RPMS在煉化企業(yè)中的應用

隨著原油資源的緊缺、國際市場原油價格高企，中國加進WTO對石化行業(yè)的沖擊，石化行業(yè)將面臨越來越激烈的市場競爭。近年來，我國沿海石化企業(yè)加工的進口原油數(shù)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)驗進行原油計劃與調(diào)度的優(yōu)化顯得越來越力不從心。隨著信息化產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，信息化產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合已成為一種必然趨勢。由于信息化產(chǎn)業(yè)的融進，傳統(tǒng)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)使用先進優(yōu)化排產(chǎn)工具軟件(如Honeywell RPMS、ASPENPIMS及PROS—煉油廠圖形建模計劃優(yōu)化軟件等)，RPMS是Refinery and Petrochemical Modeling System的縮寫，即煉油和石油化工建模系統(tǒng)，由Honeywell HiSh—spec開發(fā)的一個線性規(guī)劃軟件。RPMS是煉廠和石油化工企業(yè)中建立和維護計劃模型的程序、數(shù)據(jù)庫和接口的綜合體。所采用的優(yōu)化技術(shù)，是通過對非線性工藝組合的優(yōu)化，用于決策支持的一系列連續(xù)線性規(guī)劃。RPMS模型的主要功能有原油選擇、產(chǎn)品數(shù)目優(yōu)化、產(chǎn)品性質(zhì)傳遞等，終極以經(jīng)濟效益為目標函數(shù)，通過調(diào)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)動態(tài)硫分布的測算等。 　　1　RPMS模型的開發(fā)　　為了公道利用原油資源和裝置能力，降低本錢，進步產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低庫存，進步治理水平，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(diào)度?⑤如何尋找最佳操縱點?⑥如何實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化?⑦儲運系統(tǒng)如何公道調(diào)配?　　根據(jù)以上題目，結(jié)合原油數(shù)據(jù)庫、過程模擬、線性規(guī)劃等技術(shù)，建立開發(fā)RPMS模型，其中包括：　�、匍_發(fā)帶有AGO和石腦油PONA值分析數(shù)據(jù)的原油數(shù)據(jù)庫，研究原油混煉對煉油化工一體化裝置的影響�！　、诮�立開發(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)計劃層建立開發(fā)煉化企業(yè)If模型，利用原油數(shù)據(jù)庫、裝置數(shù)據(jù)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)品市場價格，以煉化企業(yè)總體經(jīng)濟效益最優(yōu)為目標函數(shù)，作出全流程(包括煉油、芳烴、乙烯三線)的最佳生產(chǎn)運行計劃方案�！　、荛_發(fā)油品優(yōu)化調(diào)和系統(tǒng)，實現(xiàn)罐的公道調(diào)配�！　、葆槍χ饕�裝置，建立裝置動態(tài)過程數(shù)學模型，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(diào)度優(yōu)化為主體，與原油評價數(shù)據(jù)庫相結(jié)合以企業(yè)利潤為目標函數(shù)，采用線性規(guī)劃技術(shù)，使用先進的優(yōu)化器(柏林大學開發(fā)的MOPS優(yōu)化器和Dash協(xié)會的XPRESS優(yōu)化器)對RPMS的數(shù)學模型進行尋優(yōu)求解，從而解決煉化企業(yè)的計劃與調(diào)度的優(yōu)化題目。線性規(guī)劃技術(shù)中的分布式遞回能自動將物料性質(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。RPMS模型為處理非線性題目和其他難于收斂的模型，提供了一種專門的遞回技術(shù)，這種專門的遞回技術(shù)稱作“連續(xù)的線性規(guī)劃”(SLP)。RPMS模型還使用混合整數(shù)規(guī)劃，可以輕松地建立任何時間段的決策程序�；旌险麛�(shù)規(guī)劃是一種答應決定某原料必須最小量買進，或者一點也不購買的處理技術(shù)，它的另一個流行的用法是決定過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)、原油價格、產(chǎn)品價格、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(以下簡稱煉化部)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家組的肯定，同時也成為上海石化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，接下來就要采購原油。由于原油市場瞬息萬變，原來計劃購買的原油可能在市場上已采購不到，這時就要根據(jù)原油市場動態(tài)狀況臨時改變原油采購計劃。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月底時卻發(fā)現(xiàn)市場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行替換，具體數(shù)據(jù)見表2。 　　比較說明：　　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269萬元�！　》桨�3(74kt杰諾替換尼羅河)比基準工況減少利潤524萬元�！　》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1124萬元�！　】梢钥闯觯�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(各方案效益沒有扣除固定用度，但不影響各方案比較結(jié)果)。　　從上述RPMS模型計算結(jié)果得出，在當時的原油價格、產(chǎn)品價格體系下，番禹原油最合適替換尼羅河原油，即當原油市場上采購不到尼羅河原油時，可以采購同等數(shù)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，還可以進行煉化企業(yè)的效益測算。RPMS模型中的效益是根據(jù)銷售總額減往原油本錢以及公用工程等用度而得出，并沒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，實際上就是利潤為零。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(xiàn)了下降，2005年5月初乙烯等化工產(chǎn)品價格大幅下跌。在這種情況下，煉化部技術(shù)處組織氣力進行了零利潤原油價格測算。首先選定兩種低硫原油和兩種含硫原油作為基礎(chǔ)原油(數(shù)目、比例按以往典型工況)，在RPMS模型中運轉(zhuǎn)，估算出零利潤時各基礎(chǔ)原油的價格，再將其他原油逐個替換基礎(chǔ)原油，在效益平衡點時求出其他原油的零利潤價格。表3為零利潤原油價格計算結(jié)果，表4為零利潤價格與同期市場價比較�！　”容^說明：　　從表3方案0基準工況可以看出，當4個基礎(chǔ)原油采用2005年5月市場價時，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，班切馬斯、尼羅河、阿曼、沙輕原油當時的市場價就是煉化部的零利潤原油價格(產(chǎn)品價格采用2005年5月初價格體系)。　　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價格，即零利潤價格為3428元／t�！　�從方案2(50kt穆爾班替沙輕)可以看出，穆爾班原油的零利潤價格為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格為3288元／t�！　�從表4可以看到，上述幾種原油當時的市場價大都在零利潤價格四周徘徊，有的略高于零利潤價格，有的略低于零利潤價格。也就是說，在2005年5月的原油價格、產(chǎn)品價格體系下，煉化部的原油加工已接近零利潤的邊沿。　　通過RPMS模型的效益測算，及時為企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)贏得了寶貴的時間。　　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，隨著我國經(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。為了滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，我國煉油企業(yè)加工進口原油的比重越來越大，特別是進口中東原油的硫含量較高且加工量逐年增加，而目前國內(nèi)煉油裝置多為按煉低硫油設(shè)計的，后來經(jīng)過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“先天不足”現(xiàn)象，因此，很輕易出現(xiàn)某些部位硫腐蝕潰爛，對安全生產(chǎn)帶來很大的隱患。RPMS模型的硫平衡測算，可以根據(jù)進料的不同油種、不同比例動態(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(xiàn)實意義。　　6　結(jié)論　　(1)RPMS模型可以根據(jù)企業(yè)各裝置的加工能力、裝置性能及狀況、原油價格、產(chǎn)品價格、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jù)市場變化及時篩選出合適的原油來頂替原來計劃采購的原油�！　�(3)RPMS模型可以用來測算煉化企業(yè)效益，為企業(yè)及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)贏得寶貴的時間�！　�(4)RPMS模型可以根據(jù)進料的不同油種、不同比例動態(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(xiàn)實意義。

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