RPMS在煉化企業(yè)中的應(yīng)用

隨著原油資源的緊缺、國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格高企，中國(guó)加進(jìn)WTO對(duì)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(jìng)爭(zhēng)。近年來(lái)，我國(guó)沿海石化企業(yè)加工的進(jìn)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(fù)存在，因此只憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行原油計(jì)劃與調(diào)度的優(yōu)化顯得越來(lái)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(shì)。由于信息化產(chǎn)業(yè)的融進(jìn)，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(jìn)優(yōu)化排產(chǎn)工具軟件(如Honeywell RPMS、ASPENPIMS及PROS—煉油廠圖形建模計(jì)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(gè)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(hù)計(jì)劃模型的程序、數(shù)據(jù)庫(kù)和接口的綜合體。所采用的優(yōu)化技術(shù)，是通過(guò)對(duì)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?jī)?yōu)化、產(chǎn)品性質(zhì)傳遞等，終極以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)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(gòu)指導(dǎo)，確定煉化企業(yè)公道的原油加工量，煉化企業(yè)的效益測(cè)算以及煉化企業(yè)動(dòng)態(tài)硫分布的測(cè)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(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低庫(kù)存，進(jìn)步治理水平，取得最大經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，需要解決以下題目：　　①原油及中間物料如何選購(gòu)?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(diǎn)?⑥如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化?⑦儲(chǔ)運(yùn)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(kù)、過(guò)程模擬、線性規(guī)劃等技術(shù)，建立開發(fā)RPMS模型，其中包括：　　①開發(fā)帶有AGO和石腦油PONA值分析數(shù)據(jù)的原油數(shù)據(jù)庫(kù)，研究原油混煉對(duì)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(duì)產(chǎn)品收率的影響�！　、墼谏�產(chǎn)計(jì)劃層建立開發(fā)煉化企業(yè)If模型，利用原油數(shù)據(jù)庫(kù)、裝置數(shù)據(jù)模型，考慮各裝置約束、公司指令性計(jì)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(jì)效益最優(yōu)為目標(biāo)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(yùn)行計(jì)劃方案�！　、荛_發(fā)油品優(yōu)化調(diào)和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)罐的公道調(diào)配�！　、葆槍�(duì)主要裝置，建立裝置動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)學(xué)模型，用以猜測(cè)原料變化、操縱條件改變、生產(chǎn)工藝改變對(duì)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(jí)計(jì)劃調(diào)度優(yōu)化為主體，與原油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合以企業(yè)利潤(rùn)為目標(biāo)函數(shù)，采用線性規(guī)劃技術(shù)，使用先進(jìn)的優(yōu)化器(柏林大學(xué)開發(fā)的MOPS優(yōu)化器和Dash協(xié)會(huì)的XPRESS優(yōu)化器)對(duì)RPMS的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行尋優(yōu)求解，從而解決煉化企業(yè)的計(jì)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(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(shí)間段的決策程序�；旌险麛�(shù)規(guī)劃是一種答應(yīng)決定某原料必須最小量買進(jìn)，或者一點(diǎn)也不購(gòu)買的處理技術(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(yīng)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(jì)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(jié)構(gòu)等很多因素。2006年初，中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司煉化部(以下簡(jiǎn)稱煉化部)在RPMS模型上對(duì)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(dá)、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(cè)算，篩選出4種優(yōu)化加工方案，效益對(duì)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(cè)算的最優(yōu)加工方案得到了中國(guó)石化專家組的肯定，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(gòu)中的應(yīng)用　　煉化企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃排定以后，接下來(lái)就要采購(gòu)原油。由于原油市場(chǎng)瞬息萬(wàn)變，原來(lái)計(jì)劃購(gòu)買的原油可能在市場(chǎng)上已采購(gòu)不到，這時(shí)就要根據(jù)原油市場(chǎng)動(dòng)態(tài)狀況臨時(shí)改變?cè)�油采�?gòu)計(jì)劃。比如，在煉化部2005年第2季度計(jì)劃中，6月份預(yù)備采購(gòu)74kt尼羅河原油，但在4月底時(shí)卻發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上已很難采購(gòu)到尼羅河原油。于是在RPMS模型上對(duì)尼羅河原油以各種原油進(jìn)行替換，具體數(shù)據(jù)見表2。 　　比較說(shuō)明：　　基準(zhǔn)工況月度計(jì)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(zhǔn)工況減少利潤(rùn)82萬(wàn)元�！　》桨�2(20kt卡賓達(dá)，54kt番禹原油替換尼羅河)比基準(zhǔn)工況減少利潤(rùn)269萬(wàn)元。　　方案3(74kt杰諾替換尼羅河)比基準(zhǔn)工況減少利潤(rùn)524萬(wàn)元。　　方案4(20kt卡賓達(dá)，54kt杰諾替換尼羅河)比基準(zhǔn)工況減少利潤(rùn)553萬(wàn)元�！　》桨�5(24kt卡賓達(dá)，50kt辛塔替換尼羅河)比基準(zhǔn)工況減少利潤(rùn)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(duì)最好，方案2(卡賓達(dá)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(jié)果)�！　�從上述RPMS模型計(jì)算結(jié)果得出，在當(dāng)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(dāng)原油市場(chǎng)上采購(gòu)不到尼羅河原油時(shí)，可以采購(gòu)?fù)�等�?shù)目的番禹原油頂替。　　4　RPMS模型在煉化企業(yè)效益測(cè)算中的應(yīng)用　　RPMS模型除了在煉化企業(yè)的排產(chǎn)、原油采購(gòu)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(cè)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(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(dāng)RPMS模型的月度計(jì)算效益為1.2億元時(shí)，實(shí)際上就是利潤(rùn)為零。2005年第1季度，煉化部取得了相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)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(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(rùn)原油價(jià)格測(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)，估算出零利潤(rùn)時(shí)各基礎(chǔ)原油的價(jià)格，再將其他原油逐個(gè)替換基礎(chǔ)原油，在效益平衡點(diǎn)時(shí)求出其他原油的零利潤(rùn)價(jià)格。表3為零利潤(rùn)原油價(jià)格計(jì)算結(jié)果，表4為零利潤(rùn)價(jià)格與同期市場(chǎng)價(jià)比較。　　比較說(shuō)明：　　從表3方案0基準(zhǔn)工況可以看出，當(dāng)4個(gè)基礎(chǔ)原油采用2005年5月市場(chǎng)價(jià)時(shí)，RPMS模型的月度計(jì)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(dāng)時(shí)的市場(chǎng)價(jià)就是煉化部的零利潤(rùn)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(rùn)價(jià)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(rùn)價(jià)格為3482元／t�！　�從方案3(40kt庫(kù)莫克爾替班切馬斯)可以看出，庫(kù)莫克爾原油的零利潤(rùn)價(jià)格為3621元／t。　　從方案4(50kI卡賓達(dá)替阿曼)可以看出，卡賓達(dá)原油的零利潤(rùn)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(rùn)價(jià)格為3288元／t。　　從表4可以看到，上述幾種原油當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)價(jià)大都在零利潤(rùn)價(jià)格四周徘徊，有的略高于零利潤(rùn)價(jià)格，有的略低于零利潤(rùn)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(rùn)的邊沿�！　⊥ㄟ^(guò)RPMS模型的效益測(cè)算，及時(shí)為企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)贏得了寶貴的時(shí)間。　　5　RPMS模型在測(cè)算煉化企業(yè)硫平衡中的應(yīng)用　　煉化企業(yè)各裝置、產(chǎn)品的硫分布測(cè)算非常重要。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源尤其是石油產(chǎn)品的需求量急劇增加。為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國(guó)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(guó)內(nèi)煉油裝置多為按煉低硫油設(shè)計(jì)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“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(duì)安全生產(chǎn)帶來(lái)很大的隱患。RPMS模型的硫平衡測(cè)算，可以根據(jù)進(jìn)料的不同油種、不同比例動(dòng)態(tài)地測(cè)算出各裝置、產(chǎn)品的硫分布。對(duì)防止硫腐蝕威脅安全生產(chǎn)具有很大的現(xiàn)實(shí)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(jià)格、產(chǎn)品價(jià)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(jì)劃�！　�(2)RPMS模型在原油采購(gòu)中，可以根據(jù)市場(chǎng)變化及時(shí)篩選出合適的原油來(lái)頂替原來(lái)計(jì)劃采購(gòu)的原油�！　�(3)RPMS模型可以用來(lái)測(cè)算煉化企業(yè)效益，為企業(yè)及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)贏得寶貴的時(shí)間�！　�(4)RPMS模型可以根據(jù)進(jìn)料的不同油種、不同比例動(dòng)態(tài)地測(cè)算出各裝置、產(chǎn)品的硫分布。對(duì)防止硫腐蝕威脅安全生產(chǎn)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

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