PIMS模型全流程優化應用研究

毛愛華

摘 要 文章介紹中國石化塔河煉化有限責任公司利用PIMS模型全流程優化應用研究情況，實際生產過程中以PIMS模型全流程優化結果為依據組織生產經營，確保公司生產經營經濟效益最大化。

關鍵詞 PIMS;全流程優化;依據;經濟效益最大化

前言

加工工業模型系統（PIMS，即Process Industry Modeling System）是國外煉油企業廣泛應用的一款優化軟件[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]。通過將煉油企業生產相關數據在PIMS模型中進行校核，使PIMS模型運行結果與生產實際保持一致，可根據不同當期價格體系測算煉油企業全流程生產優化方向，煉油企業通過PIMS全流程優化測算結果為依據組織生產經營，可實現經濟效益最大化。本文主要介紹中國石化塔河煉化有限責任公司（下稱塔河煉化公司）使用PIMS模型全流程優化應用研究情況。

1PIMS模型全流程優化研究

1.1 PIMS模型簡介

PIMS模型是一系列電子表格，在電子表格中輸入的數據是目標函數和約束方程的系數，它包括Supply/Demand（供需表）、Distillation（原油蒸餾）、Sub-Model（副模組）、 Blending（調和）、Recursion（遞歸）、Miscellaneous（雜項）、Periodic（周期表）;PIMS軟件主要技術是線性規劃+遞歸，優化目標是經濟效益最大化。

1.2 PIMS模型校核

為確保PIMS模型全流程優化測算結果的可靠性，PIMS模型應用之前要進行數據校核，從而對PIMS的結構、功能和數據進行完善和更新，使模型能夠及時、準確地反映企業實際生產情況，PIMS校核的主要內容包括原油切割數據的校核、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數據的校核、產品調和數據的校核、公用工程校核、全廠硫平衡系數校核等。

以上校核數據說明2018年PIMS模型校核數據與塔河煉化公司2018年實際生產數據基本保持一致，說明可以將校核后PIMS模型應用于塔河煉化公司全流程優化測算。

1.3 PIMS模型全流程優化應用研究

PIMS能夠從原油采購、加工、二次裝置物料流向、產品調和，產品銷售等多方面進行全流程優化，從而對生產經營優化方向起到指導作用，達到經濟效益最大化的目的。下面就PIMS在塔河煉化公司全流程優化方面進行案例研究與分析。

（1）全流程優化應用研究案例 1

全流程優化案例名稱：測算原油保本價格

測算目的：煉油企業原油成本占生產經營成本90%以上，原油價格高低直接影響經濟效益，利用PIMS模型測算原油保本價格，通過與實際購買原油價格進行對比，以決策企業加工原油總量的提高與降低

測算依據：PIMS模型中原油及各產品價格體系采用2019年5月份實際價格體系，時間周期為月度，31天。

測算方案：

CASE1：塔河煉化公司月度原油加工量40萬噸

CASE2：塔河煉化公司月度原油加工量提高1萬噸至41萬噸

測算結果與討論：針對CASE1和CASE2得到產品結構和利潤測算表（見表2）。

由表2可以看出，利用PIMS模型全流程測算原油加工量由40萬噸提高至41萬噸產品結構變化和經濟效益變化，原油加工量提高1萬噸，經濟效益增加285.09萬元， 根據原油保本價格公式=CASE1原油價格+（CASE2利潤-CASE1利潤）/（CASE2加工量-CASE1加工量）=2660.92元/噸+285.09元/噸=2946.01元/噸，通過PIMS全流程測算增加1萬噸原油加工量保本價格為2946.01元/噸，如果原油買進價格低于2946.01元/噸，塔河煉化公司可以根據PIMS全流程優化結果為依據提高原油加工量1萬噸，提高經濟效益，反之亦然。

（2） PIMS模型全流程產品結構測算

產品結構主要測算內容：塔河煉化公司產品結構方案全流程測算包括汽油與化工輕油、瀝青與焦化路線等，通過以上測算結論，決策生產經營優化方向。

PIMS全流程應用案例2

全流程優化案例名稱：瀝青與焦化路線效益測算

測算目的：利用PIMS全流程測算瀝青與焦化路線經濟效益對比，以決策塔河煉化公司生產經營優化方向。

測算依據：PIMS中原油及各產品價格體系采用2019年5月份實際價格體系，時間周期為月度，31天。

測算方案：

CASE3：塔河煉化公司5月份原油加工量41.5萬噸，生產瀝青2.5萬噸;

CASE4：在CASE 3基礎上，原油加工量保持不變，壓產瀝青0.5萬噸。

測算結果與討論：針對CASE3和CASE4得到按照瀝青與焦化路線生產的產品結構測算表（見表3）。

由表3可以看出，在2019年5月份的原油及產品價格體系下，壓產0.5萬噸瀝青，全流程測算經濟效益相對降低115.07萬元，說明壓產瀝青，經濟效益降低。以此為依據，塔河煉化公司決策提高瀝青產量，達到經濟效益最大化。

（3）規劃方案比選

PIMS模型全流程應用案例3：塔河煉化公司“兩個三年”PX路線和丙烯路線方案比選

測算目的：利用PIMS進行規劃裝置方案對比，為塔河煉化公司“兩個三年”規劃裝置方案比選提供理論依據。

測算依據：PIMS模型中原油及各產品價格體系采用2017年價格體系，PIMS模型數據采用2018年校核數據，新建裝置數據采用設計數據。

測算方案：

CASE5：塔河煉化公司“兩個三年”PX規劃路線：原油加工量660萬噸，其中塔河混油500萬噸，順北原油160萬噸，新建350萬噸/年常壓裝置，160萬噸/年催化裂化裝置，70萬噸/年氣分裝置，40萬噸/年催化汽油加氫裝置，30萬噸/年烷基化裝置，25萬噸/年聚丙烯裝置，18萬噸/年乙烯裝置，18萬噸/年苯乙烯裝置。

CASE6：塔河煉化公司“兩個三年”丙烯規劃路線：原油加工量660萬噸，其中塔河混油500萬噸，順北原油160萬噸，新建350萬噸/年常減壓裝置，250萬噸/年加氫裂化裝置，60萬噸/年預加氫裝置，150萬噸/年連續重整裝置，50萬噸/年芳烴抽提裝置，80萬噸/年PX裝置，110萬噸/年歧化裝置，18萬噸/年苯乙烯裝置。

測算結果與討論：針對CASE5和CASE6得到規劃裝置效益測算表（見表4），PIMS模型測算結果如圖4所示。

由表4可以看出，塔河煉化公司未來“兩個三年”規劃裝置PX路線經濟效益好于丙烯路線5.49億元/年，塔河煉化公司以此為依據重點研究PX規劃路線方案，確保未來規劃裝置投產后經濟效益最大化。

2PIMS模型全流程優化實施效果

目前國家成品油調價機制是根據國際原油價格10個工作日的變化率來進行調整，當成品油產品價格發生變化時，在生產經營執行過程中利用PIMS模型進行優化測算，及時調整生產優化方向，確保生產經營經濟效益最大化，塔河煉化公司2019年利用PIMS全流程優化測算案例36例，實際實施20例，合計增加經濟效益6233萬元，增效顯著。

3結束語

（1）通過校核，PIMS模型能夠模擬生產企業全流程加工過程，能夠應用于全流程生產優化應用研究。

（2）在不同原油及產品價格體系下，PIMS模型能夠全流程測算各方面生產優化方向，塔河煉化公司以PIMS全流程測算結果為依據，優化調整生產經營方向，實現了生產經營經濟效益的最大化。

參考文獻

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

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