RPMS在煉化企業中的應用

RPMS在煉化企業中的應用

隨著原油資源的緊缺、國際市場原油價格高企，中國加進WTO對石化行業的沖擊，石化行業將面臨越來越激烈的市場競爭。近年來，我國沿海石化企業加工的進口原油數目、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，因此只憑經驗進行原油計劃與調度的優化顯得越來越力不從心。隨著信息化產業的迅速發展，信息化產業與傳統產業的結合已成為一種必然趨勢。由于信息化產業的融進，傳統產業的發展也得到了提升。目前世界上已有160多家煉化企業使用先進優化排產工具軟件(如Honeywell RPMS、ASPENPIMS及PROS—煉油廠圖形建模計劃優化軟件等)，RPMS是Refinery and Petrochemical Modeling System的縮寫，即煉油和石油化工建模系統，由Honeywell HiSh—spec開發的一個線性規劃軟件。RPMS是煉廠和石油化工企業中建立和維護計劃模型的程序、數據庫和接口的綜合體。所采用的優化技術，是通過對非線性工藝組合的優化，用于決策支持的一系列連續線性規劃。RPMS模型的主要功能有原油選擇、產品數目優化、產品性質傳遞等，終極以經濟效益為目標函數，通過調整各產品分布獲得效益最大化。RPMS模型可用于煉化企業排產，原油采購指導，確定煉化企業公道的原油加工量，煉化企業的效益測算以及煉化企業動態硫分布的測算等。 　　1　RPMS模型的開發　　為了公道利用原油資源和裝置能力，降低本錢，進步產品質量，優化產品結構，降低庫存，進步治理水平，取得最大經濟利潤，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生產什么產品?④如何優化調度?⑤如何尋找最佳操縱點?⑥如何實現產品結構優化?⑦儲運系統如何公道調配?　　根據以上題目，結合原油數據庫、過程模擬、線性規劃等技術，建立開發RPMS模型，其中包括：　�、匍_發帶有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�立開發生產裝置物料與產品收率模型，研究物料性質變化對產品收率的影響�！　、墼谏�產計劃層建立開發煉化企業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，考慮原料和產品市場價格，以煉化企業總體經濟效益最優為目標函數，作出全流程(包括煉油、芳烴、乙烯三線)的最佳生產運行計劃方案�！　、荛_發油品優化調和系統，實現罐的公道調配�！　、葆槍χ饕�裝置，建立裝置動態過程數學模型，用以猜測原料變化、操縱條件改變、生產工藝改變對產品收率的影響，研究裝置性能，優化操縱�！　�RPMS模型以Business.FLEX中的高級計劃調度優化為主體，與原油評價數據庫相結合以企業利潤為目標函數，采用線性規劃技術，使用先進的優化器(柏林大學開發的MOPS優化器和Dash協會的XPRESS優化器)對RPMS的數學模型進行尋優求解，從而解決煉化企業的計劃與調度的優化題目。線性規劃技術中的分布式遞回能自動將物料性質傳遞到下游裝置，使RPMS將原料性質的變化與產品性質的變化聯系起來。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，這種專門的遞回技術稱作“連續的線性規劃”(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進，或者一點也不購買的處理技術，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模型在煉化企業排產中的應用　　煉化企業的排產非常重要，它直接影響著企業的經濟效益。煉化企業的排產要考慮企業各裝置的加工能力、裝置性能及狀況(適合加工低硫原油或含硫原油)、原油價格、產品價格、產品結構等很多因素。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方案的效益測算，篩選出4種優化加工方案，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方案。　　3　RPMS模型在原油采購中的應用　　煉化企業生產計劃排定以后，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，這時就要根據原油市場動態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月底時卻發現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，具體數據見表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。　　方案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。　　可以看出，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果)。　　從上述RPMS模型計算結果得出，在當時的原油價格、產品價格體系下，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，可以采購同等數目的番禹原油頂替。　　4　RPMS模型在煉化企業效益測算中的應用　　RPMS模型除了在煉化企業的排產、原油采購中發揮重要作用之外，還可以進行煉化企業的效益測算。RPMS模型中的效益是根據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月初乙烯等化工產品價格大幅下跌。在這種情況下，煉化部技術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，估算出零利潤時各基礎原油的價格，再將其他原油逐個替換基礎原油，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果，表4為零利潤價格與同期市場價比較。　　比較說明：　　從表3方案0基準工況可以看出，當4個基礎原油采用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、產品價格體系下，煉化部的原油加工已接近零利潤的邊沿�！　⊥ㄟ^RPMS模型的效益測算，及時為企業調整產品結構贏得了寶貴的時間。　　5　RPMS模型在測算煉化企業硫平衡中的應用　　煉化企業各裝置、產品的硫分布測算非常重要。近年來，隨著我國經濟的飛速發展，對能源尤其是石油產品的需求量急劇增加。為了滿足國民經濟發展的需要，我國煉油企業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，而目前國內煉油裝置多為按煉低硫油設計的，后來經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”現象，因此，很輕易出現某些部位硫腐蝕潰爛，對安全生產帶來很大的隱患。RPMS模型的硫平衡測算，可以根據進料的不同油種、不同比例動態地測算出各裝置、產品的硫分布。對防止硫腐蝕威脅安全生產具有很大的現實意義。　　6　結論　　(1)RPMS模型可以根據企業各裝置的加工能力、裝置性能及狀況、原油價格、產品價格、產品結構等很多因素制定出公道的優化排產計劃�！　�(2)RPMS模型在原油采購中，可以根據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效益，為企業及時調整產品結構贏得寶貴的時間�！　�(4)RPMS模型可以根據進料的不同油種、不同比例動態地測算出各裝置、產品的硫分布。對防止硫腐蝕威脅安全生產具有很大的現實意義。

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