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近年來，青島石化在國際油價(jià)一路飆升，人工成本節(jié)節(jié)攀高的形勢下，有效利用原油資源，合理安排生產(chǎn)方案，進(jìn)一步調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，挖潛增效，在生產(chǎn)經(jīng)營方面取得了一定的成績。其中，青島石化利用PIMS對生產(chǎn)方案進(jìn)行優(yōu)化，取得了較好的成效。
PIMS系統(tǒng) 為石化企業(yè)生產(chǎn)謀福利
PIMS（Process Industry Modeling System）系統(tǒng)主要是利用線性規(guī)劃技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用分布遞歸（DR）、Delta基模型化等技術(shù)解決實(shí)際生產(chǎn)問題，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供決策依據(jù)。目前，PIMS軟件已廣泛用于世界各地的煉油和石化企業(yè)，由于其線性規(guī)劃功能強(qiáng)大，因而在原油采購優(yōu)化、生產(chǎn)方案選擇、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面均取得了明顯的效果。
PIMS具有以下特點(diǎn)：功能強(qiáng)大。PIMS可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際需要靈活地建立數(shù)學(xué)模型，因此可以大幅度提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平；PIMS采用開放式設(shè)計(jì)思想，可以把企業(yè)需求和應(yīng)用人員的經(jīng)驗(yàn)很好地體現(xiàn)在模型中；PIMS運(yùn)算速度快。一個(gè)方案可在幾十秒內(nèi)運(yùn)算結(jié)束，因此可以大大提高工作效率；使用靈活。PIMS的多周期和混合整數(shù)規(guī)劃功能，可以很形象的描述企業(yè)生產(chǎn)流程，按照生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化，可以建立與生產(chǎn)實(shí)際比較接近的計(jì)劃方案，可為生產(chǎn)管理人員提供優(yōu)化的多周期生產(chǎn)計(jì)劃方案，用于指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃的制定；操作簡單。為了有效使用PIMS，用戶不必是計(jì)算機(jī)或線性規(guī)劃方面的專家。系統(tǒng)提供了綜合的、指導(dǎo)性的用戶文檔和完整實(shí)例。PIMS全部采用菜單操作，所有的輸入都用Lotus工作表或Excel工作表格式。線性規(guī)劃模型的所有輸入都通過簡單的電子報(bào)表來完成。PIMS自動(dòng)從電子報(bào)表生成矩陣并優(yōu)化模型，一般只需5～10分鐘，因而使用戶把較多時(shí)間花在分析工廠的操作，而不是分析計(jì)算機(jī)程序。
PIMS系統(tǒng) 在原油選擇中的測算
在目前原油價(jià)格不斷攀升的情況下，如何進(jìn)行原油采購工作。有必要進(jìn)行測算，測算條件為，年度加工量250萬噸，原油價(jià)格采用2007年平均價(jià)格，產(chǎn)品價(jià)格采用2007年平均價(jià)格。原油根據(jù)企業(yè)裝置實(shí)際情況由模型自選，產(chǎn)品約束條件為：90#汽油下限7.5萬噸，97#汽油上限4萬噸，-10#柴油上限20萬噸，石腦油上限19萬噸。丙烷等產(chǎn)品均根據(jù)實(shí)際情況指定上限。催化進(jìn)料性質(zhì)殘?zhí)疾淮笥?.4%，鎳（Ni）+釩（V）不大于22ppm，硫含量不大于1.1%，催化加工量固定為155t/h。因此，采用以下兩種方案：方案一、2007年公司實(shí)際情況；方案二、效益最大化方案。 測算結(jié)果見表1。由表1可以看出，從原油選擇看，進(jìn)一步選擇重質(zhì)化、劣質(zhì)化原油不但降低原油成本，還將有利于技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的改善。API由31.13下降到29.73，酸值和硫含量也有一定程度的提高后，原油成本由3789.55元/噸下降到3757.68元/噸，而綜合商品率由91.89%提高到92.23%，輕質(zhì)油收率由69.39%提高到70.24%，綜合自用率由7.07%下降到6.94%，噸油利潤由-276.46元/噸提高到-259.28元/噸，上升了17.18元/噸，以加工量250萬噸/年計(jì)算，可增加經(jīng)濟(jì)效益4295萬元/年。因此，在生產(chǎn)條件允許的情況下，進(jìn)一步選擇重質(zhì)化、劣質(zhì)化原油將是高油價(jià)下減少企業(yè)虧損的重要措施之一。
PIMS系統(tǒng)在月度 加工量優(yōu)化中的測算
利用現(xiàn)有裝置實(shí)現(xiàn)效益最大化，進(jìn)行月度加工量的安排。測算條件為，原油及各產(chǎn)品價(jià)格采用2008年4月平均價(jià)格。催化進(jìn)料性質(zhì)限制為：殘?zhí)肌?.8%、鎳（Ni）+釩（V）≯25ppm、摻渣比≯36%（VR）、硫含量≯1%；為了提高效益，并考慮到總部計(jì)劃，測算時(shí)石腦油產(chǎn)量每月上限為1.2萬噸。測算結(jié)果如表2。 由表2可以看出，在原油性質(zhì)基本穩(wěn)定的情況下，隨著加工量的不斷增大，噸油毛利、噸油煉油利潤越來越差，主要原因是原油價(jià)格太高，達(dá)到5000元/噸左右，而國內(nèi)成品油價(jià)格不到位，存在嚴(yán)重的價(jià)格倒掛，因此總利潤、噸油煉油利潤等指標(biāo)隨著加工量的增加而變差。因此從效益角度出發(fā)，企業(yè)的原油加工量越低，虧損越小。建議企業(yè)的月度加工計(jì)劃不宜安排過大。
實(shí)現(xiàn)催化裂化和 氣分裝置高負(fù)荷的測算
由于目前原油與成品油價(jià)格倒掛，多干多虧是顯而易見的，因此常減壓負(fù)荷不宜過大。而催化裂化裝置是煉油企業(yè)的主要生產(chǎn)裝置，又是最重要的效益裝置之一。另外，目前青島石化擁有20萬噸/年和15萬噸/年氣分裝置各一套，能夠生產(chǎn)具有高附加值的丙烯。為了減少虧損，堅(jiān)持常減壓低加工量是正確的。常減壓的低負(fù)荷造成催化原料不足可以考慮外購蠟油來解決。外購蠟油如果性質(zhì)適當(dāng)，不但可以解決催化庫存，而且可以緩解催化原料可裂化性差、重金屬含量高、硫含量高等問題。如何保證催化裂化裝置和氣分裝置高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵點(diǎn)之一。
測算條件為，以月度為單位，固定原油的品種和數(shù)量，原油價(jià)格采用最近平均價(jià)格，產(chǎn)品價(jià)格采用當(dāng)前價(jià)格。產(chǎn)品約束條件為：90#汽油下限1萬噸，石腦油上限1.2萬噸。
方案一 目前青島石化現(xiàn)狀。催化裝置負(fù)荷上限150t/h，進(jìn)料性質(zhì)限制為殘?zhí)肌?.8%，鎳（Ni）+釩（V）≯25ppm，硫含量≯1.1%。 方案二 選擇優(yōu)質(zhì)原油方案。催化裝置負(fù)荷上限160t/h，進(jìn)料性質(zhì)限制為殘?zhí)肌?.4%，鎳（Ni）+釩（V）≯25ppm，硫含量≯1.1%。 方案三 外購蠟油方案。催化裝置負(fù)荷上限160t/h，進(jìn)料性質(zhì)限制為殘?zhí)肌?.4%，鎳（Ni）+釩（V）≯25ppm，硫含量≯1.1%。外購蠟油0.3萬噸。測算結(jié)果如表3。
從表3可以看出：與目前實(shí)際情況（方案一）比較，方案二原油性質(zhì)變好，API達(dá)到32.67，催化加工量提高了0.69萬噸/月，氣分裝置處理量也提高了0.27萬噸/月，但是噸油利潤最低，為-953.56元/噸，低于方案一72.78元/噸。原因在于購買優(yōu)質(zhì)原油提高的原料成本增加了143.29元/噸，而銷售收入僅增加了67.13元/噸，原料成本的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于因催化、氣分裝置加工量增加帶來的效益。方案三原油性質(zhì)與方案一相近，通過外購蠟油催化裝置處理量提高了0.68萬噸/月，氣分裝置處理量也提高了0.22萬噸/月，噸油利潤最高，為-855.65元/噸，高于方案一25.13元/噸。原因在于，通過外購蠟油，原料油的成本上升較少，為4.27元/噸，而銷售收入增加了26.58元/噸，原料成本的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于因外購蠟油而催化、氣分裝置加工量增加帶來的效益。從而我們可以得出以下結(jié)論：在原油價(jià)格高企的情況下，適當(dāng)降低原油性質(zhì)，通過外購原料，來提高二次加工裝置的處理量，從而增加高附加值產(chǎn)品收率，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的是目前青島石化改善經(jīng)營現(xiàn)狀的最佳途徑之一。
從青島石化裝置配套的實(shí)際出發(fā)，通過PIMS優(yōu)化認(rèn)為：在生產(chǎn)允許的情況下，進(jìn)一步選擇重質(zhì)化、劣質(zhì)化原油將是高油價(jià)下減少企業(yè)虧損的重要措施之一。
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