柴油和蜡油等多个物料的物性，减少炼化企业馏出口的分析工作量，为企业增效。
本文主要介绍核磁共振技术在国内炼厂的应用现状。
标签：核磁共振技术；石化领域；应用1 概述核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是指原子核处于外磁场中，在能级之间共振跃迁的现象。
该分析技术源于20世纪50年代，是一种非接触式的分子结构测量技术，最初主要是应用于核物理方面的研究。
历经60多年的发展，NMR研究领域和应用范围从物理学延伸到化学、生物学、医学、材料學、信息学等多个学科领域。
由于NMR技术具有分析速度快、精确度高、稳定性强、样品处理简单等众多优势。
因此，近年来在石化领域的发展十分迅速。
2 核磁共振在石化检测中的应用为提高生产水平和经济效益，国内石化行业大力推广集中控制和先进过程控制（APC）技术以及实时优化（RTO）技术，以期实现资源的合理利用、产品质量“卡边”控制以及装置平稳操作。
特别需要在线测量分析快速、准确、可靠和及时提供质量信息。
核磁共振分析技术恰好满足以上需求，将该分析技术应用于石化企业，极大地补充和完善了石化企业实时在线分析数据的空缺，并带来极其重要的经济社会效益。
2.1 核磁共振在独山子石化的应用2002年，根据催化裂化装置的工艺现状和条件，Invensys Software System 向独山子石化公司炼厂提供了多物流核磁共振在线分析仪，主要用于炼厂催化装置的进料和产品质量的在线分析，大大提高了整个装置的平稳操作运行，并为先进控制和优化系统OPT 提供了及时可靠的信息，改善先进控制和优化系统的性能，提高经济效益。
独山子石化采用的Invensys核磁共振在线分析系统的测量参数如表1。
智能制造中的在线现场监测技术研究
智能制造中的在线现场监测技术研究一、前言随着工业生产过程中技术的不断革新和智能化的不断深入，智能制造已经成为了现代工业生产的主流趋势。
在智能制造中，现场监测技术是不可或缺的一部分。
现场监测技术是指通过各种传感器和设备，对生产过程中的各种指标进行实时检测和监控，从而达到优化生产过程、提升生产效率的目的。
在此基础上，本文将围绕着智能制造中的在线现场监测技术进行深入探讨。
二、在线现场监测技术概述在工业生产过程中，在线现场监测技术是通过各种高科技传感器、仪器设备和实时监控系统来实现生产现场数据实时采集、监控和分析，以优化生产制造过程，确保产品质量和提高制造业的生产效率。
在线现场监测技术具有以下优点：1.实现快速反应和调整：通过实时监测，能够及时发现生产过程中的异常和问题，做出快速反应和调整。
2.提升产品质量：在线现场监测技术可以保证生产过程的稳定性和可控性，从而提高产品质量。
3.降低生产成本：通过对生产过程的全面监控和调整，可以降低原材料的浪费和生产时的停机时间，从而降低生产成本。
4.提高生产效率：现场监测技术可以帮助企业更好地调整和优化生产工艺，提高生产效率。
5.为设备维护提供数据支持：对设备进行实时监测，能够及时发现设备的故障和问题，为设备维护提供数据支持。
三、智能制造中的在线现场监测技术具体应用1.温度传感器温度传感器是工业生产中常用的监测设备之一。
温度传感器可以检测设备各部分的温度，从而实时监测设备的运行状态。
应用场景比较多，如石油化工领域、发电领域等。
在大型发电机组中，温度传感器可以对立柱、轴承等部分进行监测，从而及时发现故障，解决发电过程中的异常问题。
2.振动传感器振动传感器是用于监测各种机械设备振动的设备。
它可以帮助工厂管理人员追踪设备的健康状况，并在机器运行不稳定或有故障时发出警报。
目前，振动传感器的应用比较广泛，如机床制造、印刷设备制造等。
在这些领域，振动传感器可以提供严格的振动和结构规格的监测，直接影响到设备的正常运行和精度控制。
在线分析仪表管理制度
在线分析仪表管理制度1. 引言在线分析仪表是工业检测过程中最重要的设备之一，其能够在线检测分析各种工艺流体的成分及其变化情况。
在线分析仪表的管理制度对于生产过程的稳定性和生产成本的控制具有重要的意义。
本文将从在线分析仪表管理的需要、目标、职责等方面进行详细的阐述，旨在为企业的在线分析仪表管理提供参考。
2. 管理需要在线分析仪表的管理需要从以下三个方面进行考虑：2.1. 安全保障在线分析仪表检测的介质有很多种，例如高温、高压、腐蚀性液体等，需要加强对设备的安全保护。
如果在线分析仪表管理不当，可能会对生产过程造成严重的安全事故。
2.2. 节约成本在线分析仪表是生产控制过程中不可或缺的仪器设备。
有效的在线分析仪表管理制度能够减少设备的使用成本，降低设备的故障率，提高设备的使用寿命，从而节约生产成本。
2.3. 提高生产效率在线分析仪表的正常运行对于生产过程的稳定性具有非常重要的作用。
通过制定有效的在线分析仪表管理制度可以及时发现及时处理问题，从而提高生产效率。
3. 管理目标在线分析仪表管理的目标主要包括以下几个方面：3.1. 确保设备的正常运行在线分析仪表管理制度的首要任务是确保设备的正常运行。
对于每台设备，应该制定详细的操作规程，检测仪表的检测范围、精度和灵敏度等，以及故障的判定与处理方法等，对设备性能进行定期的检定、校准和维护，并定期进行更换陈旧部件。
3.2. 降低设备故障率在线分析仪表管理制度的第二个目标是降低设备故障率。
为达成此目的，应该对设备进行定期的检查和维护，对于检测到的故障及时处理，并且进行设备的历史维修情况的记录和分析，为后续的设备管理提供参考。
3.3. 提高设备的使用寿命在线分析仪表管理制度的第三个目标是提高设备的使用寿命。
为了达成此目标，应在设备使用过程中严格执行操作规程，确保设备在正常的工作条件下运行。
并且在日常维护过程中，要注意对设备的各部分进行规范化的清洁和保养，对于设备的陈旧部件要及时更换。
在线分析仪表
在线分析仪表在线分析仪表是一种用于实时监测和分析各种参数的设备。
它可以应用于各个领域，包括化学、环境、医疗、制药等。
在线分析仪表通过采集样本并进行分析，可以提供准确和可靠的数据，帮助用户做出及时的决策和调整。
在线分析仪表通常由传感器、采样系统、分析仪器和数据处理装置组成。
传感器用于收集各种参数，如温度、压力、浓度等。
采样系统用于将样本送入分析仪器，确保分析结果的准确性。
分析仪器对样本进行化学或物理分析，得出相关数据。
数据处理装置将分析结果进行处理和显示，提供给用户参考。
在线分析仪表具有许多优点。
首先，它可以提供实时数据，帮助用户及时了解和掌握系统的状态。
这对于工业生产和环境监测非常重要，可以防止事故和减少损失。
其次，在线分析仪表可以减少人工操作和干预，提高工作效率和准确性。
此外，它还可以减少样本的使用量和分析过程对环境的影响，具有较低的成本和更好的可持续性。
在线分析仪表的应用非常广泛。
在化学工业中，它可以用于监测反应过程中的温度、浓度和压力等参数，帮助控制生产过程和提高产品质量。
在环境监测中，它可以实时监测空气中的各种污染物，帮助保护环境和人类健康。
在医疗领域，它可以用于实时监测患者的生命体征，帮助医生进行诊断和治疗。
在线分析仪表的发展还面临一些挑战。
首先，应用领域的多样性和需求的复杂性对仪表的设计提出了更高的要求。
不同的行业和应用场景需要不同类型的仪表，以适应不同的环境和要求。
其次，传感器的选择和性能对仪表的准确性和稳定性也有重要影响。
传感器的选择需要考虑到参数的范围、灵敏度和可靠性等因素。
此外，仪表的维护和运营管理也是一个关键问题，需要保证设备的正常工作和长期稳定性。
总的来说，在线分析仪表在许多领域起着重要的作用。
它可以提供实时的数据和准确的分析结果，帮助用户做出及时的决策和调整。
随着技术的不断发展和应用需求的增加，在线分析仪表将会变得更加智能化和便捷化，为各行各业的发展提供更好的支持和保障。
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返回在线分析仪器在厂级实时优化和先进过程控制中的应用叶楠 Advanced Manufacturing Technologies, Inc. USA摘要长期以来，AMT 公司在世界多个大规模精炼装置和石油化工装置的闭环实时优化与先 进过程控制方面积累了丰富的经验，基于此，本文在开始部分对 RTO 技术的历史以及工业 应用现状进行了概述，随后讨论了 RTO 技术对在线分析仪器的依赖性。
本文描述了高品质的在线分析仪器是如何为 RTO 系统提供重要信息的，这些信息将有 助于成功有效的实施 RTO 解决方案。
在过去的十到二十年，AMT 公司的专家一直关注着在 线/离线分析仪器取得的进步。
伴随着在线/离线分析仪器的发展，RTO 解决方案也在不断地 进行调整。
本文指出了成功实施 RTO 系统的一些关键因素，例如，1）与先进过程控制系统保持一 致；2）有效地获取进料组分信息；3）有效地获取产品组分信息以评估、修正过程预测模型； 4）可靠地市场价格信息；5）资深的 RTO 应用工程师。
从以上关键因素可以看出，在线/离线分析仪器对于闭环实时优化系统的成功实施是至 关重要的。
引言伴随着工业领域日益增长的需求，先进过程控制技术（APC）和实施优化技术（RTO） 在最近的 20 到 25 年间逐渐发展起来。
工业生产中的过程变量之间往往是密切相关的，例如，温度、压力、产品质量。
仅仅利 用 PID 回路往往不能对关联的过程变量进行有效的控制。
控制回路对过程变量的控制是 PID 基于反馈信息而不是预测信息的。
先进过程控制是为了满足对耦合的过程变量进行协调控制 的需求而发展起来的， 在出现可测扰动或者设定值发生变化时， 能够通过预测模型对多个过 程变量进行控制；在出现不可测扰动时，利用反馈信息对多个过程变量进行控制。
过去的 20 年里，APC 技术在软件、应用、规模、复杂程度上都取得了巨大的进步。
例如，一套完 整的乙烯装置只需要几个相互关联的 APC 控制器。
由于技术上的进步，我们可以精确地控 制产品质量以达到质量指标和经济利益的最优化。
可靠而准确的在线分析仪器可以为 APC 控制器提供重要的信息，从而对产品的质量进行更精确的控制。
APC 技术的核心是实时优化。
APC 控制器能够将产品质量控制在设定值附近，而实时 优化则是在综合考虑能耗和经济因素之后，得出最优的产品质量以及一些其他变量的设定 值。
实时优化模型及其系统包含了关于全厂物料和能量平衡与分布方面详尽的信息， 同时也 包含了实时市场价格信息。
RTO 系统能够实时提供最优的设定值，指导我们如何实现利润 的最大化和能耗的最小化， 同时通过闭环控制系统达到这个目标。
除了产品特性方面的信息， 在线分析仪器甚至能够为优化系统提供入料的特征信息以帮助优化系统实现物料在分子层 面的平衡。
以下是现代厂级控制与在线实时优化系统的结构示意图：本文简要的介绍了先进过程控制与实时优化技术的历史，以及他们在工业中的应用情 况。
同时详细的阐述了在线/离线分析技术对于 APC 和 RTO 发展的重要影响。
APC 和 RTO 技术的历史背景以及它们在工业领域的应用情况按时间划分，可以将先进过程控制和实时优化技术的发展史分为三个阶段。
对于 APC 技术，可以按如下划分： 第一阶段：1985 年之前 一些公司进行了一些小规模研究工作。
只在进行了一些小范围的局部应用， 没有得到可 以广泛应用的商业化产品。
第二阶段：从 1985 年到 2000 年 形成了一系列的解决方案， 并在实际生产中得到大范围的验证和应用。
出现了一些具有 品牌产品和应用成果（例如 DMC 公司的 DMC 控制器，以及随后出现的 Aspen Tech 公司的 DMCplus 和 Honeywell 公司的 RMPCT 等等） ，进而推动了一系列方法的提出。
许多 APC 产品往往涵盖了整个装置，例如 FCCU、原油装置和乙烯装置。
第三阶段：2000 年至今 APC 技术已经应用于许多工业生产过程（化工、精炼、石化） 。
RTO 技术的历史可分为： 第一阶段：1990 年之前 一些公司进行了一些小规模的研究工作。
只进行了小范围的局部应用， 没有得到可以应 用的商业化产品。
由于 RTO 类产品需要巨大的计算资源，因此在当时发展该类产品是相当 困难的。
第二阶段：从 1990 年到 2005 年 形成了一系列的解决方案， 并在实际生产中得到大范围的验证和应用。
出现了一些具有 品牌产品和应用成果（例如 DMC 公司的 DMO，Aspen Tech 公司的 RTOPT, 以及这两个产 品之后出现的 Aspen Tech 公司的 Aspen Plus 和 Invensys 公司的 ROMEO 等等） 。
在这一时 期，由于过程模型的高度复杂性和大规模装置在线优化求解的需求，RTO 产品变得十分复 杂。
工程技术人员在 RTO 的实施过程中提出了一系列更加实用的技术，大大促进了 RTO 的 发展。
很多公司注意到了这些新方法的实用性及其能够带来的巨大利润。
第三阶段： 2005 年至今 越来越多的公司在不同规模的生产过程中引入了 RTO 系统。
新的技术从发展初期到巅峰常常经历以下三个阶段： 阶段一：处在发展的初期 阶段二：技术可行性得到证实并处在快速发展阶段 阶段三： 处于成熟阶段， 几乎所有的人都认为该技术和一些方案会得到广泛采用并并在市场 中占有统治地位。
如果将 APC 和 RTO 技术的发展过程放到生命周期理论中进行分析， 可以发现在较发达 地区，APC 技术正处于成熟阶段的中期，而在欠发达地区，APC 技术正处于成熟阶段的早 期。
至于 RTO 技术，在较发达地区，它正处于成熟阶段的早期或者发展阶段的晚期，而在 欠发达地区，它正处于阶段 2 或者阶段 1。
APC 和 RTO 技术的一个重要特点是服务。
由于 APC 和 RTO 技术固有的复杂性，产品 和应用/服务同时了得到发展。
随着技术上逐渐成熟，经验丰富的 APC 和 RTO 工程师人数 越来越多。
他们主要分布在世界上各种的大规模化工和炼油厂之中， 以及各个国家的咨询公 司中。
在线分析仪器的进展及其对 APC 和 RTO 产品的影响 用于产品组分测定的离线 GC 和 MS APC 产品中使用的模型是建立在装置运行数据的基础上的。
以前在离线 GC 或 MS 数据可用 时，一般可以从其它过程变量（例如，温度和压力）中推断预测出产品组分。
而以前离线的 GC 或 MS 数据是用来调整推理预测结果的。
上世纪 80 年代和 90 年代，这种数学处理方法 在许多 APC 产品中得到广泛应用。
当只有离线分析器的数据可用时，仍有一些 APC 产品使 用推理预测。
用于产品组分测定的在线分析仪器 在过去 10 到 15 年间里， 在线分析仪器变得更加精确的同时也获得了更广泛的应用， 这使得 APC 控制器可以直接控制产品的组分，而不需要利用一些与产品质量相关的变量进行间接 的控制。
下图是一个配有在线分析仪器的乙烯生产装置，通过 DMC 控制器实现对产品质量 的控制。
该图描述了 APC 控制器投运前和投运后的效果对比。
在投运 DMC 控制器之前，脱甲烷塔 塔底甲烷损耗的波动很大。
使用了 DMC 控制器之后，波动被控制在一个相对小的范围内。
由于精馏塔底的参数指标波动变小， 可以通过将设定值设置的离最优值更近， 从而实现卡边 控制，达到节能的目的。
用于入料组分测定的在线分析仪器 越来越多的企业在入料管线上安装了在线分析仪（例如 NIR） 。
在线分析仪可以为 APC 和 RTO 产品提供及时的信息并带来更多的好处。
在使用入料物流在线分析仪之前， APC 和 RTO 产品依赖于离散的实验室分析数据来反映的入料物流的信息。
当实际入料物流的组分在采样 间隔内发生变化时，APC 和 RTO 的优势就无法得到充分发挥。
随着近年来 IT 产品计算能 力的增强，RTO 产品优化周期同以前相比可以大大缩短，随着技术（例如 RTO）的进步，对于可靠的在线检测仪器的需求正在不断增长。
近年来，RTO 应用工程师提出了一系列行之有效的方案在不同情况下获取入料物流信息， 这些情况包括：a)不存在在线入料分析仪；b)安装的在线入料分析仪精度不稳定；c)安装的 在线分析仪非常可靠。
在线入料分析仪的采用保障了 RTO 产品能够为客户带来持久的回 报 。
State of Art of APC and RTO Application ---- An Industrial Example 下图展现了一个现代乙烯装置的控制与在线优化系统的组成：一个乙烯工厂的控制和优化系统主要有以下组成部分： 1）全面的控制系统和信息管理系统 2）位于工厂生产线关键装置的大规模先进过程控制器 3）全厂范围内多变量控制器组成的协调层 4）全厂实时优化系统，包括基于机理的、精确的工厂生产过程模型，强大而全面的优化求 解器和在线执行器。
负责现代化 APC 和 RTO 系统的工程师和顾问对于乙烯的生产过程是非常了解的， 同时具有 多年在大规模乙烯装置实施 APC 和 RTO 系统的经验，能够大大降低客户成本。
全厂闭环实时优化和控制的发展及在线分析仪器的应用Plant Wide Real-Time Optimization and Advanced Process Control and their Relations with Online Analyzers叶楠 美国 AMT 公司高级顾问 Nan Ye Senior Consultant Applied Manufacturing Technologies (AMT) 3200 Wilcrest Drive, Suite 400 Houston, TX 77042 (713) 334 8858 nan.ye@ Abstract Based on AMT’s long-time experience in developing and implementing closed loop realtime optimization (RTO) and advanced process control systems (APC) for various large scale refining and petrochemical plants worldwide, this paper starts with a summary of the history and current status of the RTO technology and its industrial applications, and follows with a discussion about the dependence of RTO technologies on the online analyzes. How reliable and good online analyzers can provide RTO systems with the critical information needed for achieving a successful and effective solution is described in this paper. AMT’s consultants have been seeing the progress made in the online/offline analyzers in the last ten to twenty years. The RTO applications are adjusted along the progress in the development of the online/offline analyzers. Some key factors for a successful RTO application are also discussed in the paper, e.g. 1) working consistently with advanced process control system; 2) effectively acquiring feed stock composition information; 3) effectively acquiring product composition information for evaluating and updating the process model prediction; 4) reliable pricing information; and 5) knowledgeable RTO application engineers. From the above key factors, it can be seen that online/offline analyzers are crucial for the success of closed loop real time optimization systems.Introduction Advanced process control (APC) and real time optimization (RTO) technologies have been developed in the last 20 to 25 years. Both technologies were developed due to the needs raised in the industry. The process variables, such as temperature, pressure and product qualities, are often closely related. These correlated process variables cannot be properly controlled using individual PID loops. PID loops also reply on feedback not prediction for controlling the process variables. Advanced process control was developed for the needs in the industry to control correlated process variables at a coordinated manner, and to control multiple process variables in prediction mode for measured disturbances and setpoint changes, and at the same time to control multiple process variables using feedback for unmeasured disturbances. APC technology in software packages and application capacities and in size and sophistication has been advanced greatly in the last 20 years. For example an entire ethylene plant can have only a few of coordinated large APC controllers. Because of the advancement in this technology, we can tightly control the product qualifies at their desired values for quality and economic considerations. Reliable and accurate online analyzers can provide APC controllers with important and valuable information, and it enables more accurate control of the product qualities. Add on top of the APC technology is the real time optimization. APC controllers control the product quality at their desired values, and real time optimization tells where we should set the product quality and as well as other variables for energy and economy concerns. Real time optimization model and application have detailed information about plant wide material (in molecular level) and energy balance and distributions, and also it contains real time market pricing information. RTO system provides optimal targets in real time on how we should run this plant to maximize the profit and to minimize the energy consumption and implements the optimal targets in close loop. In addition to the product property information, the online analyzers can also provide feed characterization to the optimization system for it to balance the materials at a molecular level. The following is a structure of the modern plant wide control and online real time optimization system:Real-Time Closed-Loop Optimization SystemAdvanced Process ControllersPlant Distributed Control System/Information System Plant Instrumentation and online/offline analyzers Large Scale Chemical / Refining Plants In this paper a brief history of the advanced process control and real time optimization technology and their applications to the industries are given. The current status of this leading control and optimization technologies and their applications are given. How the advancement in online/offline analyzers affects the evolutions of the applications of the APC and RTO technologies are stated in detail.History of APC and RTO Technology and their Industrial Applications The history of advanced process control and real time optimization technology can be divided into three time frames. For APC technology, it can be divided as follows: Phase 1: prior to 1985 Some companies were doing research type of projects in small scale. The applications were very specific and no wide used commercialized products. Phase 2: from 1985 to 2000 Some solutions were developed, proven to work and adopted in very wide scale. Some brand name products and applications were emerged (such as DMC Corps’ DMC controller, and late it became Aspen Tech’s DMCplus, and Honeywell’s RMPTC etc). The application methodologies were derived. Many APC applications usually covered whole plant, such as FCCU, crude plant and ethylene plant. Phase 3: from 2000 to present The APC technology has been applied to a great number of industrial processes (chemical, refining and petrochemical).For RTO, it can be divided as follows: Phase 1: prior to 1990 Some companies were doing research type of projects in small scale. The applications were very specific and no commercialized products. Since RTO type of applications requires very large computation capacity, it was extremely difficult to develop this type of applications during that time. Phase 2: from 1990 to 2005 Some solutions were developed, proven to work and adopted in relatively wide scale. Some brand name products and applications were emerged (such as DMC Corps’ DMO, Aspen Tech’s RTOPT, late the two products merged into Aspen Tech’s Aspen Plus, and Invensys’s ROMEO etc). During this period, the RTO applications were very complex due to the high fidelity of the plant wide process model and online closed loop handlings of various situations for a large scale running plant. After many applications, some more practical methodologies were emerged which gave another big push to the RTO applications. A good number of companies see that the newly adopted approaches were more practical and could generate great benefits. Phase 3: 2005 to present More and more companies are putting RTO systems to their processes in various scales. A new technology would normally follow the following three phases from early development to its peak: Stage 1: in early development Stage 2: a proven technology and however still in quick development Stage 3: in peak stage, almost everyone believes the technology and a few solutions are adopted widely and dominating the market. If we want to fit the development of APC and RTO to the live cycle of technology development, it can be said that the APC technology is in the middle of its peak stage in more developed regions and in early peak stage in less developed regions. As for the RTO technology, it can be said that the technology is in its early peak stage or in late development stage in more developed regions and is still in stage 2 or even stage 1 in less developed regions. One significant feature of APC and RTO technology is the service part. Due to the natural of the complexity of APC and RTO technology, their developments have always been in both products and applications/services. As the technologies become more mature, the number of experienced APC and RTO engineers and consultants is growing larger. They are located in various large chemical and refining companies in the world, and in a number of consulting companies in various countries.The Advancement in Online Analyzers and its Effects on APC and RTO Applications Offline GC and MS on Product Compositions The models used in the APC applications are developed based on plant data collected from the running plants. When only offline GC or MS data were available, some inferential predictions were normally built for predicting product compositions from other process variables, such as temperatures and pressures. The offline GC or MS data were used to update the inferential prediction. This kind of mathematical handling was widely used in many APC applications during the 80s and 90s. Some of the current APC applications still use the inferential prediction when only offline analyzer data are available. Online Analyzers on Product Compositions The online analyzers become more widely used and more accurate in the last 10 to 15 years, which enables the APC controllers to control the product compositions directly instead of using some calculated variables related to the product qualifies. The following drawing shows one of the product qualities controlled by DMC controllers at an ethylene plant, where online analyzer was available.This drawing shows the benefits of APC controllers. Before the DMC controllers were applied, the variation of the demethanizer bottom methane loss had been varying in arelatively wide range. After the DMC controllers were applied, this variable was controlled much more tightly. The shift in the average value was due to the setpoint change for energy saving considerations. Since the specification of the distillation column bottoms can be controlled more tightly, its setpoint can be moved closer to its optimal value. Online Analyzers on Feed Compositions More and more companies have installed online analyzers, such as NIR, on the feed streams. The online analyzers provide timely information for APC and RTO applications and more benefits can be achieved. Before there were online analyzers on the feeds, APC and RTO applications had relied on discontinues feed information. The benefits could not be fully achieved when the actual feed compositions changed in between the sampling intervals. As the computation power increased greatly over the years, RTO applications can deliver optimal solutions more frequently than before. The frequency is much shorter than the offline sampling intervals. The need for reliable online analyzers has been increased due to the advancement in the technologies such as RTO. The RTO application engineers developed several mythologies over the years for various situations related to how the feed information was acquired: a) there were no online feed analyzers; b) there were online feed analyzers with unstable accuracy; c) there are reliable online analyzers. The online feed analyzers make RTO applications more sophisticated and beneficial.State of Art of APC and RTO Application ---- An Industrial Example The following figure shows the control and online optimization of a modern ethylene plant:The current state of art control and optimization of an ethylene plant has the following components: 1) 2) 3) 4) A comprehensive regulatory control system and information management system Large scale advanced process controllers on the major parts of the plant sections Plant wide multivariable controller coordination layer A plant wide real time optimization system which includes an equation-based, rigorous and practical plant wide process model, powerful and comprehensive optimization solver and online execution manager.The experienced engineers and consultants who implement this kind of modern APC and RTO system usually know the ethylene process very well, and have many years of experiences in installing the APC and RTO systems on large scale ethylene plants and achieve tremendous saving for the customers.。