PIMS在塔河炼化生产计划优化中的应用

毛爱华（中国石油化工股份有限公司塔河炼化有限责任公司 库车 842000）

前言

目前炼油生产企业的竞争越来越激烈，经济效益作为衡量一个企业竞争力的重要指标，将来可能成为炼油企业开停工的硬性指标。炼油生产企业经济效益的最大化需通过优化生产计划来实现，而优化生产计划的确定通常参考优化工具的测算结果。加工工业模型化系统（PIMS，即Process Industry Modeling System）是国外炼油企业广泛应用的一款优化软件[1]，在中国石油化工股份有限公司及其下属公司也得到了一定程度的推广[2]。通过将炼油企业生产数据载入PIMS软件中进行模拟，使软件运行结果与生产实际相吻合，可根据不同当期价格体系下的测算结果确定炼油企业生产的优化方向。炼油企业通过优化排产炼油年度计划、季度计划、月度计划，并按照优化的生产计划组织生产，可实现炼油企业生产经营经济效益的最大化。本文主要介绍塔河炼化有限责任公司(下称塔河炼化)使用的PIMS软件模型及其具体应用、取得效果。

一、PIMS软件的应用

1.PIMS软件模型简介

PIMS软件是一系列电子表格，在电子表格中输入的数据是目标函数和约束方程的系数，它包括Supply/Demand（供需表）、Distillation（原油蒸馏）、Sub-Model（副模组）、Blending（调和）、Recursion（递归）、Miscellaneous（杂项）、Periodic（周期表）；PIMS软件主要技术是线性规划+递归，优化目标是经济效益最大化。

图1 PIMS软件工作流程图

2.PIMS软件模型校核

PIMS软件模型应用之前要进行数据校核，从而对PIMS软件的结构、功能和数据进行完善和更新，使模型能够及时、准确地反映企业实际生产情况，为炼油企业编制生产计划和优化方案测算奠定基础。模型校核的主要内容包括原油切割数据的校核、常减压装置校核、二次加工装置校核、主要二次加工装置Delta-Base数据的校核、产品调合数据的校核、公用工程校核、全厂硫平衡系数校核等。

表1 2013年实际数据与PIMS模型校核结果对比

15.53 1.96 95.73 0.00-0.01 0.01万吨万吨61.15 0.00 3.72 3.72 0.00 0.47 0.47自用小计损失综合商品率%轻油收率%综合自用率%加工损失率%物料平衡检查0.02% % % % 万吨0.30 15.53 1.95 95.74 61.13 0.30 0.00

以上2013年PIMS模型校核数据与塔河炼化2013年实际生产数据基本吻合，说明可以将此模型应用于塔河炼化公司年度计划、季度计划、月度计划的优化。

3.PIMS软件应用方法

（1）原油加工量测算

应用案例1：原油加工量测算

测算目的：炼油企业原油加工量是一个重要指标，通过PIMS软件测算原油加工量变化与经济效益变化趋势，以此为依据决定公司原油加工量做大还是做小，以达到经济效益最大化。

测算依据：PIMS软件模型中原油及各产品价格体系采用2014年6月份财务预算价格体系，PIMS软件数据采用2013年校核数据。

测算方案:

CASE1：塔河炼化6月份原油加工量36.0万吨；

CASE2：在CASE1基础上降低原油加工量1万吨，即原油加工量35.0万吨；

CASE3：在CASE1基础上降低原油加工量2万吨，即原油加工量34.0万吨。

测算结果与讨论:针对CASE1、CASE2和CASE3得到原油加工量测算表（见表2），PIMS软件模型测算结果如图2所示。

表2 原油加工量方案测算表

图2 PIMS软件模型运行结果

由图2可以看出，原油加工量越小，作为目标函数的经济效益越低（目标函数包括完全费用）。塔河炼化以此为依据并在总部支持下按36.0万吨原油加工量进行生产计划排产，以期达到经济效益最大化。

（2）产品结构测算

产品结构主要测算内容：塔河炼化产品结构方案测算包括汽油与化工轻油、沥青与焦化路线、90号A级石油道路沥青与AH-90石油道路沥青与60号石油道路沥青（三种产品添加剂填加比例不同）、2#焦化蜡油回炼至1#焦化装置等，通过以上测算结论，决定生产计划优化方向。

应用案例2：产品结构测算(沥青与焦化路线)

测算目的：利用PIMS软件测算沥青与焦化路线经济效益对比，以决策塔河炼化生产计划优化方向。

测算依据：PIMS软件模型中原油及各产品价格体系采用2014年6月份财务预算价格体系，PIMS软件数据采用2013年校核数据。

测算方案：

CASE1：塔河炼化6月份原油加工量36.0万吨，生产沥青2.0万吨；

CASE2：在CASE1基础上，原油加工量保持不变，压产沥青0.5万吨。

“一带一路”战略实施对沿线国家都有重要的发展意义，带动了沿线国家的经济、文化的发展，顺应了经济全球化的大趋势。加强各国的交流与联系有助于小语种的发展，了解相关国家的文化以及借鉴其文献、文件资料不断地深入学习。

测算结果与讨论：针对CASE1和CASE2得到按照沥青与焦化路线生产的产品结构测算表（见表3），PIMS软件模型测算结果如图3所示。

表3 产品结构方案测算表-沥青与焦化路线

图3 PIMS软件模型运行结果

由图3可以看出，在2014年6月份的产品价格体系下，压产0.5万吨沥青，经济效益相对上升80.5万元，说明压产沥青，经济效益上升。以此为依据，塔河炼化6月份按1.2万吨产量进行生产计划排产，以期达到经济效益最大化。

（3）规划装置投产后效益测算

应用案例3：规划装置不开工与开工效益测算

测算目的：PIMS软件可以进行规划装置投产前后经济效益对比，以验证规划装置项目可行性。

测算依据：PIMS软件模型中原油及各产品价格体系采用2014年6月份财务预算价格体系，PIMS软件数据采用2013年校核数据，新建装置数据采用设计数据。塔河炼化新建30万吨/年航煤加氢装置、60万吨/年连续重整装置、30万吨/年临氢异构化装置预计于7月份投产。

测算方案：

CASE2：在CASE1基础上，原油加工量保持不变，开新装置。

测算结果与讨论：针对CASE1和CASE2得到规划装置投产后效益测算表（见表4），PIMS软件模型测算结果如图4所示。

表4 规划方案测算表-新装置投产后效益测算

图4 PIMS软件模型运行结果

由图4可以看出，在2014年6月份产品价格体系下，塔河炼化的新装置投产后，经济效益上升显著，说明塔河炼化的新装置规划项目具有可行性。

4.PIMS软件应用实施效果

由于目前成品油调价是根据国际原油10个工作日的变化趋势来决定，在下达优化生产计划之后，成品油等产品价格发生变化时，需在生产计划执行过程中进一步利用PIMS软件模型进行优化测算，及时调整生产优化方向，且实达到生产经营效益最大化。

表5 2013年利用PIMS软件测算案例统计

1 1 1 1 1原油不同流向对比测算2014年4季度生产国IV汽油测算冬季增产-20号柴油效益测算生产装置停工方面测算优化控制异构化烧焦时间，增产汽油测算350万吨/年系列装置停工检修时间测算装置规划方面测算2014年原油加工方案测算2014年重质配套项目投产后月度测算合计 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 3

表6 2013年利用PIMS软件测算案例实施统计

1 1 1化工轻油和93号汽油不同牌号沥青效益原油不同流向对比生产装置停工方面实施优化控制异构化烧焦时间，增产汽油合计 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1

2013年利用PIMS软件重点测算了原油加工量不同时经济效益、采用沥青和焦化路线时经济效益、汽油与化工轻油效益（规划装置投产后经济效益）等，在年度、季度、月度生产计划排产过程中以测算方案优化结果为依据，使公司生产计划按最优化方案排产，并按优化生产计划进行实际生产；当生产计划执行过程中产品价格发生变时，及时利用PIMS软件测算生产经营优化方向，及时调整生产。

综上所述，塔河炼化2013年每月利用PIMS软件测算优化案例3例，2013年全年应用PIMS软件测算优化案例36项，测算增加效益5316.64万元；实际实施19项，实际增加经济效益1269.09万元。

结束语

1.通过PIMS软件模型数据校核，PIMS软件能够如实模拟塔河炼化生产实际情况。

2.在不同当期下原油及产品价格体系下，PIMS软件能够准确测算各方面生产优化方向，塔河炼化以PIMS软件测算结果为依据，能够优化年度、季度、月生产计划排产，并以优化生产计划组织生产；当在生产计划执行过程中产品价格发生变化时，及时利用PIMS软件测算生产优化方向并调整生产，使生产全过程处于优化状态，实现了生产经营经济效益的最大化并取得了良好的实施效果；同时使炼油企业的竞争力大幅提高。

[1]刘德伟.PIMS在天津分公司的应用.石化技术，2003,10(3):39—41.

[2]任家军.炼油企业级PIMS模型的开发与应用.石油炼制与化工，2006,36(5):62-65.