Organizatorem Programu Bezpieczna Chemia jest PIPC PIPC
Organizatorem Programu jest Polska Izba Przemysłu Chemicznego

Zastosowanie analityki danych do usprawnienia procesu produkcji olefin w Płocku

21.01.2021

Wykorzystanie przez PKN ORLEN narzędzi zaawansowanej analityki danych do usprawnienia procesu produkcji olefin w Płocku

PKN ORLEN w styczniu 2021 r. zakończy testy rozwiązania opracowanego przez spółkę Anzonia w ramach programu akceleracyjnego Space3ac Scale UP II, wykorzystujące sztuczną inteligencję do analizy predykcyjnej czasu pracy pieców pirolitycznych służących do produkcji olefin. W ramach pilotażu zbierane i analizowane są parametry procesowe całego cyklu pracy pieców, w szczególności dane dotyczące temperatur ścianek wężownic radiacyjnych. W piecach tych następuje proces pirolizy węglowodorów, której głównymi produktami petrochemicznymi są m.in.: etylen, propylen, frakcja C4 oraz benzyna popirolityczna. Produktem ubocznym powstającym w tym procesie jest koks, który stopniowo odkłada się wewnątrz wężownic, zmniejszając ich przewodność cieplną. W efekcie temperatury ścianek wężownic stopniowo rosną, a po przekroczeniu ustalonego limitu konieczne jest okresowe odkoksowanie pieca, co skutkuje jego niedostępnością operacyjną. Na podkreślenie zasługuje fakt, że zbyt wczesne zakończenie cyklu pracy pieca w celu jego odkoksowania powoduje starty produkcyjne, a zbyt późne stwarza ryzyko uszkodzenia wężownic. Jednoczesne rozpoczęcie procesu odkoksowania kilku pieców zmniejsza wydajność produkcji.

Szybkość koksowania jest inna w różnych cyklach pracy pieców. W celu optymalizacji harmonogramu ich pracy w procesie produkcyjnym, PKN ORLEN wspólnie z młodą polską spółką technologiczną wdrożył pilotażowo narzędzie umożliwiające tworzenie modeli predykcyjnych, pomocnych w określeniu czasu zakoksowania pieca. Wartością dodaną, jaką PKN ORLEN zyskuje dzięki tej technologii, jest możliwość bieżącego monitorowania temperatury ścianek wężownic radiacyjnych za pomocą Soft Sensorów, wspomagając pomiary wykonywane manualnie.

Wdrożenie narzędzia predictive maintenance wspomagającego pracę instalacji olefin pokazuje, że jesteśmy otwarci na współpracę ze startupami, również w tradycyjnym i specjalistycznym obszarze, jakim jest produkcja petrochemiczna. PKN ORLEN, sięgając po rozwiązanie wpisujące się w koncepcję Przemysłu 4.0, chce optymalizować procesy produkcyjne przy pomocy nowoczesnych rozwiązań technologicznych stworzonych przez startupy. Nasze dotychczasowe doświadczenia pokazują, że młode spółki nie tylko potrafią odpowiadać na złożone wyzwania technologiczne Koncernu, ale również wdrażać je w wielu różnych obszarach biznesowych PKN ORLEN – tak wdrożenie technologii skomentowała Patrycja Panasiuk, Dyrektor Wykonawczy ds. Strategii i Innowacji oraz Relacji Inwestorskich.

Modele predykcyjne opierają się na analizie dużej ilości danych procesowych dostarczanych bezpośrednio z pieców, a następnie wychwytywaniu zależności mogących świadczyć o ich zakoksowaniu. Pozyskiwanie dużej ilości danych i ich bieżąca analiza odbywa się dzięki wykorzystaniu głębokiego uczenia.

Zależności między zmiennymi w procesach chemicznych często są bardzo złożone oraz nieliniowe, dlatego klasyczne metody statystyczne nie zawsze przynoszą zadowalający rezultat. Z pomocą przychodzi sztuczna inteligencja i sieci neuronowe, które mogą przetwarzać dane ze znacznie większą skutecznością – wyjaśnił Tomasz Siuda, założyciel spółki Anzonia.

W ramach procesu, strumienie danych pochodzących z czujników procesowych gromadzone są w chmurze, a ich analiza za pomocą modułu obliczeniowego umożliwia przewidywanie z dużą dokładnością stopnia zakoksowania pieca. Zastosowanie przez PKN ORLEN rozwiązania Data Panel, daje możliwość tworzenia nowych Soft Sensorów, zastępujących lub wspomagających fizyczne czujniki. Dodatkowo, na podstawie danych historycznych i bieżącej analizy danych możliwe jest nieustanne usprawnianie modeli i tworzenie prognoz z większą skutecznością oraz z uwzględnieniem zmiennych warunków występujących w procesie.

PKN ORLEN jest koncernem multienergetycznym, prowadzącym działalność na różnych płaszczyznach biznesowych od sprzedaży detalicznej produktów spożywczych na stacjach paliw po złożoną produkcję wyrobów petrochemicznych i rafineryjnych. Dlatego aby rozwijać naszą działalność biznesową, aktywnie poszukujemy rozwiązań zaawansowanych technologicznie najlepiej odpowiadających
potrzebom koncernu. W ciągu ostatnich dwóch lat zweryfikowaliśmy ponad 1000 projektów innowacyjnych, co umożliwiło nam realizację aż ośmiu wdrożeń technologicznych.

Artykuł pochodzi z nr 5/2020 Biuletynu "Bezpieczna Chemia".

Autorzy:

Marcin Drygas – Ekspert, Biuro Innowacji, PKN ORLEN

Sławomir Paćkowski – Specjalista, Zespół Optymalizacji Petrochemicznych Procesów Produkcyjnych, PKN ORLEN

Partnerzy