以乙烯装置为例实证分析静设备投资与工艺参数的相关性

吴剑

中国石化工程建设有限公司 北京 100101

1 研究背景与意义

2019年以来，乙烯行业逐步面临着产能过剩的问题，世界乙烯生产面临的机遇与挑战，传统的炼厂迫切需要向化工转型，如更多燃料将转变成乙烯原料或化工产品；原油直接裂解制乙烯、天然气（甲烷）制乙烯等等。对乙烯装置静设备投资的研究就显得意义重大，一方面，对于前期投资的技术经济性方面，有利于进一步的进行乙烯装置的设计优化；另一方面，也为乙烯装置的施工实施的费用控制提供参考依据。

2 研究思路

2.1 SPSS 统计方法的选择

黄浩运用SPSS软件对电力工程造价进行概算时，应该选择建工工程的设备购置费、建筑工程费、基本预设费、设备安装费、其他费用、建筑期间贷款利息作为概算的主要成分，进行变量分析[1]。

王佼应用 SPSS 软件对造价影响因素指标进行 t检验和敏感性分析，从而筛选出主变总容量、无功补偿容量、高压侧出线回路数、高抗器容量 4 个指标为500 KV 变电工程造工程造价主要影响因素[2]。

吴耸对延迟焦化装置工业炉专业的详细设计工程量进行工程费分析，利用SPSS回归得到工业炉专业投资与装置处理量、热负荷、炉管压力及温度成线性相关关系[3]。

因此，本研究采取SPSS进行统计分析，在本研究中，我将用到描述性统计分析、相关性分析、因子分析和回归分析。

2.2 数据处理及分析

2.2.1 数据源选取和描述统计

为使本研究具有一定代表性，本研究选取了中石化几个大型炼油厂的乙烯装置投资数据，如镇海、武汉、茂名、天津、古雷等，此外还选取了中石油吉化的乙烯装置和中海油泰州的乙烯装置投资，总共10个装置投资即10组数据，选取静设备的专业投资作为因变量，把三个关键设备碳二加氢反应器、丙烯冷剂冷凝器和急冷水塔的设计温度、设计压力、热负荷、单重、内径、高度等工艺参数作为自变量研究相关性，在此基础上，剔除掉温度、压力这些相同频次较多的数据，选取了碳二加氢反应器的高度（mm）、碳二加氢反应器的单重（t）、丙烯冷剂冷凝器的热负荷（KW）、急冷水塔的内径（mm）、急冷水塔的高度（mm）、急冷水塔的单重（t）这六个工艺参数作为自变量，最终得到原始数据表1所示：

表1 乙烯装置投资数据

表2 变量的相关强度

对此数据源进行简单的信度分析如下：0.9 >α ≥ 0.8，信度不错。

2.2.2 相关分析

相关性分析是对变量两两之间的相关程度进行分析。通常情况下通过以下取值范围判断变量的相关强度：

由相关性矩阵可以看出：

（1）静设备投资与所有自变量都成正相关性，其中，其与急冷水塔的内径、急冷水塔的高度显著相关。

（2）碳二加氢反应器的高度和急冷水塔的单重显著正相关；

（3）碳二加氢反应器的单重与急冷水塔的内径、急冷水塔的高度显著正相关

（4）其他各自变量之间也具有相关性。

因此，研究自变量较多，且都具有相关性，我们需要对这些自变量进行降维，提取出更具代表性的公因子，再进一步做回归方程的建模和拟合。

3 因子分析

因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术。因子分析的判断指标：

（1）显著性水平。

显著性水平的系数是判断因子是否显著的指标。显著性水平的系数sig <0.01为高度显著；0.01

（2）公因子方差

提取值表示每个变量被公因子表达的多少，一般认为，大于0.7就说明变量被公因子很好地表达。由表可以看出，绝大多数变量的提取值大于0.85，变量能被公因子很好地表达。

（3）、解释总方差

第一、特征值大于1的自变量都是有效因子，

第二、主要是看因子对于变量解释的贡献率（可以理解为究竟需要多少因子才能把变量表达为 100%），一般都要表达到 85%以上才可以，否则就要调整因子数量。

通过SPSS软件运行，可以看出：

第一、主因子1与碳二加氢反应器的高度、碳二加氢反应器的单重、急冷水塔的内径和单重具有高度相关性；

第二、主因子2与丙烯冷剂冷凝器的热负荷和急冷水塔的高度具有相关性；

第三、主因子3与丙烯冷剂冷凝器的热负荷具有相关性

基于特征值大于1，提取3个因子后，3个因子共同解释了总方差的89.845% > 85%。总的来看，数据信息丢失较少，因子的分析效果比较理想，具有研究意义。

4 回归分析

回归分析研究的主要对象是客观事物变量间的统计关系，它是建立在对客观事务进行大量实验和观察的基础上，用来寻找隐藏在那些看上去是不确定的现象中的统计规律性的统计方法。

对此们建立回归模型，即

静设备投资（万元）Y=β0+β1*主因子x1+β2*主因子x2+β3*主因子x3 。并对自变量主因子1、主因子2、主因子3和因变量Y进行回归分析得到模型：从方差分析结果可以看出，显著性为0.017<0.1，本模型显著。

5 研究结论

主因子1和主因子2都显著，主因子3不显著。同时，我们得到该线性模型方程为：

6 结束语

概算专业人员在前期阶段的概算编制过程中，如可行性研究、总体设计。只有工艺、静设备等少数几个专业可以提出明细概算资料，在下游电气、仪表等专业设计料单数据不全的情况下，可以根据关键设备的工艺参数建立模型大致估算出静设备的投资，并根据参考装置的静设备投资占比估算出整个工程费投资甚至建设投资。