Advanced Process Engineering eXpert

流程工业过程模拟与设计平台

ZHEJIANG SUPCON TECHNOLOGY CO.,LTD.

传统工厂

难以精准控制

过于依赖经验

难以传承

经验

发展革新快

集成度高

专有技术壁垒

技术

未来的智能工厂一定是

流程工业

与设计平

智能工厂

更智能化的计划调度

更快速指导装置运行调整

时刻监控工厂运营状况

数据

培养复合型人才

经验模型化

模型共享

知识共享

模型

能通过模型描述的工厂

（APEX）

过程模拟

台

目录 CONTENTS

PART 01 APEX产品简介

PART 02 产品功能介绍

PART 03 产品应用场景

PART 04 产品应用案例

PART 05 产品应用价值

01

06

16

22

26

O1

APEX（Advanced Process Engineering eXpert）是一款通用流程工业过程模拟与设计平台，通过将工艺

过程进行计算机描述，起到过程模拟与预测的作用，从而为工程设计、生产运行、装置改造提供指导，实现安

全生产、降本增效的目的。

APEX产品简介

PART 01

工业生产

工程设计

教育科研

扩能改造

校正仪表

参数计算

生产优化

节能减排

操作员培训

流程设计

工艺计算

设备选型

方案比较

可行性分析

模拟实验

工艺研发

教学模型研究

节约

建造资金

提高

生产效率

降低

生产能耗

增加

企业效益

通用流程模拟软件/平台助力企业降本增效

10~30% 3~8% 3~5% 5~20%

流程工业过程模拟与设计平台

通用流程模拟软件/平台全生命周期应用

基于中控30年的流程工业积累

采用先进的技术路线

完全国产化，自主知识产权

主要用于炼油、石化、化工领域

可在全生命周期助力企业降本增效

APEX平台使用特有的策略，构建开放式方程，提高求解效率

O3

流程工业过程模拟与设计平台

Advanced Process Engineering eXpert (APEX)

APEX是国产通用流程模拟平台

增强型联立方程建模方法

生而为优

基于联立方程技术的新一代通用流程模拟平台，建模技术、求解性能更为优秀。

一模到底

为企业打造全生命周期的模型服务，实现多个场景一个建模平台全面覆盖。

共创共享

APEX平台赋能万千企业，构建开放、共享、共创、融合的新形态。

产品特点

分布式大脑

依托热力学方法库以及单元模型库， 结合计算引擎， 构建平台运行基础

开放的接口体系，支撑 APEX 平台与其他智能化、信息化系统交互，发挥更优异的模型应用效果

通过联立方程建模下各类功能共同作用，平台的求解效率更高，更适用于多应用的场景复杂流程模拟与优化

支持Windows、Mac、

Linux以及国产操作系统

各终端用户可同时访问同一

服务集群，方便协同交互

APEX平台以分布式服务集群为核心，支持单机以及多个云端服务器跨平台使用

产品功能架构

O5

产品功能介绍

PART 02

本平台具备2130种常规组分，有原油切割、12种热力学方法包配置、26种单元模块计算、流程计算等基本功

能，以及组分组设置、属性变更、变量连接、连接策略配置、元变量值配置、灵敏度分析、目标函数配置等功

能，平台还可实现除“模拟”之外的“配对标定”“数据整定”“优化”等运行模式。

2130种纯物质的49项基础物性

2472对二元交互作用参数

支持自定义添加和修改物性数据

可灵活配置二元交互参数

可覆盖大部分石油、化工组分物性

功能介绍——物性数据

O7

PR、SRK、RK、MXBONNEL、HOC等立方型状态

方程

IDEAL、NRTL、WILSON、UNIQUAC、UNIFAC等

活度系数方程

IF97等其他物性方程

逸度、焓、熵对压力、温度、组成的一阶导、二阶

导等

导热系数、黏度、表面张力对压力、温度、组成的

一阶导、二阶导等

支持物性方法的灵活组态，提高模拟精度

支持亨利组分，可灵活修改亨利系数

优化的热力学算法，可支撑模型精准计算

功能介绍——热力学方法

流程工业过程模拟与设计平台

流股源（3）：物料源、油品源、热源

传热（3）：加热器、热交换器、热通量换热器

分离/混合（3）：混合器、分流器、热混合器

普通分离（4）：两相闪蒸罐、三相闪蒸罐、液液分离器，组分分离器

反应器（4）：产率反应器、全混流反应器、平推流反应器、计量反应器

压力变送（2）：压缩机、透平机

塔器（3）：精馏塔塔体、萃取塔、精馏塔

其它模块（4）：测量模块、分析模块、计算器模块、子流程模块

功能介绍——单元模块

O9

支持单一油品和混合油品的针对性和统筹计算方式

支持D86及TBP等数据的输入和导入，支持轻端组分数据

支持虚拟组分自动命名与自定义命名

虚拟组分的切割方式可按数量或按温差

支持蒸馏数据的内插外推方法选择，虚拟组分物性计算方法的选择

自动获得虚拟组分的包括体积分率、质量分率、NBP、API在内的12种物性参数

自动展示蒸馏曲线数据及曲线图

功能介绍——原油切割

流程工业过程模拟与设计平台

基于简约空间序列二次规划算法与内点技术结合的大规模求解

简约空间序列二次规划算法减少了优化计算过程中的存储需

求，降低内存消耗，提高优化求解效率。

内点技术使参数迭代过程始终在可行域内进行，加快目标函

数收敛，减少迭代次数。

稀疏矩阵结构自动提取是通过对模型的变量、方程的降秩

奇异等处理，降低稀疏矩阵维度，提高优化计算的稳定性

和高效性，节约自动微分求导时间，提升运算效率。

基于稀疏矩阵结构自动提取和自动微分技术，大幅度降低导

数信息计算时间、提高精算精准性

软件运行效率表现优异

功能介绍——非线性求解器

11

功能介绍——模型运行

初始化：生成模型变量、方程，确定变量在方程组中的自变量、因变量角色

初值管理：根据不同的初值策略生成多规格初值，便于运行计算

运行：基于变量在方程组中的自变量、因变量角色及其初值，通过在求解器中求

解，获取计算结果

停止：计算过程中停止求解器运行

信息板：打印初始化、运行过程步骤，方便用户回顾计算过程、排查问题

流程工业过程模拟与设计平台

属性变更：变量分为“常数”、“计算”等六种属性，属性变更可改变变量属性，从而改变其在各运行模

式下的自变量、因变量角色

元变量值配置：规定所有变量的信息，可设置变量的值、单位、下限、上限、步长限、边界类型以及缩放

因子等

利用元变量值配置与属性变更共同作用，实现根据模型目标参数要求反算工艺条件的功能。属性变更确定

变量的自变量、因变量角色，元变量值配置确定变量的目标参数。

灵敏度分析：可根据当前模型结构、变量数值求解各自变量与因变量之间的偏导关系

功能介绍——应用功能

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流股连接：依托联立方程法，首次提出了连接策略打通流股循环的方法

变量连接：将两个变量的对应关系建立起来，并作为模型方程组的补充

自由度分析：对模型变量在四种运行模式下

的自由度进行分析，以便用户确认调整模型

应用功能后，方程组在数学上的合理性

模型统计：统计模型中包含的变量数与方程

数，用于查看模型方程组规模

模块统计：统计模型中组态的单元模块数，

便于用户总览

功能介绍——应用功能

流程工业过程模拟与设计平台

功能介绍——运行模式

平台支持四种运行模式：模拟、配对标定、数据整定、优化

模拟： 通过各类平衡方程及能量传递速率方程建立装置的稳态模型

配对标定：两个变量一一对应，以作为因变量的变量，反算作为自变量的变量，实现数据配对

数据整定：用一组数据，通过使目标函数最小化计算，整定出另一组数据，实现模型校准

优化：通过多变量一次性求解，得到全局协调的多约束工厂整体优化方案

平方和型+最小化：使模型数据与装置实际偏差最小，并校准如塔盘效率、雾沫夹带率、换热器

换热系数等不可测参数

线性型+最大化：装置经济效益最大、产品收率最大等

线性型+最小化：装置碳排放量最小、原料消耗最低等

根据不同的运行模式，可设定不同的目标函数：

15

本产品将在流程工业的科研教育阶段减少实验次数，设计/再设计阶段实现安全保障，运营阶段对比众多解决

方案，定制化工艺设计，改造阶段用于突破工艺瓶颈，进行装置再设计，在全生命周期进行模拟、优化，达到

降本、提质、增效、安全和环保目标。

产品应用场景

PART 03

实验室研究 中间试验阶段

流程模拟软件/平台

工业化阶段

新技术和新产品的研发过程中，可以通过流程模拟技术来代替中间试验，减少实验工作，缩短开发周期，大大

提高科研开发的工作效率和质量，节省大量人力物力，降低科研开发成本。

工程设计中，本平台提供丰富而准确的物性数据、物料衡算、水力学计算，并可通过“配对标定”和“数据整定”

的运行模式，实现“一对一”或“多对一”的参数反算，为流程规划的方案选型提供数据基础。平台具备多种运行

数据展示方式，可通过各层级变量的多维度数据，也可在流程图中展示用户最为关心的部分数据。此外，元变

量列表具备导出功能，可方便地将所需元变量导出到本地表格文档中，为工艺设计提供强大的数据支撑。

应用场景——工艺研发

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APEX 的机理模型可为计划调度排产软件提供装置的

Delta-base 数据模型，提高计划的精度和调度的合理性。

此外，基于 APEX 建立的全厂模型利用自带的非线性求解

器也可以在原料产品价格、加工负荷、加工成本等多参数

影响下，求解得到企业全局效益最大的单周期生产计划方

案和调度方案，为企业带来更好的效益。

应用场景——计划调度

流程工业过程模拟与设计平台

实时优化是通过实时获取装置工艺数据和操作条件，在满足计划和调度为前提下，以生产效益最大化为目的，

采用基于联立方程的稳态机理模型，优化装置最优运行参数并反馈控制系统执行优化的过程。

通过“属性变更”“元变量值配置”“目标函数”以及“灵敏度分析”等功能，进行适用于RTO应用的流程建模与调试过

程。通过建立数据整定目标以及优化函数，在相应的运行模式下求解，获得数据整定或优化方案。平台具有开

放式接口，可与中控智慧实时优化软件InPlant RTO等实时优化平台软件进行数据交互，实现在线运行。

应用场景——实时优化(RTO)

RTO运行原理

APEX建模应用

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APEX平台

APEX平台

RTO平台

APEX平台

先进控制系统（APC）根据装置阶跃测试获得的增益以及工艺控制逻辑，对操纵变量进行调整以响应控制变量的

设定。通常情况下，装置进行 APC 系统实施时，选择工况正常且较为稳定的操作条件，对设备进行扰动，获得在当

前运行状态附近的一批增益。然而这种获得增益的方式存在以下问题：

本平台所具备的 “灵敏度分析” 功能，在模型方程组中进行

偏导数求解，通过在线运行，可得到各运行条件下操纵变量

对控制变量的增益。通过 APEX 平台与 APC 软件的联用，

可在线获得装置运行数据并将实时计算相关变量的增益更

新到 APC 系统中，无需对装置进行扰动获得增益。通过这

种方式，装置的稳定控制得到了实时、有效的保障。

对装置运行工况、条件有较大要求

增益仅在运行条件与阶跃测试条件相似时才有较好的效果，偏离越高，效果越差

阶跃测试与对装置进行扰动，干扰装置正常生产

应用场景——先进控制系统(APC)

流程工业过程模拟与设计平台

元工厂的建设，是基于APEX为企业装置建立严格机理模型，赋能员工对核心生产工段进行更安全、更平稳、

更低耗的操作，辅以AR/VR技术大幅提高内外操协同工作效率，并对赋能下的操作质量进行无感评价，依靠以

提高装置效益为导向的积分体系激励员工更安全、高效、节能地完成生产任务，形成环环相扣的运营闭环。

流程工业过程模拟与设计平台作为元工厂技术底座重要的一环，支撑角色从机理层面审视元工厂中的生产活动，

帮助员工获取过去工作中难以计算、难以获得的优化点，提升员工在元工厂评价体系下的收益。

应用场景——元 工 厂

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本产品作为通用流程模拟平台，基于“第一性”原理，可对油气、炼化、化工等行业中机理明确的装置进行流程模拟。

油气行业：物性分析、油气分离。

炼油石化：常减压、连续重整、加氢裂化、催化裂化、PX、PTA、乙烯等。

化工：乙二醇、PO/SM、MTO、合成氨、草甘膦等。

产品应用案例

PART 04

常减压蒸馏：炼厂“龙头”装置，将原油分离为各中间产品，用于进一步反应、分离得到最终产品。原油经预处

理（脱盐、脱水、初馏塔）、常压蒸馏、减压蒸馏三大工序分离成不同沸程的馏分油。

常减压模型主要设备包含初馏塔、常压塔、减压塔以及脱

前、脱后、初底三套换热网络，通过对塔、换热器等设备建

模，深入分析整个装置任意工序、任意设备的工艺参数，便

于设计 / 再设计、运营、改造。

经对比，模型的运算结果精确度达到成熟流程模拟软件的

精度水平。

平台具有准确的原油油品切割计算功能，根据蒸馏曲线数据，自主设计切割方案，将原油这一复杂混合物，表

征为不同馏程的虚拟组分集，进行分离设计。

应用案例——常减压蒸馏装置建模

23

连续重整装置以生产芳烃或高辛烷值汽油为目的，是下游芳烃装置的重要原料来源。其中重整反应单元是连续

重整装置的核心，决定了重整产品收率、组成，但反应过程对反应温度、氢油比、进料组成等反应条件非常敏

感，凭经验难以确定最佳反应条件。

APEX 对连续重整装置进行建模，采用 50 分子集总表征原料及产品组成，优化最佳的重整反应条件等装置操作

参数，实现对连续重整装置的操作优化。

通过在线闭环实时优化平台与 APC 系统进行了闭环联动。经标定，RTO 投用后，装置 BTX 收率提高 0.58%。

催化重整反应网络

应用案例——连续重整装置建模

流程工业过程模拟与设计平台

某化工企业，由甲醇和三氯化磷在负压下的合成反应生产亚磷酸二甲酯，并得到其他副产物，某条生产线存在

主产物收率低的问题。企业基于APEX平台，对反应过程进行深入剖析和精确模拟，并以模型指导反应器和工

艺的改造，取得良好效果。

以酯化反应工段生产数据和分析数据，对反应动力学模型精准校正。

经多个测量模块、分析模块反复分析、演算，多工况下的模拟结果与实际数据匹配度达99%以上。

基于严格模型分析收率低的原因，提出安全合理的设备和工艺改造方案

改造实施后，主产物收率提高2%以上

应用案例——亚磷酸二甲酯装置建模

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中控技术深耕流程工业多年，随着科技进步，秉承着更高效运行、更互联互通、更开放共享的迫切需要，以“客户成

功”的核心价值观为导向，开始并实现了流程工业过程模拟与设计平台的研发。中控技术以当下技术背景与行业

需求为基础，开发更为开放、通用并满足不同行业及用户定制化需求的产品。

产品应用价值

PART 05

APEX平台依托自身各部分功能，以及分布式交互架构，构建开放、共享、共创、融合的定制化新形态。

用户可在APEX平台上进行自定义部分的二次开发

将专有的物性库、热力学库、反应动力学、单元模型、求解器等与本平台进行融合

作为整体产品提供给包括模型提供方在内的所有用户

人才培养，高校可免费使用本平台进行人才培养

高效研发，研究机构和设计院使用本平台开发新的工艺、新产品和加快工程设计

节能减排、提高效益，企业使用本平台建立基于数字孪生的全流程模型，为装置开停车、

工艺改造、先进控制、实时优化、计划优化提供控制和生产方案

资源共享，所有用户在本平台上可实现模型共享，加速知识的传播和成果的转化

共创共享

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流程工业过程模拟与设计平台(APEX)