毛愛(ài)華

摘 要 文章介紹中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司利用PIMS模型全流程優(yōu)化應(yīng)用研究情況，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中以PIMS模型全流程優(yōu)化結(jié)果為依據(jù)組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，確保公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

關(guān)鍵詞 PIMS;全流程優(yōu)化;依據(jù);經(jīng)濟(jì)效益最大化

前言

加工工業(yè)模型系統(tǒng)（PIMS，即Process Industry Modeling System）是國(guó)外煉油企業(yè)廣泛應(yīng)用的一款優(yōu)化軟件[1]，在中國(guó)石油化工股份有限公司及其下屬公司也得到了一定程度的推廣[2]。通過(guò)將煉油企業(yè)生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)在PIMS模型中進(jìn)行校核，使PIMS模型運(yùn)行結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際保持一致，可根據(jù)不同當(dāng)期價(jià)格體系測(cè)算煉油企業(yè)全流程生產(chǎn)優(yōu)化方向，煉油企業(yè)通過(guò)PIMS全流程優(yōu)化測(cè)算結(jié)果為依據(jù)組織生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。本文主要介紹中國(guó)石化塔河煉化有限責(zé)任公司（下稱塔河煉化公司）使用PIMS模型全流程優(yōu)化應(yīng)用研究情況。

1PIMS模型全流程優(yōu)化研究

1.1 PIMS模型簡(jiǎn)介

PIMS模型是一系列電子表格，在電子表格中輸入的數(shù)據(jù)是目標(biāo)函數(shù)和約束方程的系數(shù)，它包括Supply/Demand（供需表）、Distillation（原油蒸餾）、Sub-Model（副模組）、 Blending（調(diào)和）、Recursion（遞歸）、Miscellaneous（雜項(xiàng)）、Periodic（周期表）;PIMS軟件主要技術(shù)是線性規(guī)劃+遞歸，優(yōu)化目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1.2 PIMS模型校核

為確保PIMS模型全流程優(yōu)化測(cè)算結(jié)果的可靠性，PIMS模型應(yīng)用之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)校核，從而對(duì)PIMS的結(jié)構(gòu)、功能和數(shù)據(jù)進(jìn)行完善和更新，使模型能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反映企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，PIMS校核的主要內(nèi)容包括原油切割數(shù)據(jù)的校核、常減壓裝置校核、二次加工裝置校核、主要二次加工裝置Delta-Base數(shù)據(jù)的校核、產(chǎn)品調(diào)和數(shù)據(jù)的校核、公用工程校核、全廠硫平衡系數(shù)校核等。

以上校核數(shù)據(jù)說(shuō)明2018年P(guān)IMS模型校核數(shù)據(jù)與塔河煉化公司2018年實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本保持一致，說(shuō)明可以將校核后PIMS模型應(yīng)用于塔河煉化公司全流程優(yōu)化測(cè)算。

1.3 PIMS模型全流程優(yōu)化應(yīng)用研究

PIMS能夠從原油采購(gòu)、加工、二次裝置物料流向、產(chǎn)品調(diào)和，產(chǎn)品銷售等多方面進(jìn)行全流程優(yōu)化，從而對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)化方向起到指導(dǎo)作用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。下面就PIMS在塔河煉化公司全流程優(yōu)化方面進(jìn)行案例研究與分析。

（1）全流程優(yōu)化應(yīng)用研究案例 1

全流程優(yōu)化案例名稱：測(cè)算原油保本價(jià)格

測(cè)算目的：煉油企業(yè)原油成本占生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本90%以上，原油價(jià)格高低直接影響經(jīng)濟(jì)效益，利用PIMS模型測(cè)算原油保本價(jià)格，通過(guò)與實(shí)際購(gòu)買原油價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，以決策企業(yè)加工原油總量的提高與降低

測(cè)算依據(jù)：PIMS模型中原油及各產(chǎn)品價(jià)格體系采用2019年5月份實(shí)際價(jià)格體系，時(shí)間周期為月度，31天。

測(cè)算方案：

CASE1：塔河煉化公司月度原油加工量40萬(wàn)噸

CASE2：塔河煉化公司月度原油加工量提高1萬(wàn)噸至41萬(wàn)噸

測(cè)算結(jié)果與討論：針對(duì)CASE1和CASE2得到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和利潤(rùn)測(cè)算表（見(jiàn)表2）。

由表2可以看出，利用PIMS模型全流程測(cè)算原油加工量由40萬(wàn)噸提高至41萬(wàn)噸產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化和經(jīng)濟(jì)效益變化，原油加工量提高1萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益增加285.09萬(wàn)元， 根據(jù)原油保本價(jià)格公式=CASE1原油價(jià)格+（CASE2利潤(rùn)-CASE1利潤(rùn)）/（CASE2加工量-CASE1加工量）=2660.92元/噸+285.09元/噸=2946.01元/噸，通過(guò)PIMS全流程測(cè)算增加1萬(wàn)噸原油加工量保本價(jià)格為2946.01元/噸，如果原油買進(jìn)價(jià)格低于2946.01元/噸，塔河煉化公司可以根據(jù)PIMS全流程優(yōu)化結(jié)果為依據(jù)提高原油加工量1萬(wàn)噸，提高經(jīng)濟(jì)效益，反之亦然。

（2） PIMS模型全流程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測(cè)算

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要測(cè)算內(nèi)容：塔河煉化公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案全流程測(cè)算包括汽油與化工輕油、瀝青與焦化路線等，通過(guò)以上測(cè)算結(jié)論，決策生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)化方向。

PIMS全流程應(yīng)用案例2

全流程優(yōu)化案例名稱：瀝青與焦化路線效益測(cè)算

測(cè)算目的：利用PIMS全流程測(cè)算瀝青與焦化路線經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，以決策塔河煉化公司生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)化方向。

測(cè)算依據(jù)：PIMS中原油及各產(chǎn)品價(jià)格體系采用2019年5月份實(shí)際價(jià)格體系，時(shí)間周期為月度，31天。

測(cè)算方案：

CASE3：塔河煉化公司5月份原油加工量41.5萬(wàn)噸，生產(chǎn)瀝青2.5萬(wàn)噸;

CASE4：在CASE 3基礎(chǔ)上，原油加工量保持不變，壓產(chǎn)瀝青0.5萬(wàn)噸。

測(cè)算結(jié)果與討論：針對(duì)CASE3和CASE4得到按照瀝青與焦化路線生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測(cè)算表（見(jiàn)表3）。

由表3可以看出，在2019年5月份的原油及產(chǎn)品價(jià)格體系下，壓產(chǎn)0.5萬(wàn)噸瀝青，全流程測(cè)算經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)降低115.07萬(wàn)元，說(shuō)明壓產(chǎn)瀝青，經(jīng)濟(jì)效益降低。以此為依據(jù)，塔河煉化公司決策提高瀝青產(chǎn)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

（3）規(guī)劃方案比選

PIMS模型全流程應(yīng)用案例3：塔河煉化公司“兩個(gè)三年”PX路線和丙烯路線方案比選

測(cè)算目的：利用PIMS進(jìn)行規(guī)劃裝置方案對(duì)比，為塔河煉化公司“兩個(gè)三年”規(guī)劃裝置方案比選提供理論依據(jù)。

測(cè)算依據(jù)：PIMS模型中原油及各產(chǎn)品價(jià)格體系采用2017年價(jià)格體系，PIMS模型數(shù)據(jù)采用2018年校核數(shù)據(jù)，新建裝置數(shù)據(jù)采用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

測(cè)算方案：

CASE5：塔河煉化公司“兩個(gè)三年”PX規(guī)劃路線：原油加工量660萬(wàn)噸，其中塔河混油500萬(wàn)噸，順北原油160萬(wàn)噸，新建350萬(wàn)噸/年常壓裝置，160萬(wàn)噸/年催化裂化裝置，70萬(wàn)噸/年氣分裝置，40萬(wàn)噸/年催化汽油加氫裝置，30萬(wàn)噸/年烷基化裝置，25萬(wàn)噸/年聚丙烯裝置，18萬(wàn)噸/年乙烯裝置，18萬(wàn)噸/年苯乙烯裝置。

CASE6：塔河煉化公司“兩個(gè)三年”丙烯規(guī)劃路線：原油加工量660萬(wàn)噸，其中塔河混油500萬(wàn)噸，順北原油160萬(wàn)噸，新建350萬(wàn)噸/年常減壓裝置，250萬(wàn)噸/年加氫裂化裝置，60萬(wàn)噸/年預(yù)加氫裝置，150萬(wàn)噸/年連續(xù)重整裝置，50萬(wàn)噸/年芳烴抽提裝置，80萬(wàn)噸/年P(guān)X裝置，110萬(wàn)噸/年歧化裝置，18萬(wàn)噸/年苯乙烯裝置。

測(cè)算結(jié)果與討論：針對(duì)CASE5和CASE6得到規(guī)劃裝置效益測(cè)算表（見(jiàn)表4），PIMS模型測(cè)算結(jié)果如圖4所示。

由表4可以看出，塔河煉化公司未來(lái)“兩個(gè)三年”規(guī)劃裝置PX路線經(jīng)濟(jì)效益好于丙烯路線5.49億元/年，塔河煉化公司以此為依據(jù)重點(diǎn)研究PX規(guī)劃路線方案，確保未來(lái)規(guī)劃裝置投產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2PIMS模型全流程優(yōu)化實(shí)施效果

目前國(guó)家成品油調(diào)價(jià)機(jī)制是根據(jù)國(guó)際原油價(jià)格10個(gè)工作日的變化率來(lái)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)成品油產(chǎn)品價(jià)格發(fā)生變化時(shí)，在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)執(zhí)行過(guò)程中利用PIMS模型進(jìn)行優(yōu)化測(cè)算，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)優(yōu)化方向，確保生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益最大化，塔河煉化公司2019年利用PIMS全流程優(yōu)化測(cè)算案例36例，實(shí)際實(shí)施20例，合計(jì)增加經(jīng)濟(jì)效益6233萬(wàn)元，增效顯著。

3結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)校核，PIMS模型能夠模擬生產(chǎn)企業(yè)全流程加工過(guò)程，能夠應(yīng)用于全流程生產(chǎn)優(yōu)化應(yīng)用研究。

（2）在不同原油及產(chǎn)品價(jià)格體系下，PIMS模型能夠全流程測(cè)算各方面生產(chǎn)優(yōu)化方向，塔河煉化公司以PIMS全流程測(cè)算結(jié)果為依據(jù)，優(yōu)化調(diào)整生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方向，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉德偉.PIMS在天津分公司的應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2003，10（3）：39-41.

[2] 任家軍.煉油企業(yè)級(jí)PIMS模型的開發(fā)與應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2006，36（5）：62-65.