炼油企业生产计划与公用工程多周期集成优化研究

炼油企业通常由生产过程和公用工程两部分组成。将生产计划和公用工程集成优化，不仅获得了真正的全局最优解，而且克服了传统生产计划人为制定生产过程与公用工程之间中间物流（各压力等级的蒸汽、瓦斯等）价格的缺陷，避免了蒸汽减温、减压和放空，以及炼厂气放空的经济损失和环境破坏。笔者首先采用IDEFO方法建立了生产计划与公用工程的功能模型，描述了两者之间的相互关系，然后建立了生产计划与公用工程集成的多周期混合整数线性规划模型。模型描述了装置能耗不仅与加工量相关，而且与装置的生产方案相关，更真实地反映了生产过程与能量系统之间的定量关系。还对模型进行了全厂范围内各压力等级蒸汽和燃料的平衡。笔者将建立的全厂多周期优化模型应用于中国北方的某大型炼油厂。验证了模型的有效性。     

多厂生产计划模型系统

介绍炼油化工生产经营计划多厂模型技术及应用。该模型以公司利润最大为目标，建立公司、下属企业两级控制约束。通过实例讨论了原料、中间互供料和产品产量优化分配等不同条件下多厂生产计划模型系统构造和优化结果的差异。     

炼油-化工一体化的方案设计及优化

某公司炼油乙烯项目在优化工艺流程、总平面布置、公用工程、辅助设施、信息管理等方面实现了炼油-化工一体化。尤其是在国内首创建设了部分氧化/汽电联产(POX/COGEN)公用工程岛。不但减少了工程投资,而且为企业控制生产成本、降低投资风险创造了条件,是我国炼油化工建设和生产经营的创新。     

炼油-化工一体化的实践

 某公司炼油乙烯项目在优化工艺流程、总平面布置、公用工程、辅助设施、信息管理等方面实现了炼油-化工一体化。尤其是在国内首创建设了部分氧化／汽电联产（POX／COGEN）公用工程岛。不但减少了工程投资,而且为企业控制生产成本、降低投资风险创造了条件,是我国炼油化工建设和生产经营的创新。     

石油焦＋脱油沥青（重质料）部分氧化的多联产方案

针对我厂炼油千万吨改扩建和乙烯扩能改造工程完成后的需求，对炼油、化工、公用工程、环保和效益进行整体优化，以石油焦和重质油为气化炉原料，采用部分氧化及联合循环发电供汽的生产工艺，实现氢气、蒸汽、氮气、氧气以及电力的多联产，拓宽炼油深度加工路线，真正做到“吃干榨尽”，清洁生产，环境友好，为石油化工行业提供一种可持续发展的公用工程岛，预计该方案每年可创收约7亿元。     

全局过程集成技术在炼油企业中的应用

介绍了全局过程集成技术的特点,以某炼油企业为案例,运用SuperTarget软件为工具,阐述了该技术的具体应用方法和过程,并进行优化分析,给出了在现有工艺条件下公用工程理论最佳配置,公用工程等级优化的方向,全局夹点位置和热功联产潜力,以及工艺与公用工程系统联合优化的潜力。以分析结果为指导在案例炼油企业开展能量系统优化并实施,取得了31.4 MW的显著效果,应用结果表明,该技术对指导炼油企业能量系统优化效果明显。     

会议消息

计算机生产计划优化法技术交流会在辽阳召开中国石化总公司于1985年1月在辽阳召开了计算机生产计划优化技术交流会。石化总公司委托以中国科学院系统所研究员许国志为组长,中国科学院沈阳计算技术所副研究员朴致淳为副组长的鉴定小组对石油化工科学研究院与辽化合作开展的“应用电子计算机进行辽化生产计划优化数学模型应用成果”进行了鉴定。鉴定小组认为:辽化公司利用该数学模型指导年度生产计划的编制,将线性规划方法应用于我国大型炼油、化工、化纤联合企业是国内首创。该模型具有一定的灵活性、实用性。用该模型寻求最优产品结构方案较常规计划方案利税增加了904万元,实际执行结果增加利税2140万     

罚函数技术在生产计划模型中的应用

针对应用线性规划求解炼油和石油化工生产计划优化模型中经常发生的不可行解问题，提出了用罚函数技术建立线性规划诊断模型，再从诊断模型解寻找造成不可行解原因的方法，此方法有效地解决了多年来困扰工厂计划人员使用线性规划中遇到的难题。文中还例举了该方法的应用实例。     

用Excel软件建立炼油厂优化加工模型

利用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ－Ｅｘｃｅｌ，５．０提供的“规划求解”工具，结合炼油实际加工工艺情况，设计、编制用于长远规划、生产计划的优化模型，重点介绍了该模型的建立、编制、流程报表及模型的特点。     

石油化工生产中的几个优化问题

我国石油化工企业一般以乙烯装置为核心 ,包括以裂解产品乙烯、丙烯、丁二烯 (三烯 )和苯、甲苯、碳八芳烃 (三苯 )等为原料的聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯乙烯等下游加工装置及相应公用工程系统。内部物料相互关联 ,各种工作相互渗透 ,装置间相互影响、相互制约。一套装置或公用工程的波动都可能引发全厂波动而造成物料损失及能量浪费。本文对石化企业生产中的总体开车方案、乙烯裂解原料选择、生产计划及蒸汽系统运行优化进行了分析讨论 ,试图使企业追求最大的效益。1　总体试车方案优化在新建大型石油化工企业时 ,乙烯装置及下游加工装…     

石化企业蒸汽动力系统的多工况操作优化

针对蒸汽动力系统必须满足外界用户不断变化的对蒸汽和电力的需要,需适时地改变操作参数以降低运行成本的情况,建立了蒸汽动力系统的操作调优模型,用混合整数线性规划处理了汽轮机的非线性作功过程,用通用建模工具GAMS求解了不同工况下的最低成本,该模型适用于蒸汽动力系统的操作和计划调度。     

参数不确定性条件下蒸汽动力系统的运行优化

 参数的不确定性贯穿蒸汽动力系统运行操作的整个过程是蒸汽动力系统的重要特征,正确处理系统的不确定性因素对于实际系统运行方案的可操作性和经济性具有决定性的影响。分析了蒸汽动力系统运行层次的不确定性因素,针对参数不确定性问题直接建模求解困难的问题,提出了将不确定性参数在其可行域内进行离散化,将不确定性问题转化为确定性问题的方法;建立了不确定性条件下蒸汽动力系统多周期运行优化的混合整数线性规划（MILP）模型;采用提出的问题处理策略分析案例,得到了经济性和可操作性都较好的运行计划方案,证明了模型的可行性和合理性。通过模型计算还能得到运行费用同系统参数不确定性水平之间的关系,进一步为企业运行计划人员提供定量的计划调度指导。     

石化企业图形化生产计划优化系统的开发及其应用

为解决目前优化排产软件中普遍存在的直观性较差、模型修改和维护困难、不可行解诊断难等问题，开发了石化企业图形化生产计划优化系统。该系统可通过图形组态方式绘制石化企业超结构生产流程，自动形成生产计划优化模型并求解和生成报表，而且包含丰富的图形编辑、组态等功能，操作简便易用，模型建立和维护容易。在兰州石化公司的应用结果表明，该系统能为企业决策提供科学依据，降低经营风险。     

大型石化企业蒸汽动力系统运营优化

针对大型石化企业蒸汽动力系统（SPS）具有多个动力产汽点且距离较远、各动力产汽点产供汽参数和成本不同的特点,在传统SPS能量转换环节运营优化的基础上,提出SPS能量转换环节和传输环节集成优化的策略,建立大型石化企业SPS能量转换环节和能量传输环节集成运营优化的混合整数线性规划（MILP）模型;对某大型石化企业蒸汽动力系统建立模型并求解得到了产汽成本和传输费用综合最优的优化运营方案,与原有的计划运行方案相比,优化运营方案可节约运行成本2.8%。     

炼油厂初馏塔生产计划与工艺的优化集成

将石化企业的生产计划与装置的操作工艺作为两个等级进行优化集成,从而构成了一个带有信息反馈通道的闭环系统。在分析了该系统基本内容的基础上,提出了相应的优化集成策略:利用GIOPIMS优化得到生产计划,采用过程模拟软件求取实现计划指标的装置操作条件,经过决策-检验-修正-决策的循环求解过程,实现生产计划和装置操作工艺的优化集成。以炼油厂初馏塔为例介绍了该闭环系统的优化集成过程。     

石化产品保本价与价格灵敏度分析

随着我国石油市场与国际接轨，石油产品竞争日益激烈，企业对产品的成本价格和获利机会相当重视，它可以为领导科学决策提供依据，但由于石化企业装置结构和生产特点，各产品的成本很难准确计算，有可能丢失获利的机会，应用产品价格灵敏度分析法调整产品计划，可使生产计划保持在最优状态，有效保证企业的效益最大化。     

低碳背景下蒸汽动力系统多周期运行优化

 为了实现石化企业碳减排的目标,达到企业节能降耗的目的,提出了以CO₂排放量最少为第一层次、系统运行费用最低为第二层次的蒸汽动力系统多周期运行优化模型。根据模型的特点,采用分步求解的策略,首先确定燃料的种类,然后使用改进的粒子群算法对其优化求解。通过实例证明该模型的正确性和求解策略的有效性,可很快地得到包括电能的输入、输出和蒸汽动力系统多周期运行的最优方案,并比较了模型不同时燃料的优化选择。     

基于管网模拟的蒸汽动力系统多周期运行优化

 分析了管网输送过程中蒸汽参数变化对工艺过程和蒸汽动力系统运行的影响。为了消除这些影响，提出了与管网模拟相集成的蒸汽动力系统优化运行策略，并且建立了考虑蒸汽输送损失的混合整数非线性规划（MINLP）模型。针对大规模MINLP模型求解困难的问题，开发了分解迭代的算法，将建立的模型系统分解为优化运行子系统和管网模拟子系统，通过协调子系统之间的关系，迭代计算，直到求得满足误差条件的最优解。通过实例证明了提出的策略和算法能够在合理的时间内得到系统优化运行的最优解，既为企业节省了大量的资金，又为蒸汽动力系统和工艺系统的安全稳定运行提供了保障。