王國峰

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

近年來，石油石化行業(yè)經(jīng)營環(huán)境變化很大，國際油價起伏不定，化工市場變幻莫測，對煉化企業(yè)而言，生產(chǎn)經(jīng)營運行壓力相當大。中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)是我國重要的成品油、中間石化產(chǎn)品、合成樹脂和合成纖維生產(chǎn)基地，原油綜合加工能力為16 Mt/a、乙烯產(chǎn)能為700 kt/a。對一個特大型企業(yè)來說，生產(chǎn)計劃管理尤為重要，它是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理的龍頭，要通過計劃優(yōu)化，合理制定生產(chǎn)經(jīng)營計劃方案，達到企業(yè)降本提質(zhì)增效的目標。如何在不同的市場環(huán)境下，充分發(fā)揮裝置潛力，優(yōu)化資源配置方案，安排好煉油和化工系統(tǒng)生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益是生產(chǎn)計劃優(yōu)化重點研討的課題。上海石化近年來利用計劃優(yōu)化軟件進行了大量的計劃優(yōu)化測算，文章從煉油加工路線、乙烯原料結構及化工產(chǎn)品線優(yōu)化3個方面探討和分析近年來上海石化在生產(chǎn)計劃優(yōu)化方面所做的工作以及今后的改進方向。

1 煉油加工路線優(yōu)化

2012年底上海石化煉油改造項目投產(chǎn)后，徹底解決了原來煉油生產(chǎn)瓶頸：渣油加工能力不足，新建的渣油加氫裝置和催化裝置將劣質(zhì)的蠟渣油轉化成為高附加值的汽柴油，剩余渣油進兩套延遲焦化裝置和溶劑脫瀝青裝置加工或者生產(chǎn)瀝青。在環(huán)境保護要求越來越嚴格的情況下，利用延遲焦化加工渣油必須要按照上海市《大氣污染物綜合排放標準》要求解決“儲罐存儲的原輔物料必須通過密閉管道輸送至生產(chǎn)裝置”問題。因此，2016年上海石化利用流程工業(yè)經(jīng)濟規(guī)劃軟件(Process Industry Modeling System，Aspen PIMS)對方案進行測算，評估了一套延遲焦化裝置停車改造期間的煉油生產(chǎn)方案[1]。

1.1 方案設置

考慮近兩年來高低硫價差變化情況，原油價格設置按照DTDBRENT和PLATTS(OMAN+DUBAI)/2，價差2美元/桶，其他原油考慮正常情況下貼水。

按照正常生產(chǎn)月30天、其他裝置均正常運行、1#或2#焦化停車設置了7個方案，以期能夠全面考察焦化停車對煉油生產(chǎn)運行帶來的影響及可能的優(yōu)化方向。

方案中也考慮了原油資源結構上的不同，兩套常減壓按目前情況使用共用油種(2#常減壓使用巴士拉∶阿曼6∶4或沙中∶阿曼7∶3，方案設置時固定2#常減壓用油)，或者兩套常減壓使用不同油種，也即分儲分煉(2#常減壓原油不固定)。另外正常情況下原油資源結構按目前結構，僅有一個方案考慮了原油輕質(zhì)化。

方案一：基礎方案，正常生產(chǎn)月2#常原油固定；

方案二：1#焦化不開，2#常原油不固定；

方案三：1#焦化不開，2#常原油固定；

方案四：2#焦化不開，2#常原油不固定；

方案五：2#焦化不開，2#常原油固定；

方案六：加工量開足，1#焦化不開，2#常原油固定；

方案七：1#焦化不開，2#常原油固定，NAP外購10 kt。

1.2 測算結果分析

各方案測算結果見表1。

表1 各方案測算結果

從表2可以看出：如1#焦化停車，原油加工量1 240 kt/a左右(方案三),如2#焦化停車，原油加工量1 180 kt/a左右(方案五),即1#焦化停車比2#焦化停車對原油加工量影響要小。從原油資源結構來看，原油分儲分煉效益明顯比目前原油混配方案(僅能最多有3個油種混配，或者劣質(zhì)油在外港混配)要好。如能分儲分煉也即兩套常減壓無共用油種限制，則2#常減壓理想用油為常渣及渣油收率高的原油，3#常減壓理想用油為渣油收率低的原油，可明顯減輕渣油平衡的困難，加工量還可提高30～60 kt。通過本次測算，很好地為今后一套延遲焦化停車改造時提供了優(yōu)化的生產(chǎn)運行方案。

2 乙烯原料結構優(yōu)化

上海石化現(xiàn)有一套乙烯裝置，其設計產(chǎn)能為700 kt/a，包括400 kt/a的乙烯裝置(老區(qū))和300 kt/a的乙烯裝置(新區(qū))，新區(qū)和老區(qū)擁有不同的技術特點。老區(qū)共有10臺裂解爐，其中SRT-Ⅲ型爐3臺、GK-Ⅵ型爐6臺、GK-Ⅴ型爐1臺，新區(qū)共有4臺裂解爐，全部為CBL-Ⅲ型爐，各爐型可裂解原料各不相同。

上海石化是煉化一體化高度融合的企業(yè)，乙烯原料來源廣泛，按大類可分為干氣、液化氣、輕石腦油、石腦油、煤柴油(AGO)和加氫裂化尾油6類。每大類原料按來源細分可分為63種，從輕到重，按碳數(shù)進行排列，即：C2～C5、輕、重石腦油、尾油、AGO，進行餾程和族組成分析，確定是否可用于乙烯裂解，然后逐一利用SPYRO軟件測算其裂解效益，對可用于裂解的物料進行裂解效益排序，根據(jù)排序情況結合煉化一體化生產(chǎn)方案優(yōu)化乙烯裂解原料結構。

近年來中國石油化工集團有限公司(以下簡稱中石化)大力開展煉化一體化內(nèi)部優(yōu)化，以降低“噸乙烯原料成本”、降低“高價原料投入比例”為目標開展專項競賽，目標就是要提高資源利用效率和整體盈利水平。

一般乙烯裝置經(jīng)常關注的是乙烯和雙烯收率，專項競賽拓展到要關注“乙烯”產(chǎn)品收率，從而達到降低“噸乙烯原料成本”目標。

“乙烯”產(chǎn)品產(chǎn)量=乙烯產(chǎn)量+1.0×丙烯產(chǎn)量+1.3×氫氣產(chǎn)量+0.6×混合碳四產(chǎn)量+0.5×輕混合油產(chǎn)量，其中丙烯、氫氣、混合碳四和輕混合油折算因子根據(jù)《化工、化肥、化纖裝置產(chǎn)品成本核算標準》核定。

“噸乙烯原料成本”=∑原料投入量×原料價格/“乙烯”產(chǎn)品產(chǎn)量。

為了達到降低“噸乙烯原料成本”的目的，最重要的就是要根據(jù)裂解效益的排序優(yōu)化調(diào)整乙烯裂解原料結構，同時要盡可能將不同性質(zhì)的原料分儲分裂。例如加氫裂化尾油，上海石化有兩套加氫裂化裝置，分別是中壓加氫裂化和高壓加氫裂化，兩套裝置所產(chǎn)加氫尾油均為良好的乙烯裂解原料，但性質(zhì)也有差異，高壓加氫裂化裝置所產(chǎn)加氫尾油鏈烷烴質(zhì)量分數(shù)一般在60%以上，相關指數(shù)(BMCI)一般在9左右，而中壓加氫裂化尾油性質(zhì)較差，鏈烷烴質(zhì)量分數(shù)一般在49%左右，BMCI一般12以上(見表2)。利用SPYRO軟件測算，在相同的裂解溫度(790 ℃)下，兩股原料裂解收率相差很大(見表3)。這兩股原料原來是進入同一儲罐同時進一臺裂解爐進行裂解，裂解操作條件無法根據(jù)原料性質(zhì)有針對性地進行調(diào)整。為了降低噸乙烯原料成本，挖潛增效，經(jīng)過研究討論，進行流程整改，將這兩股加氫尾油進行分儲分裂，有效地提高了“乙烯”產(chǎn)品收率。

表2 加氫尾油性質(zhì)

表3 裂解產(chǎn)物收率比較 %

通過優(yōu)化調(diào)整乙烯原料結構，同時進行生產(chǎn)操作優(yōu)化，上海石化在近年來中石化開展的降低“噸乙烯原料成本”專項競賽排名均名列前茅。

3 化工產(chǎn)品線優(yōu)化

上海石化化工產(chǎn)品豐富，以乙烯和對二甲苯裝置為龍頭，下游產(chǎn)品眾多，擁有有機化學品4 280 kt/a、合成樹脂1 000 kt/a、合纖原料1 090 kt/a、合纖聚合物590 kt/a、合成纖維280 kt/a生產(chǎn)能力。如何根據(jù)市場價格變化、客戶需求優(yōu)化安排各產(chǎn)品線生產(chǎn)是計劃優(yōu)化難點之一。

在利用先進計劃優(yōu)化軟件進行優(yōu)化測算的同時，針對化工產(chǎn)品線優(yōu)化，上海石化開發(fā)了裝置邊際貢獻日跟蹤系統(tǒng)。首先是建立價格預測機制，由銷售和采購人員提供產(chǎn)品和原料每天的價格動態(tài)，然后由計劃和財務人員建立裝置邊際貢獻測算模型，對裝置邊際貢獻按不同數(shù)值范圍建立預警區(qū)間，明確裝置負荷是否應開滿或降負荷及至停車。

利用此套系統(tǒng)，計劃人員可以實時監(jiān)控不同裝置的邊際貢獻變化趨勢，方便快捷地決定各生產(chǎn)線裝置開工負荷。

4 結語

上海石化在生產(chǎn)計劃優(yōu)化方面雖然做了很多工作，但在工作實踐中也發(fā)現(xiàn)一些困擾計劃優(yōu)化水平的難點問題，如部分煉油、化工裝置機理數(shù)據(jù)與計劃優(yōu)化軟件結合不夠，優(yōu)化系統(tǒng)對個人能力依賴程度較高。目前中國石化正在推進6家企業(yè)的智能工廠建設，上海石化將建立煉化一體化優(yōu)化系統(tǒng)，以此為契機，利用KBC的PETRO SIM機理模型數(shù)據(jù)來完善提升煉化一體化計劃優(yōu)化軟件PIMS，在此基礎上，建立高水平、高效運行的煉化一體化優(yōu)化系統(tǒng)，實現(xiàn)采購、生產(chǎn)、銷售供應鏈全過程的價值增值，最終實現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營全過程效益最大化。