RPMS在炼化企业中的应用

RPMS在炼化企业中的应用

随着原油资源的紧缺、国际市场原油价格高企，中国加进WTO对石化行业的冲击，石化行业将面临越来越激烈的市场竞争。近年来，我国沿海石化企业加工的进口原油数目、品种不断增加，以前只加工大庆、胜利原油的品种单一局面已不复存在，因此只凭经验进行原油计划与调度的优化显得越来越力不从心。随着信息化产业的迅速发展，信息化产业与传统产业的结合已成为一种必然趋势。由于信息化产业的融进，传统产业的发展也得到了提升。目前世界上已有160多家炼化企业使用先进优化排产工具软件(如Honeywell RPMS、ASPENPIMS及PROS—炼油厂图形建模计划优化软件等)，RPMS是Refinery and Petrochemical Modeling System的缩写，即炼油和石油化工建模系统，由Honeywell HiSh—spec开发的一个线性规划软件。RPMS是炼厂和石油化工企业中建立和维护计划模型的程序、数据库和接口的综合体。所采用的优化技术，是通过对非线性工艺组合的优化，用于决策支持的一系列连续线性规划。RPMS模型的主要功能有原油选择、产品数目优化、产品性质传递等，终极以经济效益为目标函数，通过调整各产品分布获得效益最大化。RPMS模型可用于炼化企业排产，原油采购指导，确定炼化企业公道的原油加工量，炼化企业的效益测算以及炼化企业动态硫分布的测算等。 　　1　RPMS模型的开发　　为了公道利用原油资源和装置能力，降低本钱，进步产品质量，优化产品结构，降低库存，进步治理水平，取得最大经济利润，需要解决以下题目：　　①原油及中间物料如何选购?②采用何种加工方案?③生产什么产品?④如何优化调度?⑤如何寻找最佳操纵点?⑥如何实现产品结构优化?⑦储运系统如何公道调配?　　根据以上题目，结合原油数据库、过程模拟、线性规划等技术，建立开发RPMS模型，其中包括：　　①开发带有AGO和石脑油PONA值分析数据的原油数据库，研究原油混炼对炼油化工一体化装置的影响。　　②建立开发生产装置物料与产品收率模型，研究物料性质变化对产品收率的影响。　　③在生产计划层建立开发炼化企业If模型，利用原油数据库、装置数据模型，考虑各装置约束、公司指令性计划、政策约束，考虑原料和产品市场价格，以炼化企业总体经济效益最优为目标函数，作出全流程(包括炼油、芳烃、乙烯三线)的最佳生产运行计划方案。　　④开发油品优化调和系统，实现罐的公道调配。　　⑤针对主要装置，建立装置动态过程数学模型，用以猜测原料变化、操纵条件改变、生产工艺改变对产品收率的影响，研究装置性能，优化操纵。　　RPMS模型以Business.FLEX中的高级计划调度优化为主体，与原油评价数据库相结合以企业利润为目标函数，采用线性规划技术，使用先进的优化器(柏林大学开发的MOPS优化器和Dash协会的XPRESS优化器)对RPMS的数学模型进行寻优求解，从而解决炼化企业的计划与调度的优化题目。线性规划技术中的分布式递回能自动将物料性质传递到下游装置，使RPMS将原料性质的变化与产品性质的变化联系起来。RPMS模型为处理非线性题目和其他难于收敛的模型，提供了一种专门的递回技术，这种专门的递回技术称作“连续的线性规划”(SLP)。RPMS模型还使用混合整数规划，可以轻松地建立任何时间段的决策程序。混合整数规划是一种答应决定某原料必须最小量买进，或者一点也不购买的处理技术，它的另一个流行的用法是决定过程单元处理量的最小缩减率。　　2　RPMS模型在炼化企业排产中的应用　　炼化企业的排产非常重要，它直接影响着企业的经济效益。炼化企业的排产要考虑企业各装置的加工能力、装置性能及状况(适合加工低硫原油或含硫原油)、原油价格、产品价格、产品结构等很多因素。2006年初，中国石化上海石油化工股份有限公司炼化部(以下简称炼化部)在RPMS模型上对沙轻、阿曼、沙超轻、罕戈、马西拉、惠州、文昌、番禹、西江、尼罗河、韦杜里、辛塔、卡宾达、杰诺、黑狮等二十几种原油进行年度排产方案的效益测算，筛选出4种优化加工方案，效益对比情况见表1。　　从表1可以看出，其中的“方案3”效益最好。本次测算的最优加工方案得到了中国石化专家组的肯定，同时也成为上海石化2006年度的原油加工排产方案。　　3　RPMS模型在原油采购中的应用　　炼化企业生产计划排定以后，接下来就要采购原油。由于原油市场瞬息万变，原来计划购买的原油可能在市场上已采购不到，这时就要根据原油市场动态状况临时改变原油采购计划。比如，在炼化部2005年第2季度计划中，6月份预备采购74kt尼罗河原油，但在4月底时却发现市场上已很难采购到尼罗河原油。于是在RPMS模型上对尼罗河原油以各种原油进行替换，具体数据见表2。 　　比较说明：　　基准工况月度计算效益为3.8531亿元。　　方案1(74kt番禹原油替换尼罗河原油)比基准工况减少利润82万元。　　方案2(20kt卡宾达，54kt番禹原油替换尼罗河)比基准工况减少利润269万元。　　方案3(74kt杰诺替换尼罗河)比基准工况减少利润524万元。　　方案4(20kt卡宾达，54kt杰诺替换尼罗河)比基准工况减少利润553万元。　　方案5(24kt卡宾达，50kt辛塔替换尼罗河)比基准工况减少利润1124万元。　　可以看出，方案1(74kt番禹原油替换尼罗河原油)效益相对最好，方案2(卡宾达20h、番禹54kt替换尼罗河原油)效益次之(各方案效益没有扣除固定用度，但不影响各方案比较结果)。　　从上述RPMS模型计算结果得出，在当时的原油价格、产品价格体系下，番禹原油最合适替换尼罗河原油，即当原油市场上采购不到尼罗河原油时，可以采购同等数目的番禹原油顶替。　　4　RPMS模型在炼化企业效益测算中的应用　　RPMS模型除了在炼化企业的排产、原油采购中发挥重要作用之外，还可以进行炼化企业的效益测算。RPMS模型中的效益是根据销售总额减往原油本钱以及公用工程等用度而得出，并没有考虑到固定用度的发生。炼化部的固定用度均匀每月大约为1.2亿元，即当RPMS模型的月度计算效益为1.2亿元时，实际上就是利润为零。2005年第1季度，炼化部取得了相当好的经济效益，2005年4月炼化部的效益出现了下降，2005年5月初乙烯等化工产品价格大幅下跌。在这种情况下，炼化部技术处组织气力进行了零利润原油价格测算。首先选定两种低硫原油和两种含硫原油作为基础原油(数目、比例按以往典型工况)，在RPMS模型中运转，估算出零利润时各基础原油的价格，再将其他原油逐个替换基础原油，在效益平衡点时求出其他原油的零利润价格。表3为零利润原油价格计算结果，表4为零利润价格与同期市场价比较。　　比较说明：　　从表3方案0基准工况可以看出，当4个基础原油采用2005年5月市场价时，RPMS模型的月度计算效益为1.1975亿元，约即是炼化部每月的固定用度1.2亿元，也就是说，班切马斯、尼罗河、阿曼、沙轻原油当时的市场价就是炼化部的零利润原油价格(产品价格采用2005年5月初价格体系)。　　从方案1(50kt沙超轻替沙轻)可以看出，沙超轻原油效益平衡点价格，即零利润价格为3428元／t。　　从方案2(50kt穆尔班替沙轻)可以看出，穆尔班原油的零利润价格为3482元／t。　　从方案3(40kt库莫克尔替班切马斯)可以看出，库莫克尔原油的零利润价格为3621元／t。　　从方案4(50kI卡宾达替阿曼)可以看出，卡宾达原油的零利润价格为3188元／t。　　从方案5(50kt番禹替尼罗河)可以看出，番禹原油的零利润价格为3288元／t。　　从表4可以看到，上述几种原油当时的市场价大都在零利润价格四周徘徊，有的略高于零利润价格，有的略低于零利润价格。也就是说，在2005年5月的原油价格、产品价格体系下，炼化部的原油加工已接近零利润的边沿。　　通过RPMS模型的效益测算，及时为企业调整产品结构赢得了宝贵的时间。　　5　RPMS模型在测算炼化企业硫平衡中的应用　　炼化企业各装置、产品的硫分布测算非常重要。近年来，随着我国经济的飞速发展，对能源尤其是石油产品的需求量急剧增加。为了满足国民经济发展的需要，我国炼油企业加工进口原油的比重越来越大，特别是进口中东原油的硫含量较高且加工量逐年增加，而目前国内炼油装置多为按炼低硫油设计的，后来经过多次改造才可以接受高硫原油的加工。这些炼油装置由于存在着“先天不足”现象，因此，很轻易出现某些部位硫腐蚀溃烂，对安全生产带来很大的隐患。RPMS模型的硫平衡测算，可以根据进料的不同油种、不同比例动态地测算出各装置、产品的硫分布。对防止硫腐蚀威胁安全生产具有很大的现实意义。　　6　结论　　(1)RPMS模型可以根据企业各装置的加工能力、装置性能及状况、原油价格、产品价格、产品结构等很多因素制定出公道的优化排产计划。　　(2)RPMS模型在原油采购中，可以根据市场变化及时筛选出合适的原油来顶替原来计划采购的原油。　　(3)RPMS模型可以用来测算炼化企业效益，为企业及时调整产品结构赢得宝贵的时间。　　(4)RPMS模型可以根据进料的不同油种、不同比例动态地测算出各装置、产品的硫分布。对防止硫腐蚀威胁安全生产具有很大的现实意义。

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