炼化企业生产计划优化模型测算应用研究.pdf

炼化企业生产计划优化模型测算应用研究王鹏（石化盈科信息技术有限责任公司华南区域分公司，广东省广州市 ）摘要：生产计划优化软件适用于流程行业的生产计划业务，主要包括炼油化工、煤化工、天然气化工、精细化工等行业。目前世界范围内市场占有率较高的 软件功能强大、应用广泛，石化盈科信息技术有限责任公司利用它实现了某石化集团生产企业的业务全覆盖，对该集团模型、一体化模型、单企业模型的建设和测算服务经验丰富。文中针对某企业的主要业务方向，包括原油保本点、对二甲苯（）价格敏感性、外购 流向、出口汽油产量等方面，进行了模型测算，并从中提炼了该企业的盈利能力分析模型，对该企业的经营效益及其石化园区的经济发展决策起到了举足轻重的指导作用。关键词：炼化企业生产计划优化原油保本点 产品价格外购 出口汽油优化模型盈利能力生产计划业务作为企业生产经营活动的根本 ，炼化企业利用生产计划优化软件开展生产方案优化 和生产计划安排 ，主要应用包括月度、季度、年度炼油和化工生产计划优化排产，炼油企业高含硫原油、劣质原油加工潜力测算的运行方案优化，成品油质量升级方案优化，化工轻油生产潜力优化测算，原油及成品油价格变化、基准原油价差变化对原油资源优化的影响分析，乙烯原料的优化测算，聚合物牌号的生产测算等。石化盈科信息技术有限责任公司作为炼油化工行业信息系统集成商，能对炼化企业的生产计划业务进行优化测算，进而指导生产以应对快速波动的市场并获取更高的经济效益。模型简介某企业设计原油综合加工能力 ，加工路线为常减压蒸馏 催化裂化（催化）原料预处理 重油催化 加氢裂化。经过改造，现原油综合加工能力 。为发挥炼化一体化优势，国内第一套自主知识产权的芳烃联合装置于 年建成投用。采用 软件，以增加经济效益和提升总量规模为目标，该企业利用优化模型对原料选购、装置生产、产品销售、库存管理等生产经营行为进行全方位优化，力求在少投入或不投入的前提下对现有存量资产进行优化整合。所建优化模型包含 多个表格、近万个非零值，单案例测算耗时近 ，具有测算水平高、贴近生产实际、测算模板规范且灵活的特点。测算方案测算方案见表 。表 测算方案 测算方案方案内容 以年度校核方案 为基础，根据增量法计算 种常用原油保本点和边际效益，比较原油边际效益并进行排序 以 为基础，汽油调合组分增加芳烃联合装置中各种 组分，外购 量固定在 ，在不同的对二甲苯（）与 号汽油价差下测算 与 号汽油生产量 以 为基础，汽油调合组分增加芳烃联合装置中各种 组分，外购 量限制在 ，在不同的外购 与 号汽油价差下测算 生产量、号汽油生产量及装置负荷的变化 以 为基础，汽油调合组分增加芳烃联合装置中各种 组分，号汽油最大产量控制在 ，外购阿曼原油量、吉拉索原油量、量分别在 、，外购 价格自 元 以 元 为步幅进行递减至 元 ，测算原油加工量、外购 量、生产量与 号汽油生产量等的变化收稿日期：；修改稿收到日期：。作者简介：王鹏，高级工程师，博士研究生，年毕业于中国石油大学（北京）化学工程与技术专业，主要研究方向为能源化工企业供应链优化、“工业互联网 ”等方面。联系电话：，：。案例测算 原油保本点测算选用原油采购品种优化方案，为远期可采购原油的品种提供排序依据，以降低原油成本、提高总体经济效益。（）测算基础原油加工量 ，采用增量法（）对原油保本点和边际效益进行测算。模型测算的产品及原油约束分别见表 ，生产装置加工能力见表 。如无特殊说明，文中所有的测算基础以此为准。表 模型测算的产品约束 项目产量最小值 产量最大值 价格（元 ）号国汽油 号国汽油 号出口汽油 喷气燃料 分子筛料 号国车用柴油 出口低硫柴油 苯 邻二甲苯 石脑油 发泡剂 加氢裂化尾油 催化油浆 商品干气 商品液化石油气 抽余油 乙烯 聚丙烯 （甲基叔丁基醚）硫磺 高纯氢气 重整氢气 商品丁烷液化石油气 醚后 液化石油气 表 模型测算的原油约束 项目外购量 外购价格（元 ）外购天然气 外购甲醇 外购甲苯 外购 外购高压尾气 续表 项目外购量 外购价格（元 ）外购丙烯 化工供炼油回购抽余油 回购重芳烃 回购 芳烃 回购甲苯 回购歧化尾氢 表 生产装置加工能力 项目最小加工量（）最大加工量（）常减压常压塔 减压塔 轻烃回收 石脑油处理石脑油预加氢 重整装置 轻石脑油异构化 芳烃联合装置重整油分离 芳烃异构化 吸附分离 装置 二甲苯分馏 芳烃抽提 歧化联合 重 蜡油处理渣油加氢 重油催化 加氢裂化 产品精制柴油加氢 喷气燃料加氢 催化汽油脱硫醇 催化汽油加氢 气体利用催化液化石油气脱硫脱硫醇 气分装置 小品种及单体聚丙烯 制氢装置 变压吸附氢气提纯提浓 真空变压吸附氢气提浓 催化干气脱硫 其他干气脱硫 常压液化石油气脱硫 硫磺回收 （）方案设定根据上述测算基础，设定基准原油品种数量框架方案，基准原油价格设为 ，增量设为 。系列方案中选择基础方案后更换特定等量原油。根据测算的目标函数值，结合各原油所给价格计算得出原油保本价，按保本价与到厂价的差值（近似边际效益）最大化的原则，对市场上可采购原油的品种进行排序。（）测算结果及分析根据测算结果，原油边际效益排名前 位的依次是吉拉索原油、朱比利原油、南巴原油、阿曼原油以及博尼轻质原油，排名靠后的依次是卡伊博原油、沙特轻质原油、西部沙漠原油、穆尔班原油和沙特超轻质原油。（）主要结论常减压侧线收率和性质对全厂效益影响很大，初常顶油与芳烃联合装置、常一线与喷气燃料加氢装置、直馏柴油与柴油加氢装置、常压渣油 减压渣油与渣油加氢装置 催化装置、减压蜡油与加氢裂化装置等具有一一对应的上下游关系。该企业不是单储单炼模式，对测算结果进行分析时，除了要跟同期的产品结构和市场价格关联起来，还要考虑原油的混合性质。这就对 模型中的原油切割数据表以及原油调合两方面提出了更高的要求。总体来看，影响原油边际效益最直接的因素是测算基础和进厂价格，然后是原油侧线收率和性质，例如硫含量与康氏残炭对渣油加氢和催化装置影响较大。产品价格敏感性分析选用 产品价格敏感性分析方案，根据 和 号汽油的价差测算外购 的适宜加工流向，提高企业应对产品市场价格变化的判断和分析能力，进而指导芳烃原料优化、提高企业效益。（）方案设定以 为基础方案，基础数据同 节。选用 ：在 的基础上，将外购量固定在 ，固定汽油和外购 的价格，以 元 为步幅自 元 逐步降低 的价格，间二甲苯的价格按照 价格的 倍设定。（）测算结果及分析 产品市场敏感性分析见图 。由图 可知，随着 与 号国汽油价差的增大，产量升高，号汽油产量降低，且均趋于平稳。图 产品市场敏感性分析 （）主要结论当 与 号国汽油价差小于 元 时，外购 进入芳烃联合装置后生成的各种 宜去调合汽油；当 与 号国汽油价差大于 元 时，外购 宜作为 的生产原料；当 与 号国汽油价差在 元 时，物料进入价格敏感区间，企业计划人员应密切关注市场价格动态，做好优化测算分析，合理利用物料，提高企业总利润。外购 流向优化选用外购 流向优化方案，以 号汽油价格为基准，测算外购 价格变化对其流向的影响，为 、号汽油产量优化提供依据。（）方案设定在 的基础上固定汽油、芳烃产品价格，将外购 量的上限约束在 ，外购 与 号汽油价差以 元 为步幅进行测算。（）测算结果及分析外购 量、产品产量、装置负荷随外购 与 号汽油价差的变化分别见图 。图 外购 量随外购 与 号汽油价差的变化 图 产品产量随外购 与 号汽油价差的变化 图 装置负荷随外购 与 号汽油价差的变化 由图 可知：随着外购 与 号汽油价差的增大，外购 量降低；当价差增至 元 时，外购 量降至 ；当价差增至 元 时，外购 量降为 。由图 可知：随着外购 量降低，和 号汽油产量均降低。由图 可知：随着外购 与 号汽油价差的增大，重整油分离装置负荷未发生变化，芳烃异构化装置负荷降低。（）主要结论随着外购 与 号汽油价差的增大，外购量总体呈阶梯式降低的趋势，与 号汽油产量也同步降低，重整油分离装置负荷不变，芳烃异构化装置负荷降低，外购 应优先进重整油分离装置加工。出口汽油产量优化测算选用出口汽油产量优化测算方案。除了满足国内消费外，该企业成品油应尽可能考虑出口，通过出口汽油产量优化测算，为企业整体生产方案的优化提供依据。（）方案设定以 为基础方案，固定非出口汽油产量，以满足国内消费为前提（号和 号汽油分别为 和 ），其他基础数据同 节。选用 ：出口汽油与 号汽油价差以 元 为步幅进行测算。（）测算结果及分析出口汽油价格对其产量有着决定性作用。出口汽油产量随 号国汽油与出口汽油价差的变化见图 。由图 可知：在 号国汽油价格比出口汽油高 元 以内时，随着 号国汽油与出口汽油价差的增大，出口汽油产量降低，最多降低 左右；在价差接近 时，出口汽油产量趋于平稳，达到企业最大生产能力。图 出口汽油产量随 号国汽油与出口汽油价差的变化 （）主要结论在当前的价格体系下，当 号国汽油与出口汽油的价差不超过 元 时，多产出口汽油对于企业来说是盈利的，企业可通过增产出口汽油来保持较高的原油加工负荷，提高整体效益。目前出口汽油以 号汽油为主，通过测算发现辛烷值的差异并无影响。出口喷气燃料与柴油的产量优化测算方案与此一致，文中不再赘述。分析和讨论由于所有测算都是建立在多个客观条件以及实际约束基础上的，所以并不是每次的测算结果都对生产实际具有绝对的指导意义。优化模型利用多个 计算新技术，并从该企业的基础数据、工艺流程图、加工硬件和软件等条件中挖掘了个方向的盈利能力，结合市场动态进行测算可实现效益最大化。（）原油边际效益：根据企业原油单储混炼的特征，结合企业每月加工原油及其罐存的实际情况，细化优化周期，寻求最佳加工原油组合和采购周期。（）中间物料去向优化：应加大轻烃回收石脑油、催化汽油、液化石油气、加氢裂化重石脑油、预加氢拔头油、重整 芳烃、外购、芳烃抽余油、芳烃和氢气等物料的去向优化。（）产品结构优化：根据企业统销、自销和市场情况，企业应争取保持高标号汽油统销量、产品互供优势等。（）调合优化：由于该企业的汽油调合组分有 种以上，并且柴油调合时偶尔需要添加十六烷值添加剂，所以该企业应根据实际情况加大汽油和柴油调合的测算力度。结语模型测算对企业生产的指导作用举足轻重，生产计划排产、计划优化工作是石油化工企业生产经营工作的起点，对企业运营效益最大化起着至关重要的作用。随着国际原油价格高涨，价格规律基础上的原油优化意义重大。参考文献 王国峰 炼化企业生产计划优化的实践 石油化工技术与经济，（）：张春良，何小荣，陈丙珍，等 炼油工业的加工、运输、市场和计划的计算机软件系统 石油炼制与化工，（）：李雪静，杨德恩 炼油 化工一体化生产评述 石化技术与应用，（）：申屠灵女 炼油石油化工一体化发展趋势探讨 广东化工，（）：王景芳 工厂计划优化管理系统 化工自动化及仪表，（）：龙伟灿，黄心纯，任志宏 应用 选油模型实施进口原油优化选购 石油炼制与化工，（）：朱建民 开发方案及其在资源优化中的应用 当代石油石化，（）：，（）：（编辑王艳星）（，）：，（），（），：，（），