RPMS在煉化企業(yè)中的應用

隨著(zhù)原油資源的緊缺、國際市場(chǎng)原油價(jià)格高企，中國加進(jìn)WTO對石化行業(yè)的沖擊，石化行業(yè)將面臨越來(lái)越激烈的市場(chǎng)競爭。近年來(lái)，我國沿海石化企業(yè)加工的進(jìn)口原油數目、品種不斷增加，以前只加工大慶、勝利原油的品種單一局面已不復存在，因此只憑經(jīng)驗進(jìn)行原油計劃與調度的優(yōu)化顯得越來(lái)越力不從心。隨著(zhù)信息化產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，信息化產(chǎn)業(yè)與傳統產(chǎn)業(yè)的結合已成為一種必然趨勢。由于信息化產(chǎn)業(yè)的融進(jìn)，傳統產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到了提升。目前世界上已有160多家煉化企業(yè)使用先進(jìn)優(yōu)化排產(chǎn)工具軟件(如Honeywell RPMS、ASPENPIMS及PROS—煉油廠(chǎng)圖形建模計劃優(yōu)化軟件等)，RPMS是Refinery and Petrochemical Modeling System的縮寫(xiě)，即煉油和石油化工建模系統，由Honeywell HiSh—spec開(kāi)發(fā)的一個(gè)線(xiàn)性規劃軟件。RPMS是煉廠(chǎng)和石油化工企業(yè)中建立和維護計劃模型的程序、數據庫和接口的綜合體。所采用的優(yōu)化技術(shù)，是通過(guò)對非線(xiàn)性工藝組合的優(yōu)化，用于決策支持的一系列連續線(xiàn)性規劃。RPMS模型的主要功能有原油選擇、產(chǎn)品數目?jì)?yōu)化、產(chǎn)品性質(zhì)傳遞等，終極以經(jīng)濟效益為目標函數，通過(guò)調整各產(chǎn)品分布獲得效益最大化。RPMS模型可用于煉化企業(yè)排產(chǎn)，原油采購指導，確定煉化企業(yè)公道的原油加工量，煉化企業(yè)的效益測算以及煉化企業(yè)動(dòng)態(tài)硫分布的測算等。 　　1　RPMS模型的開(kāi)發(fā)　　為了公道利用原油資源和裝置能力，降低本錢(qián)，進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品結構，降低庫存，進(jìn)步治理水平，取得最大經(jīng)濟利潤，需要解決以下題目：　�、僭�油及中間物料如何選購?②采用何種加工方案?③生產(chǎn)什么產(chǎn)品?④如何優(yōu)化調度?⑤如何尋找最佳操縱點(diǎn)?⑥如何實(shí)現產(chǎn)品結構優(yōu)化?⑦儲運系統如何公道調配?　　根據以上題目，結合原油數據庫、過(guò)程模擬、線(xiàn)性規劃等技術(shù)，建立開(kāi)發(fā)RPMS模型，其中包括：　�、匍_(kāi)發(fā)帶有AGO和石腦油PONA值分析數據的原油數據庫，研究原油混煉對煉油化工一體化裝置的影響�！　、诮�立開(kāi)發(fā)生產(chǎn)裝置物料與產(chǎn)品收率模型，研究物料性質(zhì)變化對產(chǎn)品收率的影響�！　、墼谏�產(chǎn)計劃層建立開(kāi)發(fā)煉化企業(yè)If模型，利用原油數據庫、裝置數據模型，考慮各裝置約束、公司指令性計劃、政策約束，考慮原料和產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格，以煉化企業(yè)總體經(jīng)濟效益最優(yōu)為目標函數，作出全流程(包括煉油、芳烴、乙烯三線(xiàn))的最佳生產(chǎn)運行計劃方案�！　、荛_(kāi)發(fā)油品優(yōu)化調和系統，實(shí)現罐的公道調配�！　、葆槍χ饕�裝置，建立裝置動(dòng)態(tài)過(guò)程數學(xué)模型，用以猜測原料變化、操縱條件改變、生產(chǎn)工藝改變對產(chǎn)品收率的影響，研究裝置性能，優(yōu)化操縱�！　�RPMS模型以Business.FLEX中的高級計劃調度優(yōu)化為主體，與原油評價(jià)數據庫相結合以企業(yè)利潤為目標函數，采用線(xiàn)性規劃技術(shù)，使用先進(jìn)的優(yōu)化器(柏林大學(xué)開(kāi)發(fā)的MOPS優(yōu)化器和Dash協(xié)會(huì )的XPRESS優(yōu)化器)對RPMS的數學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解，從而解決煉化企業(yè)的計劃與調度的優(yōu)化題目。線(xiàn)性規劃技術(shù)中的分布式遞回能自動(dòng)將物料性質(zhì)傳遞到下游裝置，使RPMS將原料性質(zhì)的變化與產(chǎn)品性質(zhì)的變化聯(lián)系起來(lái)。RPMS模型為處理非線(xiàn)性題目和其他難于收斂的模型，提供了一種專(zhuān)門(mén)的遞回技術(shù)，這種專(zhuān)門(mén)的遞回技術(shù)稱(chēng)作“連續的線(xiàn)性規劃”(SLP)。RPMS模型還使用混合整數規劃，可以輕松地建立任何時(shí)間段的決策程序�；旌险麛狄巹澥且环N答應決定某原料必須最小量買(mǎi)進(jìn)，或者一點(diǎn)也不購買(mǎi)的處理技術(shù)，它的另一個(gè)流行的用法是決定過(guò)程單元處理量的最小縮減率。　　2　RPMS模型在煉化企業(yè)排產(chǎn)中的應用　　煉化企業(yè)的排產(chǎn)非常重要，它直接影響著(zhù)企業(yè)的經(jīng)濟效益。煉化企業(yè)的排產(chǎn)要考慮企業(yè)各裝置的加工能力、裝置性能及狀況(適合加工低硫原油或含硫原油)、原油價(jià)格、產(chǎn)品價(jià)格、產(chǎn)品結構等很多因素。2006年初，中國石化上海石油化工股份有限公司煉化部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)煉化部)在RPMS模型上對沙輕、阿曼、沙超輕、罕戈、馬西拉、惠州、文昌、番禹、西江、尼羅河、韋杜里、辛塔、卡賓達、杰諾、黑獅等二十幾種原油進(jìn)行年度排產(chǎn)方案的效益測算，篩選出4種優(yōu)化加工方案，效益對比情況見(jiàn)表1�！　�從表1可以看出，其中的“方案3”效益最好。本次測算的最優(yōu)加工方案得到了中國石化專(zhuān)家組的肯定，同時(shí)也成為上海石化2006年度的原油加工排產(chǎn)方案。　　3　RPMS模型在原油采購中的應用　　煉化企業(yè)生產(chǎn)計劃排定以后，接下來(lái)就要采購原油。由于原油市場(chǎng)瞬息萬(wàn)變，原來(lái)計劃購買(mǎi)的原油可能在市場(chǎng)上已采購不到，這時(shí)就要根據原油市場(chǎng)動(dòng)態(tài)狀況臨時(shí)改變原油采購計劃。比如，在煉化部2005年第2季度計劃中，6月份預備采購74kt尼羅河原油，但在4月底時(shí)卻發(fā)現市場(chǎng)上已很難采購到尼羅河原油。于是在RPMS模型上對尼羅河原油以各種原油進(jìn)行替換，具體數據見(jiàn)表2。 　　比較說(shuō)明：　　基準工況月度計算效益為3.8531億元�！　》桨�1(74kt番禹原油替換尼羅河原油)比基準工況減少利潤82萬(wàn)元�！　》桨�2(20kt卡賓達，54kt番禹原油替換尼羅河)比基準工況減少利潤269萬(wàn)元�！　》桨�3(74kt杰諾替換尼羅河)比基準工況減少利潤524萬(wàn)元�！　》桨�4(20kt卡賓達，54kt杰諾替換尼羅河)比基準工況減少利潤553萬(wàn)元�！　》桨�5(24kt卡賓達，50kt辛塔替換尼羅河)比基準工況減少利潤1124萬(wàn)元�！　】梢钥闯�，方案1(74kt番禹原油替換尼羅河原油)效益相對最好，方案2(卡賓達20h、番禹54kt替換尼羅河原油)效益次之(各方案效益沒(méi)有扣除固定用度，但不影響各方案比較結果)�！　�從上述RPMS模型計算結果得出，在當時(shí)的原油價(jià)格、產(chǎn)品價(jià)格體系下，番禹原油最合適替換尼羅河原油，即當原油市場(chǎng)上采購不到尼羅河原油時(shí)，可以采購同等數目的番禹原油頂替。　　4　RPMS模型在煉化企業(yè)效益測算中的應用　　RPMS模型除了在煉化企業(yè)的排產(chǎn)、原油采購中發(fā)揮重要作用之外，還可以進(jìn)行煉化企業(yè)的效益測算。RPMS模型中的效益是根據銷(xiāo)售總額減往原油本錢(qián)以及公用工程等用度而得出，并沒(méi)有考慮到固定用度的發(fā)生。煉化部的固定用度均勻每月大約為1.2億元，即當RPMS模型的月度計算效益為1.2億元時(shí)，實(shí)際上就是利潤為零。2005年第1季度，煉化部取得了相當好的經(jīng)濟效益，2005年4月煉化部的效益出現了下降，2005年5月初乙烯等化工產(chǎn)品價(jià)格大幅下跌。在這種情況下，煉化部技術(shù)處組織氣力進(jìn)行了零利潤原油價(jià)格測算。首先選定兩種低硫原油和兩種含硫原油作為基礎原油(數目、比例按以往典型工況)，在RPMS模型中運轉，估算出零利潤時(shí)各基礎原油的價(jià)格，再將其他原油逐個(gè)替換基礎原油，在效益平衡點(diǎn)時(shí)求出其他原油的零利潤價(jià)格。表3為零利潤原油價(jià)格計算結果，表4為零利潤價(jià)格與同期市場(chǎng)價(jià)比較�！　”容^說(shuō)明：　　從表3方案0基準工況可以看出，當4個(gè)基礎原油采用2005年5月市場(chǎng)價(jià)時(shí)，RPMS模型的月度計算效益為1.1975億元，約即是煉化部每月的固定用度1.2億元，也就是說(shuō)，班切馬斯、尼羅河、阿曼、沙輕原油當時(shí)的市場(chǎng)價(jià)就是煉化部的零利潤原油價(jià)格(產(chǎn)品價(jià)格采用2005年5月初價(jià)格體系)�！　�從方案1(50kt沙超輕替沙輕)可以看出，沙超輕原油效益平衡點(diǎn)價(jià)格，即零利潤價(jià)格為3428元／t�！　�從方案2(50kt穆?tīng)柊嗵嫔齿p)可以看出，穆?tīng)柊嘣�油的零利潤價(jià)格為3482元／t�！　�從方案3(40kt庫莫克爾替班切馬斯)可以看出，庫莫克爾原油的零利潤價(jià)格為3621元／t�！　�從方案4(50kI卡賓達替阿曼)可以看出，卡賓達原油的零利潤價(jià)格為3188元／t�！　�從方案5(50kt番禹替尼羅河)可以看出，番禹原油的零利潤價(jià)格為3288元／t�！　�從表4可以看到，上述幾種原油當時(shí)的市場(chǎng)價(jià)大都在零利潤價(jià)格四周徘徊，有的略高于零利潤價(jià)格，有的略低于零利潤價(jià)格。也就是說(shuō)，在2005年5月的原油價(jià)格、產(chǎn)品價(jià)格體系下，煉化部的原油加工已接近零利潤的邊沿�！　⊥ㄟ^(guò)RPMS模型的效益測算，及時(shí)為企業(yè)調整產(chǎn)品結構贏(yíng)得了寶貴的時(shí)間。　　5　RPMS模型在測算煉化企業(yè)硫平衡中的應用　　煉化企業(yè)各裝置、產(chǎn)品的硫分布測算非常重要。近年來(lái)，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對能源尤其是石油產(chǎn)品的需求量急劇增加。為了滿(mǎn)足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，我國煉油企業(yè)加工進(jìn)口原油的比重越來(lái)越大，特別是進(jìn)口中東原油的硫含量較高且加工量逐年增加，而目前國內煉油裝置多為按煉低硫油設計的，后來(lái)經(jīng)過(guò)多次改造才可以接受高硫原油的加工。這些煉油裝置由于存在著(zhù)“先天不足”現象，因此，很輕易出現某些部位硫腐蝕潰爛，對安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患。RPMS模型的硫平衡測算，可以根據進(jìn)料的不同油種、不同比例動(dòng)態(tài)地測算出各裝置、產(chǎn)品的硫分布。對防止硫腐蝕威脅安全生產(chǎn)具有很大的現實(shí)意義。　　6　結論　　(1)RPMS模型可以根據企業(yè)各裝置的加工能力、裝置性能及狀況、原油價(jià)格、產(chǎn)品價(jià)格、產(chǎn)品結構等很多因素制定出公道的優(yōu)化排產(chǎn)計劃�！　�(2)RPMS模型在原油采購中，可以根據市場(chǎng)變化及時(shí)篩選出合適的原油來(lái)頂替原來(lái)計劃采購的原油�！　�(3)RPMS模型可以用來(lái)測算煉化企業(yè)效益，為企業(yè)及時(shí)調整產(chǎn)品結構贏(yíng)得寶貴的時(shí)間�！　�(4)RPMS模型可以根據進(jìn)料的不同油種、不同比例動(dòng)態(tài)地測算出各裝置、產(chǎn)品的硫分布。對防止硫腐蝕威脅安全生產(chǎn)具有很大的現實(shí)意義。

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