以乙烯裝置為例實證分析靜設備投資與工藝參數的相關性

吳劍

中國石化工程建設有限公司 北京 100101

1 研究背景與意義

2019年以來，乙烯行業逐步面臨著產能過剩的問題，世界乙烯生產面臨的機遇與挑戰，傳統的煉廠迫切需要向化工轉型，如更多燃料將轉變成乙烯原料或化工產品；原油直接裂解制乙烯、天然氣（甲烷）制乙烯等等。對乙烯裝置靜設備投資的研究就顯得意義重大，一方面，對于前期投資的技術經濟性方面，有利于進一步的進行乙烯裝置的設計優化；另一方面，也為乙烯裝置的施工實施的費用控制提供參考依據。

2 研究思路

2.1 SPSS 統計方法的選擇

黃浩運用SPSS軟件對電力工程造價進行概算時，應該選擇建工工程的設備購置費、建筑工程費、基本預設費、設備安裝費、其他費用、建筑期間貸款利息作為概算的主要成分，進行變量分析[1]。

王佼應用 SPSS 軟件對造價影響因素指標進行 t檢驗和敏感性分析，從而篩選出主變總容量、無功補償容量、高壓側出線回路數、高抗器容量 4 個指標為500 KV 變電工程造工程造價主要影響因素[2]。

吳聳對延遲焦化裝置工業爐專業的詳細設計工程量進行工程費分析，利用SPSS回歸得到工業爐專業投資與裝置處理量、熱負荷、爐管壓力及溫度成線性相關關系[3]。

因此，本研究采取SPSS進行統計分析，在本研究中，我將用到描述性統計分析、相關性分析、因子分析和回歸分析。

2.2 數據處理及分析

2.2.1 數據源選取和描述統計

為使本研究具有一定代表性，本研究選取了中石化幾個大型煉油廠的乙烯裝置投資數據，如鎮海、武漢、茂名、天津、古雷等，此外還選取了中石油吉化的乙烯裝置和中海油泰州的乙烯裝置投資，總共10個裝置投資即10組數據，選取靜設備的專業投資作為因變量，把三個關鍵設備碳二加氫反應器、丙烯冷劑冷凝器和急冷水塔的設計溫度、設計壓力、熱負荷、單重、內徑、高度等工藝參數作為自變量研究相關性，在此基礎上，剔除掉溫度、壓力這些相同頻次較多的數據，選取了碳二加氫反應器的高度（mm）、碳二加氫反應器的單重（t）、丙烯冷劑冷凝器的熱負荷（KW）、急冷水塔的內徑（mm）、急冷水塔的高度（mm）、急冷水塔的單重（t）這六個工藝參數作為自變量，最終得到原始數據表1所示：

表1 乙烯裝置投資數據

表2 變量的相關強度

對此數據源進行簡單的信度分析如下：0.9 >α ≥ 0.8，信度不錯。

2.2.2 相關分析

相關性分析是對變量兩兩之間的相關程度進行分析。通常情況下通過以下取值范圍判斷變量的相關強度：

由相關性矩陣可以看出：

（1）靜設備投資與所有自變量都成正相關性，其中，其與急冷水塔的內徑、急冷水塔的高度顯著相關。

（2）碳二加氫反應器的高度和急冷水塔的單重顯著正相關；

（3）碳二加氫反應器的單重與急冷水塔的內徑、急冷水塔的高度顯著正相關

（4）其他各自變量之間也具有相關性。

因此，研究自變量較多，且都具有相關性，我們需要對這些自變量進行降維，提取出更具代表性的公因子，再進一步做回歸方程的建模和擬合。

3 因子分析

因子分析是指研究從變量群中提取共性因子的統計技術。因子分析的判斷指標：

（1）顯著性水平。

顯著性水平的系數是判斷因子是否顯著的指標。顯著性水平的系數sig <0.01為高度顯著；0.01

（2）公因子方差

提取值表示每個變量被公因子表達的多少，一般認為，大于0.7就說明變量被公因子很好地表達。由表可以看出，絕大多數變量的提取值大于0.85，變量能被公因子很好地表達。

（3）、解釋總方差

第一、特征值大于1的自變量都是有效因子，

第二、主要是看因子對于變量解釋的貢獻率（可以理解為究竟需要多少因子才能把變量表達為 100%），一般都要表達到 85%以上才可以，否則就要調整因子數量。

通過SPSS軟件運行，可以看出：

第一、主因子1與碳二加氫反應器的高度、碳二加氫反應器的單重、急冷水塔的內徑和單重具有高度相關性；

第二、主因子2與丙烯冷劑冷凝器的熱負荷和急冷水塔的高度具有相關性；

第三、主因子3與丙烯冷劑冷凝器的熱負荷具有相關性

基于特征值大于1，提取3個因子后，3個因子共同解釋了總方差的89.845% > 85%。總的來看，數據信息丟失較少，因子的分析效果比較理想，具有研究意義。

4 回歸分析

回歸分析研究的主要對象是客觀事物變量間的統計關系，它是建立在對客觀事務進行大量實驗和觀察的基礎上，用來尋找隱藏在那些看上去是不確定的現象中的統計規律性的統計方法。

對此們建立回歸模型，即

靜設備投資（萬元）Y=β0+β1*主因子x1+β2*主因子x2+β3*主因子x3 。并對自變量主因子1、主因子2、主因子3和因變量Y進行回歸分析得到模型：從方差分析結果可以看出，顯著性為0.017<0.1，本模型顯著。

5 研究結論

主因子1和主因子2都顯著，主因子3不顯著。同時，我們得到該線性模型方程為：

6 結束語

概算專業人員在前期階段的概算編制過程中，如可行性研究、總體設計。只有工藝、靜設備等少數幾個專業可以提出明細概算資料，在下游電氣、儀表等專業設計料單數據不全的情況下，可以根據關鍵設備的工藝參數建立模型大致估算出靜設備的投資，并根據參考裝置的靜設備投資占比估算出整個工程費投資甚至建設投資。