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3.2 国内外现状 |
近年来，中国石化炼化企业的信息化水平显著提高，ERP、MES、PIMS等信息系统在企业得到了广泛应用，极大地促进了企业管理和生产水平的提高。通过多年的企业信息化建设与应用，各企业的用户在享受信息化带来的便利的同时，也感觉到目前企业信息化建设的不足。企业的信息化建设不应单单是信息处理，而更应该通过信息化建设提高决策效率，并将决策信息快速用于生产干预，解决企业快速响应市场问题。随着生产流程控制技术的不断进步，先进控制和在线优化作为实现管理目标与生产技术指标综合控制的手段越来越重要。这些手段与其他信息系统的集成应用，是国外信息化工作的热点，也是企业信息化的发展方向。
在典型的炼化装置生产操作过程中，存在着动态响应时间滞后、变量未能在线测量、动态响应非线性、干扰相互偶合、约束、大的外部干扰等特性，从而导致传统的PID控制效果不佳。20世纪70年代初，学术界提出以多变量预估控制为核心的先进控制（advanced process control，APC）理论，根据装置运行的实时数据，采用多变量模型预估技术，计算出最佳的设定值，送往控制器执行。多变量预估控制范围不再只是针对某个具体的工艺测量值或与其有关的变量，而是根据一组相关的测量值乃至整个装置的所有变量。通过实施APC，可以改善过程动态控制的性能，减少过程变量的波动幅度，使生产装置在接近其约束边界的条件下运行（卡边操作）。20世纪90年代以来，大规模的模型预估控制和用于优化的非线性预估控制技术得以完善，在石油化工行业获得广泛应用，大量工业装置在已有DCS基础上配备了先进控制系统。
先进控制可以保证该控制环节稳定运行在给定工况，但先进控制不能确定装置的最优工况及对应的生产参数。针对该问题，在先进控制的基础上，进一步研发出针对整个装置的在线、闭环在线优化（real-time optimization，RTO）技术。在线优化是模拟和控制的紧密结合，在装置稳态模型的基础上，通过数据校正和更新模型参数，根据经济数据与约束条件进行模拟和优化，并将优化结果传送到先进控制系统。
近10年来，在先进控制的建设完成之后，进行在线优化建设已经成为过程工业的热点，国外化工企业纷纷在主要化工装置上实施了在线优化系统，并获得了良好的经济效益回报。
先进控制和在线优化不仅是生产过程的最高层面，更是企业信息化的最基础工作，应在企业信息化建设规划中加以统筹，实现与MES、APS、ERP等信息系统及DCS、PLC等控制系统的有机整合，做好在炼化企业的应用，从而促进自动化和信息化融合。
当前世界各国先进的石油化工企业正在越来越深入、广泛地利用信息技术解决生产实际问题，通过应用先进的信息技术，为企业取得了巨大的经济效益，成为企业技术进步中一项投入少、增效快的重要措施。国外大企业集团在制订今后20年技术发展规划时，均进一步增大了有关信息技术开发应用的比重。国外炼化行业信息化的发展趋势是：生产过程进一步向集中控制发展，生产过程信息与经营管理信息集成，实现管控一体化，工厂管理模式向高效率的扁平化方向变化；提高生产过程先进控制、优化及处理故障水平，直接从生产过程中获取效益，生产多种牌号产品、新产品满足市场需求；利用在线模型实时指导生产全过程，降低生产成本，提高生产经营效益，增强企业的竞争能力。面对日益增长的竞争，对于生产装置的局部和整体的优化被提到了前所未有的高度。
本节按照炼化企业的不同流程，分别从乙烯、炼油和聚烯烃三个方面进行介绍。
在乙烯生产过程的自动控制与优化运行技术方面，国外从20世纪60年代至今已经进行了大量的理论和应用研究。从最初采用基于经验方程或分子反应动力学的烃类裂解模型指导裂解反应的操作优化，到目前基于严格机理的乙烯装置先进控制与实时优化解决方案，其技术进步也是非常迅速的。目前已经有多家国外软件公司在乙烯装置上采用先进控制与软件包进行优化解决方案的实施。如Aspen Tech公司以DMCplus为基础，提供了一整套乙烯工厂的模拟、先进控制和实时优化的解决方案。其实时优化解决方案主要包括两个主要部分：用于先进控制（APC）的Aspen DMCplus和用于闭环实时优化的Aspen Plus Optimizer。Aspen DMCplus基于多变量模型预估控制理论，DMCplus控制系统能够增强装置生产的抗干扰能力和约束处理能力，降低生产的波动，充分挖掘装置的工艺和设备能力，DMCplus能以更加接近于装置的真正的约束条件下及更接近产品规格要求下可靠运行，实现最优卡边操作。通过近5年的开发过程，Aspen Tech的乙烯装置优化技术已在中国石化北京燕山分公司投入使用，后续模型维护专业性强，工作量大，目前APC运行正常，RTO运行状况有待提高。同样，Honeywell公司也推出了先进控制和优化软件包Profit Suite。它的实时优化框架包括三层：①通过Profit Controller实施的局部优化；②通过Profit Optimizer实施的全局实时优化；③通过Profit Max利用严格的机理模型对高度非线性过程实施优化。Profit Optimizer采用了其特有的基于分布式二次规划（DQP）的协同控制与优化算法，该技术在上海赛科石化公司得到了使用。除了上述两家公司外，还有Invensys提供的ROMeo作为实时优化技术解决方案。ROMeo以物理化学平衡机理模型作为建模的基础，采用基于方程的开放式求解算法，它高度集成了离线分析、在线优化、数据校正、在线性能监测等多种功能。ROMeo采用与PRO/Ⅱ一致的热力学模型，确保了计算的准确性和可靠性。ROMeo具有友好易用的人机界面，并提供与各种第三方组件（如炼油反应装置、乙烯裂解炉模型以及用户自定义模型）的接口，为各类过程优化工作提供强有力的支持。镇海炼化已经完成乙烯装置炉区和急冷区的优化，正在实施分离区的优化，模型的收敛性不高是亟待解决的问题。目前发达国家的乙烯生产装置都已经完成了先进控制系统的实施，正在进行以整套装置效益最大化为目标的实时优化技术开发和实施。
自20世纪60年代以来，我国乙烯从无到有，从小到大，经历了波澜壮阔的高速发展期。在乙烯装置建设初期，我国的乙烯工艺基本上都是靠引进国外成套专利和生产设备建设而成，导致我国在乙烯装置先进控制和优化技术方面的研发起步较国外滞后几十年，但在“九五”“十五”“十一五”科技攻关计划的支持下，国内的科研院所、高校、工程公司和部分乙烯生产企业已经开展了大量的节能、降耗和工艺改造方面的工作，使得我国乙烯工业运行的技术水平与日俱增，在一定程度上缩减了与国际上先进的乙烯装置在运行能耗和产品质量方面的差距，并且取得了一定的节能降耗成效。然而，限于工艺对象的复杂性，针对某个工段、某个局部的设备所进行的优化并不能代表过程的全局最优，有时候甚至是为了缓解装置运行瓶颈而实施一些折中运行方式。经过几十年的发展壮大，我国乙烯工业的技术与装备水平显著提高，以武汉乙烯为代表的百万吨级乙烯装备全面实现了国产化，以华东理工大学为代表的重点化工院校和科研院所在国内乙烯工业装置上许多局部单元进行的大量的先进控制与单元层面的优化工作也取得了显著成效。如华东理工大学针对乙烯裂解炉开发的裂解炉温度均衡控制、裂解炉裂解深度控制、裂解深度优化运行技术以及裂解炉炉群负荷优化配置技术，已经在中国石化多家大型乙烯装置上进行了工业应用示范，使得裂解炉COT温度控制更平稳、裂解深度控制更卡边，并确保了裂解深度及负荷等运行在优化的工况下；此外，华东理工大学还分别在乙烯装置的深冷与脱甲烷系统、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔以及C 2 /C 3 加氢反应系统等乙烯装置的关键单元上进行了过程优化与先进控制的研发工作。但是由于乙烯生产工艺流程长，温度、压力等状态变量跨度大，热集成度高等特点，使得其工艺流程中的物流和能流耦合作用强，描述全流程的模型十分复杂，同时裂解产品收率与压缩及后续分离系统相互制约。因此，上述针对乙烯生产工艺的优化与控制方面所开展的研究工作都是局部的，未能充分考虑不同单元过程之间的相互影响和协同优化。而工业过程的局部优化并不能保证全装置的整体运行在最优条件下，必须对各个局部进行协同优化，以确保装置的整体优化运行，使得整个装置的经济效益最大化。
裂解炉是乙烯装置的核心设备，如何建立能够合理描述炉管内轴向和径向的流体传质、传热情况和炉管外的烟气流动和温度分布情况的裂解炉数学模型是该领域的研究重点之一，这些模型包括炉管内流体的一维活塞流模型和二维模型以及炉膛热传递的零维、一维、二维和三维模型。求解不同维数的机理简化模型需要不同的数值解法，从最简单的欧拉法、龙格库塔法，一直到最近应用的网格法和有限元法。裂解炉管内发生的是高温快速热裂解吸热反应，所需热量需由管外炉膛通过燃料燃烧、烟气辐射和对流作用来提供，因此，合理、准确的辐射室数学模型的建立，对整个裂解炉模型化研究具有重要意义。辐射室数学模型主要包括辐射传热模型、燃料燃烧模型和烟气流动模型，目前求解辐射传热的计算方法有罗伯-伊万斯法、别洛康法、区域法、蒙特卡罗法、热流法和离散坐标法。
随着湍流流动理论、燃烧理论及数值模拟方法和软件的成熟，许多学者将燃料燃烧模型和湍流流动模型纳入总辐射室模型，同时对炉膛辐射传热过程也相应采用更精确的高维模型来描述，获得了炉膛内较完整的仿真模拟。Gosman首次建立了包含湍流、燃烧和辐射传热模型的完整的裂解炉辐射室数学模型，为后续研究奠定了基础 [ 1 ] ；Detemmerman和Froment首次将类似上述完整辐射室三维数学模型与辐射管内裂解的三维数学模型进行耦合求解，建立了整个裂解炉的综合数学模型 [ 2 ] 。文章针对丙烷原料，反应管内带螺旋翅片，辐射室采用分区法计算辐射传热速率，烟气流型采用基于雷诺时均的N-S方程的CFD模型求取，并考虑了局部辐射对炉膛温度分布的影响，烟气浓度分布应用涡流消散燃烧模型求取，管内裂解反应过程采用De Saegher等建立的三维数学模型（不含结焦模型），以管外壁温度和炉墙温度作为边界条件反复迭代计算，得到了较完整的仿真结果，一次模拟需要800小时；Heynderickx、Oprins等相继对其进行了扩展应用和数值解法的改进 [ 3 ] ；Stefanidis等采用更加详细的燃烧动力学模型（DRK），配合基于涡流消散概念的湍流-化学相互作用模型（EDM）对工业裂解炉辐射室的流场、温度场和浓度场等进行模拟运算 [ 4 ] 。通过与基于简化燃烧反应动力学（SRK），配合涡流破碎模型/有限反应速率模型（EBU）的模拟运算的对比结果表明，后者（简化模型）得到的燃烧反应速度过快，使得其燃烧范围和火焰高度均变小，导致炉膛内温度分布及整体模型的误差较大，文章指出应用详细燃烧模型进行模拟的重要性；蓝兴英等采用类似文献的方法对USC型裂解炉的辐射室进行三维模拟，并结合管内裂解反应的二维数学模型，建立的综合数学模型是目前国内最完整最详细的裂解炉模型 [ 5 ] ；吴德飞等也相继应用CFD模型对裂解炉辐射室进行三维数学模拟研究 [ 6 ] 。
乙烯收率主要取决于裂解炉的裂解深度。裂解深度受炉型、进料类型、进料组分和操作工况的影响而变化。在炉型和进料类型确定的情况下，则受进料成分和操作工况的影响。所以，要提高乙烯收率或双烯收率，就要把裂解炉的裂解深度始终控制在较优的数值。由此可以看出，在裂解炉的控制当中，裂解深度的控制起着举足轻重的作用 [ 7 ， 8 ] 。
高质量的裂解深度控制主要取决于三个条件：炉管出口温度控制、裂解炉模型特性和裂解气分析以及分析仪表误差检查。在炉管出口温度控制平稳且分析仪表运行正常的情况下，裂解炉模型的准确性是高质量裂解深度控制的重要条件。好的模型根据进料把裂解过程准确地模拟出来，并预测出裂解气成分、裂解炉状况以及达到裂解深度目标所需要的炉管出口温度。
国内关于裂解深度模型的工作目前处于理论研究阶段，其数学模型难以克服现场装置各种干扰因素和人为因素的影响，尚不能在工业装置上投入使用。国外对于裂解深度模型已经开发出商用软件，但由于国内的裂解原料特性与从国外引进时的设计条件不同，裂解过程的模型发生了变化，如果直接将国外的商用软件应用到国内乙烯装置上将会有一定的误差，达不到预定的效果。
华东理工大学综合运用信息技术、自动化技术、智能控制技术和化学工程技术等，研究出适合我国乙烯生产过程的裂解深度模型与先进控制软件，具有重大意义，可以提升乙烯企业的生产技术水平和国际竞争力。
虽然不少国外软件公司开发了通用和专用流程模拟软件以及适用于实时控制的多变量高级控制商品化工程软件，在工业装置上也有了成功的应用，但由于这些产品对我国工业企业的适应性不强、工程服务和维护费用过高等原因，导致这些产品不能取得预期的效益。因此，我们必须立足于与国内研究机构开展全面合作和自主开发。
经过多年攻关，虽然我国在乙烯成套技术与装备方面已取得重要进展和工程应用成果，但迄今还没有一套完整的针对乙烯装置自主知识产权的全流程优化运行技术开发及工业应用的成功案例，这就需要国内的研究机构与乙烯生产企业充分利用后发优势，加大科研和开发力度，通过攻关，尽快研发出符合我国乙烯装置要求的面向节能降耗的先进控制与优化运行一体化技术，进一步增强我国乙烯行业的国际竞争力，缩小国内乙烯与国际乙烯之间的运行水平差距，占领这一技术的制高点，全面提升国内乙烯装置的运行水平。
汽油是炼油厂的主要产品之一，原油进厂经过常压蒸馏、减压蒸馏以后生产出的直馏汽油、石脑油、减压渣油等中间组分经过催化裂化、重整、延迟焦化后产出可用于调和成品汽油的组分油，各组分油经过油品调和过程之后出厂。
汽油调和技术的研究和开发早在20世纪50年代就得到了广泛的关注，其本质上是一个物理过程，按照已实现工业化的汽油调和不同的工艺流程可分为两种类型：基于储罐的调和技术和基于管道的调和技术。不同类型的汽油调和工艺之间的优缺点不同，其所代表的工艺水平也不同。汽油调和技术的发展依赖于过程分析技术、先进控制技术、优化技术以及信息技术；因此，结合先进的过程分析技术，深入研究汽油属性的实时分析方法，研究辛烷值调和关系模型及调和配方的优化，研究调和计划与调度的建模及优化，对于提高生产效率、减少产品质量过剩、节省储罐资源具有积极的意义 [ 9 ] 。
汽油管道调和技术是上述调和技术中发展最为迅速的，该技术能够充分利用油品资源，最大限度地使用价格低、库存充裕的组分油，从而减少价格高的组分油的用量，提高汽油产量，并节省成本。此外，在线近红外光谱分析技术在汽油调和过程中的广泛应用，不仅可以节省油品分析的费用，而且极大地缩短了汽油属性的分析周期，并且使得汽油管道调和过程的实时优化得以实现，汽油产品的品质得到了有效的保障 [ 10 ～ 12 ] 。相比国际上先进的汽油管道调和技术，我国汽油调和技术水平总体上比较落后，其技术瓶颈是由于汽油属性分析的近红外光谱分析技术发展不成熟。早在20世纪90年代，国内炼油厂已经着手开发并引进汽油管道调和技术，但是由于近红外建模与分析技术的落后，大部分装置的优化投用率很低。如中石油大连某公司于1992年引进的汽油调和系统因缺乏近红外分析仪的配套模型等原因，造成系统的优化控制长时间不能投用 [ 9 ] ；中石化兰州炼油厂在1995年动工的汽油管道调和项目，1998年完工后仅仅投运一年，优化控制系统便停运至今；中石化镇海炼油化工股份有限公司1995年建成的管道调和系统，其调和配方的优化控制一直难以实现。近年来，中石化金陵石化炼油厂和华东理工大学联合开发的在线汽油管道调和技术取得了突破，并得到了国内外专家的认可。虽然管道调和技术取得了巨大的进步，然而在线近红外分析技术仍然是制约其发展的技术难题，近红外分析模型的建立与维护并未得到足够的重视和投入。因此，结合汽油管道调和工艺过程，研究基于近红外光谱的汽油属性的在线检测技术，建立有效的汽油调和关系模型，开发合理的汽油调和调度模型与配方优化方案，对于提高汽油调和生产效率，优化资源配置，提高现有调和装置的利用率，具有积极的意义。
聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等）是最重要的烯烃衍生品，其生产技术反映了一个国家资源加工的水平。2015年，我国聚乙烯和聚丙烯的表观消费量分别约2247万吨和2000万吨。中国未来城市化进程将继续拉动聚烯烃的市场需求，预计未来10年内仍将保持6%～7%的增长率。然而，我国聚烯烃产业呈现通用产品产能过剩、高端产品依赖进口的现状。一方面，随着煤制烯烃和丙烷脱氢技术的快速发展，聚烯烃的总产量得到明显提升，供需缺口大幅缩小；另一方面，国产的高端牌号供应严重不足，高端聚烯烃产量还有巨大的提升空间。2015年年底，中央政府提出供给侧改革。通过增加高端产能，实现聚烯烃产业升级，是石化行业供给侧改革的重要内容。
聚烯烃技术进步的核心推动力是催化剂和聚合工艺技术，但是，一方面，催化剂的技术革新周期长、成本高；另一方面，我国引进了几乎所有的先进聚烯烃生产工艺，问题在于缺少核心技术的支撑。2009年陶氏化学公司的科学家在《科学》杂志上发表文章指出 [ 13 ] ，开发先进聚烯烃材料需要同时考虑分子结构控制的精准性和制造成本。因此，如何通过局部的、有限的投入，在较短时间内缩短与世界先进水平的差距是目前我国聚烯烃产业转型升级发展的重大需求。基于现有催化剂体系，在设备不改动或小改动的前提下，利用国产或引进的工业装置生产高端化、差别化产品，是我国聚烯烃产业发展的必由之路。然而，工业聚合过程产品结构的控制一直是化学工程和控制科学与工程的棘手问题。这是因为，一方面，聚合反应机理、聚合物体系、聚合反应器操作呈现复杂性、耦合性和高度非线性；另一方面，影响聚合物性能的链结构参数如分子量分布、共聚物组成分布在线测量困难。通过先进的过程模型化与优化技术对聚烯烃生产装置进行消化、吸收再创新，是实现高端聚烯烃产品智能优化制造的重要手段。
如何建立能够合理描述炉管内轴向和径向的流体传质、传热情况以及炉管外的烟气流动和温度分布情况的裂解炉数学模型是该领域的研究重点之一，这些模型包括炉管内流体的一维活塞流模型和二维模型以及炉膛热传递的零维、一维、二维和三维模型。求解不同维数的机理简化模型需要不同的数值解法，从最简单的欧拉法、龙格库塔法，一直到最近应用的网格法和有限元法。裂解炉管内发生的是高温快速热裂解吸热反应，所需热量需由管外炉膛通过燃料燃烧、烟气辐射和对流作用来提供。因此，合理、准确的辐射室数学模型的建立，对整个裂解炉模型化研究具有重要意义。辐射室数学模型主要包括辐射传热模型、燃料燃烧模型和烟气流动模型，目前求解辐射传热的计算方法有罗伯-伊万斯法、别洛康法、区域法、蒙特卡罗法、热流法和离散坐标法。
随着湍流流动理论、燃烧理论及数值模拟方法和软件的成熟，许多学者将燃料燃烧模型和湍流流动模型纳入总辐射室模型，同时对炉膛辐射传热过程也相应采用更精确的高维模型来描述，获得了炉膛内较完整的仿真模拟。Gosman首次建立了包含湍流、燃烧和辐射传热模型的完整的裂解炉辐射室数学模型，为后续研究奠定了基础；Detemmerman和Froment首次将类似上述完整辐射室三维数学模型与辐射管内裂解的三维数学模型进行耦合求解，建立了整个裂解炉的综合数学模型，文章针对丙烷原料、反应管内带螺旋翅片及辐射室，采用分区法计算辐射传热速率，烟气流型采用基于雷诺时均的 N - S 方程的CFD模型求取，并考虑了局部辐射对炉膛温度分布的影响，烟气浓度分布应用涡流消散燃烧模型求取，管内裂解反应过程采用De Saegher等建立的三维数学模型（不含结焦模型），以管外壁温度和炉墙温度作为边界条件反复迭代计算，得到了较完整的仿真结果，一次模拟需要800h；Heynderickx、Oprins等相继对其进行了扩展应用和数值解法的改进；Stefanidis等采用更加详细的燃烧动力学模型（DRK），配合基于涡流消散概念的湍流-化学相互作用模型（EDM）对工业裂解炉辐射室的流场、温度场和浓度场等进行模拟运算，通过基于简化燃烧反应动力学（SRK），配合涡流破碎模型/有限反应速率模型（EBU）的模拟运算的对比结果表明，后者（简化模型）得到的燃烧反应速率过快，使得其燃烧范围和火焰高度均变小，导致炉膛内温度分布及整体模型的误差较大，文章指出应用详细燃烧模型进行模拟的重要性；蓝兴英等采用类似文献的方法对USC型裂解炉的辐射室进行三维模拟，并结合管内裂解反应的二维数学模型，建立的综合数学模型，是目前国内最完整、最详细的裂解炉模型；王国清、吴德飞等也相继应用CFD模型对裂解炉辐射室进行三维数学模拟研究。
聚烯烃工业生产中常以熔融指数与密度作为产品的质量指标，但是这两者均是非常宏观的性质，仅反映聚合物的平均分子量和共单体的平均含量。具有相同熔融指数和密度的产品，微观分子结构却可能相去甚远，其力学性能和加工性能也相差巨大。原因在于聚烯烃具有复杂的链结构（如分子量分布、短支链分布）以及共聚组成分布、序列分布等精细结构。恰是这些微观结构对聚烯烃的最终使用性能以及加工性能起着决定性的作用。以高密度聚乙烯管材为例，它的加工性能和耐慢速裂纹增长性能取决于分子量分布与短支链分布。因此，开发、生产聚烯烃新材料尤其是高端牌号、专用料，需要对其链结构进行严格的控制。然而，聚烯烃的分子量分布等链结构无法在线检测，这给聚合物产品质量的实时控制带来了挑战。采用先进的过程建模与模拟技术对工业聚合装置进行严格的数学描述，对分子量分布等链结构作出准确预测，是实现聚烯烃微观结构软测量的重要手段。
矩方法可求解聚合物平均分子量以及分布指数，是一种简便的计算平均分子量的方法。Flory分布则提供了全面、清晰的分子量分布信息，为了解聚合物分子量分布和动力学研究提供了充分的依据。这两种方法已逐渐取代熔融指数法成为工业生产中表征聚合物分子量及分布的重要依据。以提高资源利用率，提高产品的高附加值为目标，烯烃聚合过程建模、优化和控制领域发展的一个重要趋势是越来越面向更精细的链结构。
报警系统对保障生产安全、促进高效生产的重要作用毋庸置疑，目前已在各个工业领域得到了广泛重视，多个行业也已制定了相关工业指南与标准。2006年美国PAS公司出版了手册《The Alarm Management Handbook：A Comprehensive Guide》；2009年美国DRoTH公司出版了专著《Alarm Management for Process Control》。2009年国际自动化学会（ISA）发布“Management of Alarm Systems for the Process Industries（ANSI/ISA-18.2-2009）”标准 ；2014年国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）发布“Management of Alarm Systems for the Process Industries（IEC-68682）”。为实现报警系统智能化，各大公司推出了报警系统专用软件，如Matrikon公司的Alarm Manager及其配套工具，UReason公司的OASYS-AM，以及TiPS公司的LogMate等。同时，报警研究领域近年来也已引起学术界的广泛关注，如IFAC Safeprocess 2009、IEEE CDC 2010和IFAC World Congress 2011等都进行了关于报警系统设计、分析等研讨。国外高校也与企业进行联合研究，例如，加拿大Alberta大学联合Matrikon、Suncor和Imperial Oil等公司，开展“报警分析与设计的先进技术研发（Development of An Advanced Technology for Alarm Analysis And Design）”专项研究；澳大利亚西澳大学与Chevron公司联合，进行“应用于实时报警管理的自适应优化学习（Adaptive Optimization Learning Applied to Real Time Alarm Management）”研究等。
目前，针对过程工业报警系统“报警数量过多、难以辨别”这一突出问题，已有大量学者分别从报警阈值设计、报警识别、报警溯源分析等方面着手进行研究。主要技术有过程运行监测与故障诊断技术、过程关键装置风险评估技术、化工过程柔性设计以及化工过程本质安全技术等。其中，过程状态分析、故障诊断、安全预警和事故防范技术的研究与应用得到了普遍重视。报警阈值设计方面，Jiang构建离线模型、在线模型分别对独立变量参数和因变量参数进行阈值优化 [ 14 ] 。Mezache&Soltani运用模糊神经网络训练阈值估计 [ 15 ] 。Verdier & Hilgert通过改进Cumulative sum（CUSUM）算法，得到自适应报警阈值，提高其对时间的适应性 [ 16 ] 。Brooks，Thorpe & Wilson综合考虑报警管理、过程控制和产品质量，根据三者相互关系计算报警阈值，以减少误报警量 [ 17 ] 。报警识别方面，包括对重复报警、抖振报警等干扰报警的识别与处理，此类报警是导致报警泛滥的原因之一。为有效处理此类报警，通常可采取死区设置、报警时间延迟、报警搁置、报警自动抑制等方法。报警溯源分析方面，主要通过分析报警传播路径，找到产生报警的根源，进而排除异常状况与消除报警。通常可运用邻接矩阵、符号有向图（SDG）、溯因推理、专家系统、解析模型、数据驱动模型等求取报警信息传播路径及演化规律。因此，构建报警变量与相关过程变量之间的阈值非线性区间估计模型；放大报警特征差异，实现报警在线分类识别模型；探究报警溯源分析模型，寻找导致报警的根源，是有效处理报警、保障系统安全的关键问题所在。
在总结安全与环保工作经验的基础上，需要内部职工提高安全意识、丰富安全知识，从而有效实施安全教育与管理，实现安全教育常态化，确保企业生产安全。同时，应急预案被证明是应对灾害发生的有效手段。目前，生产企业也逐渐开展安全预案与应急救援实战演练，但是由于灾害的种类不同、应对的执行者各异以及设备、场地和环境等条件的限制，相关的应急预案从制定到学习再到演练，耗费大量人力、物力和财力，是一个巨大的负担和工作量，实际演练存在着训练机会不多、训练效果不明显、训练效果无法重现、训练效果评价不真实等现象，还不能随时随地进行演练，甚至出现程序化、形式化，效果并不十分理想。北京化工大学开发的事故应急预案学习与救援演练三维平台，根据自动化系统的报警信息和企业的应急管理预案，引导操作员进行有针对性的事故处理和演练学习，为提高安全责任、掌握安全应急技术提供了新技术和新方法，形成了石化企业安全保障的整体技术方案，并进行了工业应用及其推广，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。