萬曉楠，郭大鵬，漆明宏，杜 鑫，張孝軍，邵寶民

APS信息系統(tǒng)在芳烴抽提裝置測算優(yōu)化中的應(yīng)用*

萬曉楠，郭大鵬，漆明宏，杜 鑫，張孝軍，邵寶民

（中國石油撫順石化公司，遼寧撫順113006）

以APS系統(tǒng)為例介紹了煉化企業(yè)在深入應(yīng)用企業(yè)信息化成果以提高經(jīng)濟效益過程中的經(jīng)驗。首先運用中石油煉化物料優(yōu)化與排產(chǎn)系統(tǒng)模型 (APS系統(tǒng)),以撫順石化公司3月份生產(chǎn)計劃為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對撫順石化公司芳烴抽提裝置生產(chǎn)排產(chǎn)的決策過程進行了科學(xué)測算，通過對2種方案的經(jīng)濟效益對比分析，最終得出了該裝置的優(yōu)化方案。驗證了基于RPMS軟件框架結(jié)構(gòu)的APS系統(tǒng)是能夠?qū)崿F(xiàn)煉化企業(yè)生產(chǎn)計劃需求、提升企業(yè)經(jīng)濟效益、實現(xiàn)整體效益最大化的信息化成功應(yīng)用案例這一結(jié)論。

APS；生產(chǎn)方案；效益最大化；RPMS

面對在當前金融危機影響下的市場形勢，如何快速準確為決策者提供生產(chǎn)決策依據(jù)，成為煉化企業(yè)都必須面對和亟待解決的難題。生產(chǎn)計劃的主要內(nèi)容是制定生產(chǎn)目標、確定裝置加工方案、提高生產(chǎn)效益。煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)計劃則是煉化企業(yè)價值鏈管理中的一個重要環(huán)節(jié)，由于特定的管控模式以及社會生產(chǎn)環(huán)境，石化企業(yè)需要在一定的強制性指標約束下完成生產(chǎn)計劃的制定。撫順石化公司APS系統(tǒng)從2006年開始建設(shè)，2007年全面上線。本文基于APS系統(tǒng)的應(yīng)用角度，在對當期芳烴裝置生產(chǎn)情況的分析基礎(chǔ)上，在不同環(huán)境下（即在市場上苯的價格比較低的情況下，對全部外購石油苯還是繼續(xù)開自己的芳烴裝置生產(chǎn)苯哪個更合適）進行的多方案對比分析與優(yōu)化選擇，為公司有關(guān)部門及領(lǐng)導(dǎo)層面提供決策依據(jù)。

1 APS系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)概況

先進計劃技術(shù)對石油加工的效益增長上是非常明顯的。中國石油煉化物料優(yōu)化與排產(chǎn)系統(tǒng)（簡稱APS系統(tǒng)）是中國石油“十一五”信息技術(shù)總體規(guī)劃圖中重要的組成部分[1]，是專門為煉油和化工企業(yè)計劃需求而設(shè)計的先進計劃優(yōu)化系統(tǒng)。

先進計劃系統(tǒng)是運行在煉油與銷售分公司和化工與銷售分公司及其下屬地區(qū)公司和銷售公司層面的信息系統(tǒng)。先進計劃系統(tǒng)的總體目標是提高每桶原油的利潤，優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度和市場分銷，優(yōu)化煉化企業(yè)的資源配置，實現(xiàn)下游供應(yīng)鏈的整體效益最大化。具體目標是：（1）保證數(shù)據(jù)的一致性和標準性，實現(xiàn)在整個供應(yīng)鏈中的各類信息的綜合集成；（2）縮短計劃的制定時間和計劃調(diào)整的響應(yīng)時間，提高業(yè)務(wù)的靈活性和適應(yīng)性，提高企業(yè)對內(nèi)外部變化的響應(yīng)能力；（3）改變原有的供應(yīng)、生產(chǎn)、調(diào)運、銷售計劃分離的做法，實現(xiàn)整體供應(yīng)鏈的集成計劃[2-3]。

在信息技術(shù)總體規(guī)劃指導(dǎo)下，自2004年起引進美國Honeywell公司的RPMS軟件并在各地區(qū)公司的十幾家煉廠開始試點工作。按照中國石油統(tǒng)一部署，撫順石化公司于2006年全面開展APS系統(tǒng)項目建設(shè)，項目于2007年成功上線。并開始發(fā)揮著不可替代的作用。

1.2 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)采用Honeywell公司的RPMS計劃優(yōu)化技術(shù)。RPMS以線性規(guī)劃技術(shù)為核心，是煉廠和石油化工企業(yè)中建立和維護計劃軟件的程序、數(shù)據(jù)庫和接口的軟件實施整合框架。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。即通過建立包括公司各裝置物料消耗、產(chǎn)品收率、公用工程消耗和輔助材料成本在內(nèi)的各裝置模型，同時錄入外購原料和公用工程價格，外售產(chǎn)品價格，以效益最大化為目標，計算出各裝置加工負荷，產(chǎn)品產(chǎn)量，外購原料量及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而幫助煉油和化工企業(yè)快速而精確地生成最優(yōu)的解決方案，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供決策依據(jù)。APS作為專門的生產(chǎn)計劃優(yōu)化工作，具有優(yōu)化原料采購、優(yōu)化生產(chǎn)方案、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等多項功能。

2 核心技術(shù)RPMS

RPMS是由Honeywell High—Spec開發(fā)，是一個線性規(guī)劃軟件框架．包括原油采購、工藝裝置、產(chǎn)品銷售、油品調(diào)和等功能模塊。RPMS能在效益最大化的目標下，選擇最優(yōu)的原料、數(shù)量，以及最優(yōu)方案，其主要功能如下[4]。

2.1 原油及原料優(yōu)化選擇

RPMS基于對原油及原料評價數(shù)據(jù)的價格、物性等參數(shù)進行線性求解，得出使整體效益最大化的加工原油及原材料。在原料采購表中，輸入要加工的原料品種、數(shù)量、價格，還可輸入要加工的中間料。其中數(shù)量是一個范圍，或者是定值。在原油混煉模型中也可以通過調(diào)整確定最佳的混煉比例。

2.2 生產(chǎn)方案的優(yōu)化

從原油到產(chǎn)品可以進行產(chǎn)品不同性質(zhì)的傳遞衍生不同加工方案，比如經(jīng)過催化反應(yīng)后產(chǎn)品的可以按照后續(xù)裝置的不同狀況而進行互供量的調(diào)整，從而產(chǎn)生出多種生產(chǎn)加工方案，另外生產(chǎn)過程中由于進料不同、比例不同、性質(zhì)不同、收率不同及公用工程的消耗定額不同，所以多個生產(chǎn)方案的情況是普遍存在的，RPMS軟件通過優(yōu)化計算可以給出相對最適合的生產(chǎn)方案。

2.3 強大的報表輸出功能

RPMS的報表提供功能強大的內(nèi)部函數(shù)集，滿足不同二級單位報表多樣性的需求。如原油采購表、產(chǎn)品銷售表、排產(chǎn)表、裝置負荷表、產(chǎn)品質(zhì)量表，以及各裝置的詳細報表等。并提供完善的數(shù)據(jù)庫接口，以及與第三方軟件的通用標準接口。

2.4 對單一裝置的效益評估

以往對裝置的評估基本上是各自獨立的，而通過RPMS，可以在系統(tǒng)建模和優(yōu)化結(jié)果分析中從全局的角度來評價裝置的效益貢獻值，在評估基礎(chǔ)上，對裝置給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益給出直觀、準確的數(shù)據(jù)結(jié)果。

3 APS系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 測算目的

當前市場形勢的變化劇烈，煉化企業(yè)效益波動大，生產(chǎn)經(jīng)營過程優(yōu)化的重要性更加突出，撫順石化公司的芳烴抽提裝置就比較典型，洗化廠烷基苯裝置所需的苯有兩個來源：通過芳烴抽提裝置生產(chǎn)一部分，剩余部分直接從市場上購買。由于目前市場上的苯價格比較低，全部外購苯還是繼續(xù)開自己的芳烴裝置生產(chǎn)苯之間存在較大的比較效益。下面敘述的是運用APS系統(tǒng)進行開芳烴裝置和停芳烴裝置兩個方案的對比測算，通過經(jīng)濟效益對比情況選出了最合適的方案實例。

3.2 測算條件

以3月份生產(chǎn)計劃為基礎(chǔ)進行測算。3月份原油加工量為73萬t，其中大慶原油64.5萬t，遼河沈北油8.5萬t。模型中原料和產(chǎn)品價格采用的是2009年3月9日的價格，所有產(chǎn)品價格均采用不含稅價格。

產(chǎn)品約束方面，根據(jù)實際市場需求情況設(shè)定，目前乙醇組份油的生產(chǎn)銷售僅限在東北地區(qū)，這一地區(qū)的市場容量有限，因此將90#乙醇汽油的上限設(shè)為5.2萬t，93#乙醇汽油的上限設(shè)為6萬t；其它油品的生產(chǎn)根據(jù)中油集團統(tǒng)一銷售的安排，93#京Ⅲ的上限設(shè)為2萬t，97#京Ⅳ汽油的上限設(shè)為0.3萬t，將97#京Ⅲ和97#乙醇的產(chǎn)量設(shè)為0。其余90#清潔汽油、93#清潔汽油、97#清潔汽油的產(chǎn)量不做限定。柴油方面，股份公司根據(jù)季節(jié)變化確定需求，因此將-10#和-35#的量分別設(shè)定為1萬t和1.5萬t，其余生產(chǎn)0#普通柴油。

3.3 方案對比條件說明

根據(jù)測算需要，做了2個方案進行對比，方案1中重整裝置和芳烴裝置開工，所需苯部份外購；方案2中假設(shè)芳烴抽提裝置停工，重整裝置所產(chǎn)生成油全部調(diào)汽油，所需苯全部外購。

方案1中將重整裝置的負荷按實際生產(chǎn)情況1 462 t/d，即每月4.53萬t進行了設(shè)定，將苯抽提裝置的最小負荷按每天840 t，即每月2.6萬t進行了設(shè)定。

方案2中重整裝置的最小負荷按每天1 200 t，即每月3.72萬t進行設(shè)定，將苯抽提裝置的負荷設(shè)為0。

4 結(jié)果分析

模型結(jié)果顯示，方案2比方案1效益要差400萬元。

表1是2個方案下加工量有變化的幾個裝置對比情況。

表1 兩個方案的裝置加工量對比情況Table 1 The comparison of process capacity between two schemes

由表1可知，方案2和方案1相比，除了重整和抽提裝置的加工量有變化之外，一廠焦化、一廠催化和三廠中壓加氫的加工量也有輕微的變化，這是因為方案2在停掉了芳烴抽提裝置后，所需的燃料油量減少了1 400 t，從而使一廠焦化的加工量也增加了1 400 t，也就使一廠焦化的焦化汽柴油量增加了700 t，一廠焦化蠟油的產(chǎn)量增加了300 t，從而使中壓加氫和一廠催化的加工量也都稍微有所提高。

圖1是方案1下重整裝置和芳烴抽提裝置的流程圖。其中芳烴抽提裝置的加工量是2.604萬t，為裝置負荷的下限。重整裝置的負荷是4.5萬t，不是最小負荷。

圖1 方案1下重整裝置和芳烴抽提裝置的流程圖Fig.1 Flow chart of reform and aromatics extraction unit in scheme 1

圖2是方案2下重整裝置的流程圖。由圖2可知，重整裝置的負荷為3.55萬t，為最小負荷。

方案2和方案1相比，加工量減少了0.98萬t，這主要是因為重整裝置和乙烯裂解裝置存在競爭石腦油的關(guān)系，當芳烴抽提裝置開工時，抽提裝置可以提供0.85萬t的抽余油作為乙烯原料，因此就可以乙烯裝置勻出一部分石腦油來供給重整裝置。

5 方案效益對比分析

5.1 產(chǎn)品銷售收入對比分析

表2是2個方案的主要產(chǎn)品產(chǎn)量和銷售收入對比情況。

圖2 方案2下重整裝置和芳烴抽提裝置的流程圖Fig.2 Flow chart of reform and aromatics extraction unit in scheme 2

5.2 汽油產(chǎn)量和銷售收入對比分析

由表2可知，方案2和方案1相比，汽油產(chǎn)量增加了0.29萬t。

在方案1中2.72萬t的重整生成油有2.15萬t去了芳烴抽提裝置，剩余0.57萬t去調(diào)和了汽油。芳烴抽提裝置產(chǎn)生的0.44萬t甲苯、0.42萬t的混苯、0.43萬t的C9也都去調(diào)和了汽油，因此重整裝置和芳烴抽提裝置的產(chǎn)物中共有1.85萬t的組分去調(diào)和了汽油。在方案2中由于抽提裝置停工，所以2.22萬t的重整生成油全部去調(diào)和了汽油。所以方案2和方案1相比，重整和抽提裝置提供的汽油組分量增加了0.37萬t。

此外，由于方案2比方案1的催化裝置加工量增加了360 t，因此也使汽油產(chǎn)量增加了將近0.02萬t。

方案2和方案1相比，93#清潔汽油減少了2.16萬t，97#京歐四減少了0.3萬t，而90#汽油增加了2.75萬t，即高標號和高品質(zhì)的汽油量減少了，而價格最低的90#清潔汽油量增加了，方案2和方案1相比，汽油總量增加了0.29萬t，汽油銷售收入增加了62.2萬元。

造成上述現(xiàn)象的原因是因為芳烴抽提裝置出來的甲苯、混二甲苯物性很好（辛烷值＞100，硫含量接近0，苯含量接近0），因此當芳烴抽提裝置開工時，可以調(diào)和出較多的高標號質(zhì)汽油出來。

5.3 柴油產(chǎn)量和銷售收入對比分析

由表2可知，方案2和方案1相比，柴油產(chǎn)量減少了0.19萬t。

在方案1中，0.57萬t的重整切尾油和0.13萬t的C10芳烴去調(diào)和了柴油，因此重整和抽提裝置共有0.7萬t的組分去調(diào)和了柴油。

方案2不產(chǎn)C10芳烴，0.45萬t的重整切尾油去調(diào)和了柴油，因此方案2和方案1相比，重整和抽提裝置提供的柴油組分量減少了0.25萬t。但由于在方案2中中壓加氫的加工量增加了725 t，因此使中壓加氫產(chǎn)的柴油組分量增加了540 t，因此方案2比方案1共少產(chǎn)1 925 t的柴油，相應(yīng)的柴油銷售收入減少了613.4萬元。

表2 兩方案主要產(chǎn)品產(chǎn)量和銷售收入對比情況Table 2 The comparison of product yield and sales income between two schemes

5.4 其他產(chǎn)品產(chǎn)量和銷售收入對比分析

方案1中重整液態(tài)烴的產(chǎn)量為0.24萬t，方案2中重整液態(tài)烴的產(chǎn)量為0.19萬t，因此方案2和方案1相比，液化氣的量減少了436 t，相應(yīng)的銷售收入減少了117.6萬元。

方案1中4#混合石油苯全部去了芳烴抽提裝置，不對外銷售，而方案2由于抽提裝置停工，4#混合石油苯全部外銷。方案2和方案1相比，4#石油苯銷售量的增加可增加效益789萬元。

方案2和方案1相比，由于一廠焦化裝置多加工了0.14萬t的渣油，因此多產(chǎn)生了250 t的石油焦。因此方案2和方案1相比，石油焦可增效30萬元。

上面幾項綜合起來計算，在產(chǎn)品銷售這一環(huán)節(jié)，方案2和方案1相比，效益共增加151萬元。

5.5 原料采購成本與公用工程費用對比分析

5.5.1 原料采購成本對比分析

在原料采購環(huán)節(jié)，方案2和方案1相比，要多購入3 255 t的苯，相應(yīng)的采購費用要增加814萬元。

5.5.2 公用工程費用對比分析

在公用工程環(huán)節(jié)，由于方案2中芳烴抽提裝置的停工，可使整個企業(yè)公用工程費用支出減少250萬元。

因此，把原料采購成本、產(chǎn)品銷售收入和公用工程費用三項綜合起來計算，方案2和方案1相比，效益共減少了400萬元左右。

6 結(jié)論

本文在公司生產(chǎn)計劃排產(chǎn)中是否要將芳烴抽提裝置停工這一問題的決策上，采用了信息技術(shù)手段來輔助決策，通過利用APS信息平臺所提供的功能，對研究對象進行了系統(tǒng)建模與分析測算。從前面測算結(jié)果分析得出，在當期市場價格下全部外購苯，要比芳烴抽提裝置開工同時部份外購苯的效益差，因此從技術(shù)方案角度考慮，提出不建議將芳烴抽提裝置停工，該建議最終被決策層采納。通過以上測算過程還可以看出，APS模型的應(yīng)用，給生產(chǎn)計劃的編制提供了科學(xué)的方法和手段，便于計劃編制人員進行各種有效的嘗試和多種方案的比較，從而達到編制計劃的最優(yōu)性，推動公司向生產(chǎn)效益最大化的方向前進。

[1]中國石油天然氣集團公司.中國石油信息化成果報告[R].北京：中國石油天然氣集團公司2009：13-26.

[2]王華.煉化物料優(yōu)化與排產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：8-13.

[3]郭錦標，楊明詩.化工生產(chǎn)計劃與調(diào)度的優(yōu)化[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4]成廷偉.煉化企業(yè)生產(chǎn)計劃優(yōu)化軟件RPMS的應(yīng)用研究[J].數(shù)字石油和化工，2006，6：13.

Application of APS Information System in Calculation and Optimization of the Aromatic Extraction Unit

WAN Xiao-nan，GUO Da-peng，QI Ming-hong，DU Xin，ZHANG Xiao-jun，SHAO Bao-min
（Fushun Petrochemical Company Information Management Department，Liaoning Fushun 113006，China）

Taking the advanced planning system as an example，application experience of petrochemical enterprises in-depth business information to improve the economic results was introduced.Firstly，by using APS system，taking March production planning of Fushun petrochemical company as base data，production scheduling decision-making process of aromatic extraction unit in Fushun petrochemical company was scientifically calculated.Through comparative analysis of two programs economic benefits,optimization scheme of the device was gained.It was proved that APS system based on the RPMS software framework structure can achieve refinery production plan demands to enhance economic efficiency of enterprises.

Advanced Planning System；Production scheme；maxjmum benefit；Refinery and petrochemical modeling system

TE 622.8

A

1671-0460（2010）05-0541-05

2010-09-13

萬曉楠（1977-），男，吉林吉林人，工程師，在讀碩士，國家高級企業(yè)信息管理師，2001年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院信息工程專業(yè)，研究方向：信息工程、項目管理。電話：0413-2997672。