【摘要】煉化線性規(guī)劃通用模型包含著煉廠全部的煉化裝置，并可以根據(jù)加工需要進行生產(chǎn)路線的自動最優(yōu)化選擇。在新煉廠建設(shè)規(guī)劃當中可以根據(jù)所加工原油等約束條件快速選擇出加工最優(yōu)化方案所需的裝置配比；在現(xiàn)有煉廠生產(chǎn)優(yōu)化過程中可以快速自主選擇裝置最優(yōu)加工能力、生產(chǎn)流程、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等，最大化的提高企業(yè)效益。

【關(guān)鍵詞】線性規(guī)劃；模型；最優(yōu)化；應(yīng)用

由于煉化企業(yè)具有生產(chǎn)規(guī)模龐大、工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品品種繁多、市場變化快等特點，所以制定生產(chǎn)計劃時要考慮的因素很多，人腦很難考慮周全。如果采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗和方法，就難以對企業(yè)擁有的各種資源的作用、產(chǎn)品價格的突然變化以及市場對企業(yè)的需求等進行綜合分析的處理，當企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營過程突然遇到問題時，很難及時而準確地提出解決方案，從而嚴重影響企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。而在新煉化企業(yè)建立過程當中，規(guī)劃環(huán)節(jié)起著非常重要的作用。而傳統(tǒng)的規(guī)劃方法不僅需要長時間的現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)研，耗費大量的人力資源，面對生產(chǎn)條件臨時改變的應(yīng)對也顯得十分不靈活，計劃加工原油品種的改變，加工量的變化以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，都會使得之前進行的規(guī)劃變成無用功。煉化線性規(guī)劃通用模型（以下簡稱通用模型）是以煉廠計劃優(yōu)化軟件為基礎(chǔ)，利用線性優(yōu)化原理對煉廠生產(chǎn)流程進行模擬，同時可以根據(jù)不同約束條件自動選擇最優(yōu)生產(chǎn)方案的一種線性規(guī)劃模型。

1.通用模型的建設(shè)

原油數(shù)據(jù)采用2012年11月份最新的原油評價數(shù)據(jù)，切割溫度按照通常的原油切割溫度，原油切割方案中包含原油各餾分的收率信息及各側(cè)線的主要物性信息，如石腦油餾分的芳潛，渣油的殘?zhí)?、金屬含量等?/p>

模型為煉化一體化模型，煉油部分涵蓋目前所用主流加工裝置及采用的技術(shù)手段，C1-C2組分加工裝置有制氫及PSA裝置，C3組分主要加工裝置有聚丙烯，C4組分主要加工裝置有MTBE及烷基化，石腦油組分、汽油組分加工裝置主要為重整裝置、汽油加氫、醚化裝置，航煤組分加工裝置為航煤加氫，柴油組分加工裝置主要有柴油加氫及柴油改質(zhì)；蠟油加工裝置有蠟油加氫、加氫裂化及催化裂化裝置，減渣加工裝置有延遲焦化、渣油加氫、溶劑脫瀝青、瀝青氧化及催化裂化（部分摻煉）；廢氣、廢水回收裝置主要為硫磺回收裝置；另外煉油部分還有汽油調(diào)和池，柴油調(diào)和池及其他相關(guān)組分的調(diào)和匯流裝置。

潤滑油部分涵蓋酮苯脫蠟、糠醛精制、白土精制、石蠟白土、石蠟加氫及潤滑油加氫整套潤滑油及石蠟生產(chǎn)路線。

化工部分涵蓋乙烯裂解及芳烴聯(lián)合，其中乙烯加工路線中C2線主要加工裝置為聚乙烯及乙二醇，C3加工路線主要為聚丙烯及丙烯腈，C4加工路線主要有丁二烯抽提，化工MTBE及順丁橡膠，C5-C10加工路線主要為裂解汽油加氫，芳烴抽提。芳烴聯(lián)合裝置主要有重整、芳烴抽提、PX、PTA以及后續(xù)的順丁橡膠及ABS裝置。

綜合考慮裝置對進料物性的要求、同一裝置不同進料性質(zhì)對應(yīng)的產(chǎn)品收率的差異，以及同一裝置不同進料同一產(chǎn)品物性的不同，建立各加工裝置的裝置模型，以催化重整、催化裂化、加氫裂化及乙烯裂解為例進行相關(guān)模型結(jié)構(gòu)的介紹。

模型中重整料主要包括直餾石腦油、加裂石腦油及各類加氫裝置產(chǎn)生的加氫石腦油。產(chǎn)品分布是與進料的芳潛含量相關(guān)的，芳潛越高，三苯收率越高，進料的芳潛含量依據(jù)進料的物性及所占的比例計算而來。該模型會通過進料的芳潛含量自動計算出相應(yīng)的產(chǎn)品分布。

在催化裂化不同加工工藝中，一為普通的催化裂化工藝技術(shù)，一為采用MIP的催化裂化工藝技術(shù)，一為采用ARGG的催化裂化工藝技術(shù)。不同工藝技術(shù)反映在模型中的區(qū)別主要是產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)不同，以普通的催化裂化技術(shù)與ARGG技術(shù)為例列舉各工藝的收率相關(guān)數(shù)據(jù)。表1所示為兩種催化裂化汽油性質(zhì)對比。

采用不同的催化裂化技術(shù)生產(chǎn)的汽油性質(zhì)不同，主要體現(xiàn)在辛烷值、硫含量、烯烴含量及芳烴含量方面。

加氫裂化裝置建立了三套生產(chǎn)方案，分別為航煤方案、柴油方案及石腦油方案，不同方案下石腦油、航煤及柴油的收率不同，模型可以優(yōu)化計算出不同條件下，何種方案最優(yōu)。

此外，為了方便前臺展示，通用模型還開發(fā)了報表展示系統(tǒng)，通過后臺的數(shù)據(jù)選取自動生成所需報表。

2.通用模型的應(yīng)用

模型建立之后，對各裝置進行約束條件控制，包括生產(chǎn)能力，加工天數(shù)等，并在原料購入表及產(chǎn)品銷售表中進行定量定價，選擇不同的原油及裝置路線，就可以計算出加工不同原油的不同的最優(yōu)加工方案及加工某一種原油的最優(yōu)加工路線及裝置開停方案。

下面首先以A煉廠加工某兩種原油1、2為例。

A煉廠加工某種原油1的流程如下：

將通用模型中裝置與該煉廠匹配后，進行優(yōu)化運算得出該原油最優(yōu)加工路線：常減壓+渣油加氫+催化裂化+加氫裂化+大重整+小乙烯，走多產(chǎn)芳烴加工路線。

最優(yōu)路線配套流程為：常壓蒸餾加工量1000萬噸，減壓蒸餾457萬噸，渣油加氫192萬噸，催化裂化165萬噸，加氫裂化303萬噸，乙二醇乙烯處理量15萬噸，連續(xù)重整151萬噸，柴油加氫精制加工量147萬噸，航煤加氫加工量52萬噸，汽油加氫加工量34萬噸，氣體分離加工量30萬噸，MTBE3萬噸，烷基化加工量15萬噸，制氫加工量10萬噸，硫磺回收4萬噸，PSA加工量5萬噸，乙烯裂解加工量56萬噸，聚乙烯加工量39萬噸，苯乙烯加工量8萬噸，丙烯腈加工量24萬噸，丁二烯抽提加工量12萬噸，丁苯橡膠加工量29萬噸，丁苯3000線加工量29萬噸，裂解汽油加氫加工量37萬噸，化工MTBE6萬噸，聚丙烯能力8萬噸。

A煉廠加工某種原油2的流程如下：

原油2最優(yōu)加工路線：常減壓+潤滑油+催化裂化+加氫裂化+重整+乙烯。

最優(yōu)路線配套流程為：常壓蒸餾加工量1000萬噸，減壓蒸餾688萬噸，催化裂化471萬噸，加氫裂化161萬噸，乙二醇乙烯處理量15萬噸，連續(xù)重整加工量84萬噸，柴油加氫精制127萬噸，汽油加氫加工量96萬噸，氣體分離加工量86萬噸，MTBE加工量10萬噸，烷基化加工量43萬噸，制氫加工量6萬噸，硫磺回收1萬噸，PSA加工量3萬噸，潤滑油高壓加氫加工量100萬噸，乙烯裂解加工量21萬噸，聚乙烯加工量5萬噸，苯乙烯裝置加工量3萬噸，丙烯腈加工量9萬噸，丁二烯抽提加工量5萬噸，丁苯橡膠加工量11萬噸，丁苯3000線加工量11萬噸，PX裝置能力12萬噸，裂解汽油加氫加工量14萬噸，化工MTBE加工量2萬噸，聚丙烯能力24萬噸。

表2 最優(yōu)加工路線邊際貢獻對比情況： 單位：元/噸

項目原油1原油2差異

噸油邊際貢獻205538-333

原油成本52935021272

原油運費1050105

綜商93.6%92.3%1.3%

成品油收率62.0%67.3%-5.3%

芳烴收率7.9%1.2%6.7%

由此看出，該企業(yè)加工原油2的效益要遠遠大于加工原油1，從而可以為其生產(chǎn)計劃提供參考。

其次，以A、B、C三家煉廠同時加工原油1為例：

A煉廠原油1最優(yōu)路線：

常壓蒸餾加工量1000萬噸，減壓蒸餾457萬噸，渣油加氫192萬噸，催化裂化182萬噸，加氫裂化231萬噸，連續(xù)重整248萬噸，柴油加氫精制加工量224萬噸，汽油加氫加工量37萬噸，氣分加工量33萬噸，MTBE4萬噸，烷基化加工量17萬噸，制氫加工量5萬噸，硫磺回收加工量4萬噸，PSA加工量8萬噸，聚丙烯能力9萬噸。

B煉廠原油1最優(yōu)路線：

常壓蒸餾加工量850萬噸，減壓蒸餾加工量388萬噸，渣油加氫加工量163萬噸，催化裂化加工量140萬噸，加氫裂化加工量196萬噸，連續(xù)重整加工量164萬噸，柴油加氫精制加工量186萬噸，汽油加氫加工量29萬噸，醚化裝置加工量9萬噸，氣分加工量25萬噸，MTBE3萬噸，烷基化加工量13萬噸，制氫加工量6萬噸，硫磺回收加工量4萬噸，PSA加工量6萬噸，乙烯裂解加工量20萬噸，聚乙烯加工量6萬噸，乙二醇乙烯處理量13萬噸，化工聚丙烯加工量10萬噸，PX能力35萬噸，裂解汽油加氫加工量13萬噸，煉油聚丙烯能力7萬噸。

C煉廠原油1最優(yōu)路線：

常壓蒸餾加工量850萬噸，減壓蒸餾加工量388萬噸，渣油加氫加工量163萬噸，催化裂化加工量140萬噸，加氫裂化加工量203萬噸，連續(xù)重整加工量60萬噸，柴油加氫精制加工量38萬噸，汽油加氫加工量29萬噸，醚化裝置加工量12萬噸，氣分加工量25萬噸，烷基化加工量15萬噸，制氫加工量7萬噸，硫磺回收加工量4萬噸，PSA裝置加工量2萬噸，乙烯裂解加工量85萬噸，聚乙烯加工量70萬噸，乙二醇乙烯處理量10萬噸，苯乙烯處理量16萬噸，化工聚丙烯加工量35萬噸，丙烯腈能力4萬噸，丁二烯抽提加工量16萬噸，丁苯橡膠加工量15萬噸，ABS加工量18萬噸，裂解汽油加氫加工量53萬噸，芳烴抽提加工量25萬噸，化工MTBE加工量8萬噸，煉油聚丙烯能力7萬噸。

表3 現(xiàn)有加工路線優(yōu)化后邊際貢獻對比情況：

單位：元/噸

項目A煉廠B煉廠C煉廠

現(xiàn)狀-64-123-153

優(yōu)化后48915

差異68212168

可以看出，優(yōu)化之后的生產(chǎn)路線與原生產(chǎn)路線相比，效益都有了大幅提升，而A煉廠加工此種原油效益最高，因此可以考慮減少B、C兩煉廠此種原油加工量，增加A煉廠加工量。

3.通用模型的意義

研究通用模型主要有以下意義：

（1）新煉廠的建立流程在其規(guī)劃環(huán)節(jié)缺少模型支持，規(guī)劃時間長，不利于快速決策，而通用模型可以在輸入原油配比之后快速給出最優(yōu)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及裝置配比；在老煉廠的改擴建過程中，通用模型可以在原有裝置基礎(chǔ)上快速計算出新裝置的最優(yōu)加工能力及進出料情況，從而能大大節(jié)省時間與人力。

（2）近些年來，原油資源日益緊缺，原油種類更加復(fù)雜，現(xiàn)存的適用于單個油種的煉化模型很難適應(yīng)更多種類油品的優(yōu)化方案，通用模型可以分析單油種在不同企業(yè)的最優(yōu)加工情況，來確定哪家企業(yè)更適合加工；同時可以分析不同原油在同一企業(yè)的加工情況，為企業(yè)加工何種原油提供優(yōu)化指導(dǎo)。

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