炼油企业集成过程操作的生产计划优化

摘要

传统的炼油企业生产计划优化与过程操作优化往往是分离的，从而造成生产计划优化系统制定出的生产方案可能在实际的生产装置操作上无法实现的情况，在为了确保炼油企业生产计划制定方案可行的同时实现过程装置操作优化，本文基于流程模拟软件建立了常减压蒸馏装置生产计划与过程操作的集成优化策略。
　　原料供应、产品市场的需求以及设备的运行状况的改变都会引起物料流程的变化，能耗也会随着物料流程改变。通常物流优化的过程中并未考虑物料过程的变化对于系统能耗的影响，从而导致企业实际生产运行过程中，实际运行的能耗一般会大于设计能耗，所以必须结合工艺建立基于多工况的能耗需求模型计算实际运行能耗。因此在本文物流集成优化的基础上，建立基于多工况的多介质能耗模型，并且与生产计划进行集成优化。最终利用炼油厂全流程仿真平台设计案例对该集成方法进行应用评价。
　　全文共有六章组成:
　　第一章为绪论，综述了炼油企业生产计划重要地位及发展情况，流程模拟及优化技术的应用背景及发展现状，以及炼油企业的集成技术和研究现状。针对研究现状存在的不足，提炼本研究课题的创新点，提出本文的研究目标和研究意义。
　　第二章为常减压蒸馏装置的流程模拟及优化，介绍了原油蒸馏的工艺流程和常减压装置的工序，所使用的流程模拟软件的特点和功能。利用流程模拟软件建立了常减压装置的模型，并且基于建立的常减压装置模型进行操作优化分析。
　　第三章为基于利用流程模拟软件建立的常减压装置稳态机理模型，根据单元装置的关键工艺参数特性，提出了一种基于流程模拟的常减压装置操作与生产计划集成优化的方法，并且给出了该方法的寻优策略。案例证明了该方法可以验证生产计划制定最优方案的可达性，并且给出操作条件，提高生产计划的准确性和可执行性。
　　第四章针对物流优化对系统能耗造成的影响这一问题，将炼油企业的能耗分为固定能耗和可变能耗，分析了影响装置可变能耗的几个重要因素，从而建立了基于多工况的炼油企业多介质能耗模型，实现了根据物流优化的结果计算系统的能耗，在此基础上进行了与生产计划集成优化的研究。
　　第五章在这一章节中利用建立的炼油厂全流程仿真系统，细化仿真平台的关键装置模型，将本文建立的3个生产计划模型的优化解分解成仿真指令，创建并配置其仿真场景，对生产计划做出仿真应用评价。
　　第六章对本研究工作的主要内容进行总结，并讨论了需要进一步研究的若干设想和提议。

目录

声明

致谢

摘要

表格

插图

术语与符号

1．绪论

1．1 炼油企业的生产计划与调度

1．1．1 炼油供应链的设计

1．1．2 炼油供应链的计划

1．1．3 炼油厂计划调度

1．2 集成生产操作过程的计划调度

1．2．1 集成优化的生产计划模型

1．2．2 生产计划的不确定性研究

1．3 基于流程模拟的生产计划集成优化

1．3．1 流程模拟及优化技术发展及现状

1．3．2 过程操作与生产计划的集成优化研究现状

1．4 本文的研究内容及创新点

1．4．1 论文研究的重要意义

1．4．2 本文的研究内容及组织架构

1．4．3 本文的主要创新点

1．5 本章小结

2．常减压蒸馏装置的建模与仿真

2．1 常减压蒸馏装置的工艺流程

2．1．1 原油蒸馏工艺流程

2．1．2 原油蒸镏稳态模型

2．1．3 常减压装置的蒸馏流程介绍

2．2 流程模拟软件及建模准备

2．2．1 流程模拟软件

2．2．2 常减压装置的建模

2．3 常减压装置的流程模拟

2．3．1 原油的定义

2．3．2 初馏塔的模拟

2．3．3 常压塔的模拟

2．3．4 减压塔的模拟

2．3．5 模拟计算结果

2．4 基于模拟仿真的常压塔的操作优化分析

2．5 本章小结

3．集成常减压装置操作过程的生产计划优化

3．1 引言

3．2 炼油企业生产计划模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 原油与产品的供需约束

3．2．3 装置质量平衡

3．2．4 装置的加工负荷及产品产量

3．2．5 二次加工装置模型

3．2．6 油品调和关键物性计算及约束

3．3 常减压装置操作生产计划集成方法

3．3．1 常减压装置模型

3．3．2 常减压装置的关键物性计算

3．3．3 常减压装置过程操作与生产计划集成策略

3．4 常减压装置集成优化的实现

3．4．1 生产方案的装置级的寻优方法

3．4．2 装置级的反馈修正策略

3．5 应用案例

3．5．1 模型对象

3．5．2 计算结果分析

3．6 本章小结

4．集成多介质能耗模型的生产计划优化

4．1 引言

4．2 基于多工况的多介质能耗建模

4．2．1 多介质能耗分析

4．2．2 炼油企业能耗影响因素

4．2．3 基于多工况的炼油企业多介质能耗模型

4．2．4 应用案例

4．3 能耗模型与生产计划的反馈修正策略

4．3．1 生产计划的模型拓展

4．3．2 能耗模型与生产计划的反馈修正策略

4．3．3 应用案例

4．4 本章小结

5．炼油企业集成生产过程的生产计划优化方法的仿真应用评价

5．1 引言

5．2 炼油厂全流程仿真平台

5．2．1 炼油厂仿真场景

5．2．2 仿真平台的生产装置稳态模型

5．3 炼油厂仿真案例的实施

5．3．1 生产计划M0的仿真实施与应用评价

5．3．2 生产计划M1的仿真实施与应用评价

5．3．3 生产计划M2的仿真实施与应用评价

5．4 本章小结

6．结束语

6．1 研究工作总结

6．2 研究工作展望

参考文献

附录A 个人简介

附录B 作者在攻读硕士学位期间科研成果

附录C 模型初始数据及配置