PIMS在塔河煉化生產計劃優化中的應用

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

目前煉油生產企業的競爭越來越激烈，經濟效益作為衡量一個企業競爭力的重要指標，將來可能成為煉油企業開停工的硬性指標。煉油生產企業經濟效益的最大化需通過優化生產計劃來實現，而優化生產計劃的確定通常參考優化工具的測算結果。加工工業模型化系統（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數據載入PIMS軟件中進行模擬，使軟件運行結果與生產實際相吻合，可根據不同當期價格體系下的測算結果確定煉油企業生產的優化方向。煉油企業通過優化排產煉油年度計劃、季度計劃、月度計劃，并按照優化的生產計劃組織生產，可實現煉油企業生產經營經濟效益的最大化。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。

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據校核，從而對PIMS軟件的結構、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，為煉油企業編制生產計劃和優化方案測算奠定基礎。模型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、產品調合數據的校核、公用工程校核、全廠硫平衡系數校核等。

表1 2013年實際數據與PIMS模型校核結果對比

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模型校核數據與塔河煉化2013年實際生產數據基本吻合，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濟效益變化趨勢，以此為依據決定公司原油加工量做大還是做小，以達到經濟效益最大化。

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

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軟件模型運行結果

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

（2）產品結構測算

產品結構主要測算內容：塔河煉化產品結構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，通過以上測算結論，決定生產計劃優化方向。

應用案例2：產品結構測算(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濟效益對比，以決策塔河煉化生產計劃優化方向。

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

測算方案：

CASE1：塔河煉化6月份原油加工量36.0萬噸，生產瀝青2.0萬噸；

CASE2：在CASE1基礎上，原油加工量保持不變，壓產瀝青0.5萬噸。

“一帶一路”戰略實施對沿線國家都有重要的發展意義，帶動了沿線國家的經濟、文化的發展，順應了經濟全球化的大趨勢。加強各國的交流與聯系有助于小語種的發展，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。

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

表3 產品結構方案測算表-瀝青與焦化路線

圖3 PIMS軟件模型運行結果

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

（3）規劃裝置投產后效益測算

應用案例3：規劃裝置不開工與開工效益測算

測算目的：PIMS軟件可以進行規劃裝置投產前后經濟效益對比，以驗證規劃裝置項目可行性。

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

測算方案：

CASE2：在CASE1基礎上，原油加工量保持不變，開新裝置。

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

表4 規劃方案測算表-新裝置投產后效益測算

圖4 PIMS軟件模型運行結果

由圖4可以看出，在2014年6月份產品價格體系下，塔河煉化的新裝置投產后，經濟效益上升顯著，說明塔河煉化的新裝置規劃項目具有可行性。

4.PIMS軟件應用實施效果

由于目前成品油調價是根據國際原油10個工作日的變化趨勢來決定，在下達優化生產計劃之后，成品油等產品價格發生變化時，需在生產計劃執行過程中進一步利用PIMS軟件模型進行優化測算，及時調整生產優化方向，且實達到生產經營效益最大化。

表5 2013年利用PIMS軟件測算案例統計

1 1 1 1 1原油不同流向對比測算2014年4季度生產國IV汽油測算冬季增產-20號柴油效益測算生產裝置停工方面測算優化控制異構化燒焦時間，增產汽油測算350萬噸/年系列裝置停工檢修時間測算裝置規劃方面測算2014年原油加工方案測算2014年重質配套項目投產后月度測算合計 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對比生產裝置停工方面實施優化控制異構化燒焦時間，增產汽油合計 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濟效益、采用瀝青和焦化路線時經濟效益、汽油與化工輕油效益（規劃裝置投產后經濟效益）等，在年度、季度、月度生產計劃排產過程中以測算方案優化結果為依據，使公司生產計劃按最優化方案排產，并按優化生產計劃進行實際生產；當生產計劃執行過程中產品價格發生變時，及時利用PIMS軟件測算生產經營優化方向，及時調整生產。

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

結束語

1.通過PIMS軟件模型數據校核，PIMS軟件能夠如實模擬塔河煉化生產實際情況。

2.在不同當期下原油及產品價格體系下，PIMS軟件能夠準確測算各方面生產優化方向，塔河煉化以PIMS軟件測算結果為依據，能夠優化年度、季度、月生產計劃排產，并以優化生產計劃組織生產；當在生產計劃執行過程中產品價格發生變化時，及時利用PIMS軟件測算生產優化方向并調整生產，使生產全過程處于優化狀態，實現了生產經營經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.煉油企業級PIMS模型的開發與應用.石油煉制與化工，2006,36(5):62-65.