PIMS模型全流程优化应用研究

毛爱华

摘 要 文章介绍中国石化塔河炼化有限责任公司利用PIMS模型全流程优化应用研究情况，实际生产过程中以PIMS模型全流程优化结果为依据组织生产经营，确保公司生产经营经济效益最大化。

关键词 PIMS;全流程优化;依据;经济效益最大化

前言

加工工业模型系统（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相关数据在PIMS模型中进行校核，使PIMS模型运行结果与生产实际保持一致，可根据不同当期价格体系测算炼油企业全流程生产优化方向，炼油企业通过PIMS全流程优化测算结果为依据组织生产经营，可实现经济效益最大化。本文主要介绍中国石化塔河炼化有限责任公司（下称塔河炼化公司）使用PIMS模型全流程优化应用研究情况。

1PIMS模型全流程优化研究

1.1 PIMS模型简介

PIMS模型是一系列电子表格，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。

1.2 PIMS模型校核

为确保PIMS模型全流程优化测算结果的可靠性，PIMS模型应用之前要进行数据校核，从而对PIMS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，PIMS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、产品调和数据的校核、公用工程校核、全厂硫平衡系数校核等。

以上校核数据说明2018年PIMS模型校核数据与塔河炼化公司2018年实际生产数据基本保持一致，说明可以将校核后PIMS模型应用于塔河炼化公司全流程优化测算。

1.3 PIMS模型全流程优化应用研究

PIMS能够从原油采购、加工、二次装置物料流向、产品调和，产品销售等多方面进行全流程优化，从而对生产经营优化方向起到指导作用，达到经济效益最大化的目的。下面就PIMS在塔河炼化公司全流程优化方面进行案例研究与分析。

（1）全流程优化应用研究案例 1

全流程优化案例名称：测算原油保本价格

测算目的：炼油企业原油成本占生产经营成本90%以上，原油价格高低直接影响经济效益，利用PIMS模型测算原油保本价格，通过与实际购买原油价格进行对比，以决策企业加工原油总量的提高与降低

测算依据：PIMS模型中原油及各产品价格体系采用2019年5月份实际价格体系，时间周期为月度，31天。

测算方案：

CASE1：塔河炼化公司月度原油加工量40万吨

CASE2：塔河炼化公司月度原油加工量提高1万吨至41万吨

测算结果与讨论：针对CASE1和CASE2得到产品结构和利润测算表（见表2）。

由表2可以看出，利用PIMS模型全流程测算原油加工量由40万吨提高至41万吨产品结构变化和经济效益变化，原油加工量提高1万吨，经济效益增加285.09万元， 根据原油保本价格公式=CASE1原油价格+（CASE2利润-CASE1利润）/（CASE2加工量-CASE1加工量）=2660.92元/吨+285.09元/吨=2946.01元/吨，通过PIMS全流程测算增加1万吨原油加工量保本价格为2946.01元/吨，如果原油买进价格低于2946.01元/吨，塔河炼化公司可以根据PIMS全流程优化结果为依据提高原油加工量1万吨，提高经济效益，反之亦然。

（2） PIMS模型全流程产品结构测算

产品结构主要测算内容：塔河炼化公司产品结构方案全流程测算包括汽油与化工轻油、沥青与焦化路线等，通过以上测算结论，决策生产经营优化方向。

PIMS全流程应用案例2

全流程优化案例名称：沥青与焦化路线效益测算

测算目的：利用PIMS全流程测算沥青与焦化路线经济效益对比，以决策塔河炼化公司生产经营优化方向。

测算依据：PIMS中原油及各产品价格体系采用2019年5月份实际价格体系，时间周期为月度，31天。

测算方案：

CASE3：塔河炼化公司5月份原油加工量41.5万吨，生产沥青2.5万吨;

CASE4：在CASE 3基礎上，原油加工量保持不变，压产沥青0.5万吨。

测算结果与讨论：针对CASE3和CASE4得到按照沥青与焦化路线生产的产品结构测算表（见表3）。

由表3可以看出，在2019年5月份的原油及产品价格体系下，压产0.5万吨沥青，全流程测算经济效益相对降低115.07万元，说明压产沥青，经济效益降低。以此为依据，塔河炼化公司决策提高沥青产量，达到经济效益最大化。

（3）规划方案比选

PIMS模型全流程应用案例3：塔河炼化公司“两个三年”PX路线和丙烯路线方案比选

测算目的：利用PIMS进行规划装置方案对比，为塔河炼化公司“两个三年”规划装置方案比选提供理论依据。

测算依据：PIMS模型中原油及各产品价格体系采用2017年价格体系，PIMS模型数据采用2018年校核数据，新建装置数据采用设计数据。

测算方案：

CASE5：塔河炼化公司“两个三年”PX规划路线：原油加工量660万吨，其中塔河混油500万吨，顺北原油160万吨，新建350万吨/年常压装置，160万吨/年催化裂化装置，70万吨/年气分装置，40万吨/年催化汽油加氢装置，30万吨/年烷基化装置，25万吨/年聚丙烯装置，18万吨/年乙烯装置，18万吨/年苯乙烯装置。

CASE6：塔河炼化公司“两个三年”丙烯规划路线：原油加工量660万吨，其中塔河混油500万吨，顺北原油160万吨，新建350万吨/年常减压装置，250万吨/年加氢裂化装置，60万吨/年预加氢装置，150万吨/年连续重整装置，50万吨/年芳烃抽提装置，80万吨/年PX装置，110万吨/年歧化装置，18万吨/年苯乙烯装置。

测算结果与讨论：针对CASE5和CASE6得到规划装置效益测算表（见表4），PIMS模型测算结果如图4所示。

由表4可以看出，塔河炼化公司未来“两个三年”规划装置PX路线经济效益好于丙烯路线5.49亿元/年，塔河炼化公司以此为依据重点研究PX规划路线方案，确保未来规划装置投产后经济效益最大化。

2PIMS模型全流程优化实施效果

目前国家成品油调价机制是根据国际原油价格10个工作日的变化率来进行调整，当成品油产品价格发生变化时，在生产经营执行过程中利用PIMS模型进行优化测算，及时调整生产优化方向，确保生产经营经济效益最大化，塔河炼化公司2019年利用PIMS全流程优化测算案例36例，实际实施20例，合计增加经济效益6233万元，增效显著。

3结束语

（1）通过校核，PIMS模型能够模拟生产企业全流程加工过程，能够应用于全流程生产优化应用研究。

（2）在不同原油及产品价格体系下，PIMS模型能够全流程测算各方面生产优化方向，塔河炼化公司以PIMS全流程测算结果为依据，优化调整生产经营方向，实现了生产经营经济效益的最大化。

参考文献

[1] 刘德伟.PIMS在天津分公司的应用[J].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[J].石油炼制与化工，2006，36（5）：62-65.