PIMS在塔河煉化生產(chǎn)計劃優(yōu)化中的應用

毛愛華（中國石油化工股份有限公司塔河煉化有限責任公司 庫車 842000）

前言

目前煉油生產(chǎn)企業(yè)的競爭越來越激烈，經(jīng)濟效益作為衡量一個企業(yè)競爭力的重要指標，將來可能成為煉油企業(yè)開停工的硬性指標。煉油生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益的最大化需通過優(yōu)化生產(chǎn)計劃來實現(xiàn)，而優(yōu)化生產(chǎn)計劃的確定通常參考優(yōu)化工具的測算結(jié)果。加工工業(yè)模型化系統(tǒng)（PIMS，即Process Industry Modeling System）是國外煉油企業(yè)廣泛應用的一款優(yōu)化軟件[1]，在中國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]。通過將煉油企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)載入PIMS軟件中進行模擬，使軟件運行結(jié)果與生產(chǎn)實際相吻合，可根據(jù)不同當期價格體系下的測算結(jié)果確定煉油企業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化方向。煉油企業(yè)通過優(yōu)化排產(chǎn)煉油年度計劃、季度計劃、月度計劃，并按照優(yōu)化的生產(chǎn)計劃組織生產(chǎn)，可實現(xiàn)煉油企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營經(jīng)濟效益的最大化。本文主要介紹塔河煉化有限責任公司(下稱塔河煉化)使用的PIMS軟件模型及其具體應用、取得效果。

一、PIMS軟件的應用

1.PIMS軟件模型簡介

PIMS軟件是一系列電子表格，在電子表格中輸入的數(shù)據(jù)是目標函數(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）、Periodic（周期表）；PIMS軟件主要技術是線性規(guī)劃+遞歸，優(yōu)化目標是經(jīng)濟效益最大化。

圖1 PIMS軟件工作流程圖

2.PIMS軟件模型校核

PIMS軟件模型應用之前要進行數(shù)據(jù)校核，從而對PIMS軟件的結(jié)構(gòu)、功能和數(shù)據(jù)進行完善和更新，使模型能夠及時、準確地反映企業(yè)實際生產(chǎn)情況，為煉油企業(yè)編制生產(chǎn)計劃和優(yōu)化方案測算奠定基礎。模型校核的主要內(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)合數(shù)據(jù)的校核、公用工程校核、全廠硫平衡系數(shù)校核等。

表1 2013年實際數(shù)據(jù)與PIMS模型校核結(jié)果對比

15.53 1.96 95.73 0.00-0.01 0.01萬噸萬噸61.15 0.00 3.72 3.72 0.00 0.47 0.47自用小計損失綜合商品率%輕油收率%綜合自用率%加工損失率%物料平衡檢查0.02% % % % 萬噸0.30 15.53 1.95 95.74 61.13 0.30 0.00

以上2013年PIMS模型校核數(shù)據(jù)與塔河煉化2013年實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)基本吻合，說明可以將此模型應用于塔河煉化公司年度計劃、季度計劃、月度計劃的優(yōu)化。

3.PIMS軟件應用方法

（1）原油加工量測算

應用案例1：原油加工量測算

測算目的：煉油企業(yè)原油加工量是一個重要指標，通過PIMS軟件測算原油加工量變化與經(jīng)濟效益變化趨勢，以此為依據(jù)決定公司原油加工量做大還是做小，以達到經(jīng)濟效益最大化。

測算依據(jù)：PIMS軟件模型中原油及各產(chǎn)品價格體系采用2014年6月份財務預算價格體系，PIMS軟件數(shù)據(jù)采用2013年校核數(shù)據(jù)。

測算方案:

CASE1：塔河煉化6月份原油加工量36.0萬噸；

CASE2：在CASE1基礎上降低原油加工量1萬噸，即原油加工量35.0萬噸；

CASE3：在CASE1基礎上降低原油加工量2萬噸，即原油加工量34.0萬噸。

測算結(jié)果與討論:針對CASE1、CASE2和CASE3得到原油加工量測算表（見表2），PIMS軟件模型測算結(jié)果如圖2所示。

表2 原油加工量方案測算表

圖2 PIMS軟件模型運行結(jié)果

由圖2可以看出，原油加工量越小，作為目標函數(shù)的經(jīng)濟效益越低（目標函數(shù)包括完全費用）。塔河煉化以此為依據(jù)并在總部支持下按36.0萬噸原油加工量進行生產(chǎn)計劃排產(chǎn)，以期達到經(jīng)濟效益最大化。

（2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測算

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要測算內(nèi)容：塔河煉化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案測算包括汽油與化工輕油、瀝青與焦化路線、90號A級石油道路瀝青與AH-90石油道路瀝青與60號石油道路瀝青（三種產(chǎn)品添加劑填加比例不同）、2#焦化蠟油回煉至1#焦化裝置等，通過以上測算結(jié)論，決定生產(chǎn)計劃優(yōu)化方向。

應用案例2：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測算(瀝青與焦化路線)

測算目的：利用PIMS軟件測算瀝青與焦化路線經(jīng)濟效益對比，以決策塔河煉化生產(chǎn)計劃優(yōu)化方向。

測算依據(jù)：PIMS軟件模型中原油及各產(chǎn)品價格體系采用2014年6月份財務預算價格體系，PIMS軟件數(shù)據(jù)采用2013年校核數(shù)據(jù)。

測算方案：

CASE1：塔河煉化6月份原油加工量36.0萬噸，生產(chǎn)瀝青2.0萬噸；

CASE2：在CASE1基礎上，原油加工量保持不變，壓產(chǎn)瀝青0.5萬噸。

“一帶一路”戰(zhàn)略實施對沿線國家都有重要的發(fā)展意義，帶動了沿線國家的經(jīng)濟、文化的發(fā)展，順應了經(jīng)濟全球化的大趨勢。加強各國的交流與聯(lián)系有助于小語種的發(fā)展，了解相關國家的文化以及借鑒其文獻、文件資料不斷地深入學習。

測算結(jié)果與討論：針對CASE1和CASE2得到按照瀝青與焦化路線生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)測算表（見表3），PIMS軟件模型測算結(jié)果如圖3所示。

表3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案測算表-瀝青與焦化路線

圖3 PIMS軟件模型運行結(jié)果

由圖3可以看出，在2014年6月份的產(chǎn)品價格體系下，壓產(chǎn)0.5萬噸瀝青，經(jīng)濟效益相對上升80.5萬元，說明壓產(chǎn)瀝青，經(jīng)濟效益上升。以此為依據(jù)，塔河煉化6月份按1.2萬噸產(chǎn)量進行生產(chǎn)計劃排產(chǎn)，以期達到經(jīng)濟效益最大化。

（3）規(guī)劃裝置投產(chǎn)后效益測算

應用案例3：規(guī)劃裝置不開工與開工效益測算

測算目的：PIMS軟件可以進行規(guī)劃裝置投產(chǎn)前后經(jīng)濟效益對比，以驗證規(guī)劃裝置項目可行性。

測算依據(jù)：PIMS軟件模型中原油及各產(chǎn)品價格體系采用2014年6月份財務預算價格體系，PIMS軟件數(shù)據(jù)采用2013年校核數(shù)據(jù)，新建裝置數(shù)據(jù)采用設計數(shù)據(jù)。塔河煉化新建30萬噸/年航煤加氫裝置、60萬噸/年連續(xù)重整裝置、30萬噸/年臨氫異構(gòu)化裝置預計于7月份投產(chǎn)。

測算方案：

CASE2：在CASE1基礎上，原油加工量保持不變，開新裝置。

測算結(jié)果與討論：針對CASE1和CASE2得到規(guī)劃裝置投產(chǎn)后效益測算表（見表4），PIMS軟件模型測算結(jié)果如圖4所示。

表4 規(guī)劃方案測算表-新裝置投產(chǎn)后效益測算

圖4 PIMS軟件模型運行結(jié)果

由圖4可以看出，在2014年6月份產(chǎn)品價格體系下，塔河煉化的新裝置投產(chǎn)后，經(jīng)濟效益上升顯著，說明塔河煉化的新裝置規(guī)劃項目具有可行性。

4.PIMS軟件應用實施效果

由于目前成品油調(diào)價是根據(jù)國際原油10個工作日的變化趨勢來決定，在下達優(yōu)化生產(chǎn)計劃之后，成品油等產(chǎn)品價格發(fā)生變化時，需在生產(chǎn)計劃執(zhí)行過程中進一步利用PIMS軟件模型進行優(yōu)化測算，及時調(diào)整生產(chǎn)優(yōu)化方向，且實達到生產(chǎn)經(jīng)營效益最大化。

表5 2013年利用PIMS軟件測算案例統(tǒng)計

1 1 1 1 1原油不同流向?qū)Ρ葴y算2014年4季度生產(chǎn)國IV汽油測算冬季增產(chǎn)-20號柴油效益測算生產(chǎn)裝置停工方面測算優(yōu)化控制異構(gòu)化燒焦時間，增產(chǎn)汽油測算350萬噸/年系列裝置停工檢修時間測算裝置規(guī)劃方面測算2014年原油加工方案測算2014年重質(zhì)配套項目投產(chǎn)后月度測算合計 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 3

表6 2013年利用PIMS軟件測算案例實施統(tǒng)計

1 1 1化工輕油和93號汽油不同牌號瀝青效益原油不同流向?qū)Ρ壬a(chǎn)裝置停工方面實施優(yōu)化控制異構(gòu)化燒焦時間，增產(chǎn)汽油合計 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1

2013年利用PIMS軟件重點測算了原油加工量不同時經(jīng)濟效益、采用瀝青和焦化路線時經(jīng)濟效益、汽油與化工輕油效益（規(guī)劃裝置投產(chǎn)后經(jīng)濟效益）等，在年度、季度、月度生產(chǎn)計劃排產(chǎn)過程中以測算方案優(yōu)化結(jié)果為依據(jù)，使公司生產(chǎn)計劃按最優(yōu)化方案排產(chǎn)，并按優(yōu)化生產(chǎn)計劃進行實際生產(chǎn)；當生產(chǎn)計劃執(zhí)行過程中產(chǎn)品價格發(fā)生變時，及時利用PIMS軟件測算生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化方向，及時調(diào)整生產(chǎn)。

綜上所述，塔河煉化2013年每月利用PIMS軟件測算優(yōu)化案例3例，2013年全年應用PIMS軟件測算優(yōu)化案例36項，測算增加效益5316.64萬元；實際實施19項，實際增加經(jīng)濟效益1269.09萬元。

結(jié)束語

1.通過PIMS軟件模型數(shù)據(jù)校核，PIMS軟件能夠如實模擬塔河煉化生產(chǎn)實際情況。

2.在不同當期下原油及產(chǎn)品價格體系下，PIMS軟件能夠準確測算各方面生產(chǎn)優(yōu)化方向，塔河煉化以PIMS軟件測算結(jié)果為依據(jù)，能夠優(yōu)化年度、季度、月生產(chǎn)計劃排產(chǎn)，并以優(yōu)化生產(chǎn)計劃組織生產(chǎn)；當在生產(chǎn)計劃執(zhí)行過程中產(chǎn)品價格發(fā)生變化時，及時利用PIMS軟件測算生產(chǎn)優(yōu)化方向并調(diào)整生產(chǎn)，使生產(chǎn)全過程處于優(yōu)化狀態(tài)，實現(xiàn)了生產(chǎn)經(jīng)營經(jīng)濟效益的最大化并取得了良好的實施效果；同時使煉油企業(yè)的競爭力大幅提高。

[1]劉德偉.PIMS在天津分公司的應用.石化技術，2003,10(3):39—41.

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