г. МоскваВолоколамское шоссе, д. 73

Развернутое описание программного комплекса планирования и оптимизации рецептур бензинов

Программный комплекс планирования и оптимизации рецептур бензинов

ПК ОПОР

 

Использование программного комплекса оптимального планирования и оптимизации рецептур получения бензинов обеспечит выполнение основной цели производства бензинов - оптимизация прибыли (стоимость – затраты)  при этом обеспечивает:

  • Требования по качеству товарных бензинов.
  • Снижение себестоимости производства бензинов, за счет применения оптимальных рецептур.
  • Исключение ситуации с получением некондиционного продукта после смешения.
  • Минимизацию времени приготовления бензинов.
  • Минимизацию остатков промежуточных компонентов за счет оптимального согласованного планирования необходимых ресурсов по компонентам смешения и плана выпуска товарных топлив.

В математической модели процесса смешения компонентов бензина используются как линейные зависимости свойств бензинов от состава бензиновой смеси, так и нелинейные эффекты от состава рецептуры по отдельным свойствам бензинов.

В программном пакете пользователь может выборочно задавать модели расчета, учитывающие нелинейный эффект по отдельным свойствам бензина.

В программе есть возможность при формировании оптимальной рецептуры и выполнения плана выпуска бензина учитывать остатки бензинов в резервуарах.

Программный комплекс выполняет 4 основные задачи:

  • Конфигурирование;
  • Расчет оптимальной рецептуры;
  • Планирование ресурсов;
  • Задачи балансового планирования.

Дополнительные задачи

  • Идентификация нелинейной модели показателей качества бензина от состава.
  • Расчет фракционной разгонки компонентов смешения.
  • Пересчет плотности компонентов смешения и бензинов от давления и температуры.

В программный комплекс вводятся следующие исходные данные:

  • Свойства компонентов смешения
  • Остатки в резервуарах на начало планирования
  • Ограничения на подачу компонентов
  • Спецификация товарных продуктов (Ограничения)
  • Задания на отгрузку продуктов
  • Ограничения на композицию смешения
  • Цены компонентов смешения
  • Цены и показатели качества остатков в резервуарах на начало периода планирования

 

Структура данных системы

Технологические

  • Суточная производительность установок
  • Спецификация продуктов
  • Композиция продуктов
  • Установка опций смешения
  • Нелинейное смешение
  • Целевые рецептуры продуктов

Коммерческие

  • Задание на суточную отгрузку по продуктам
  • Расписание отгрузки по терминалам
  • Возможность прямых продаж компонентов смешения

Экономические

  • Стоимость компонентов смешения
  • Цены резервуаров
  • Стоимость хранения компонентов и продуктов в резервуарах
  • Цены продуктов

Лаборатория

  • Качество компонентов смешения
  • Уровни в резервуарах
  • Качество продуктов в резервуарах

 

 

 

Программный комплекс состоит из ряда модулей:

1. Модуль 1 - OptimBlend_cfg – конфигуратор. Формирование и изменение параметров базы данных осуществляется модулем OptimBlend_cfg. База данных используются для расчетов оптимальной рецептуры бензинов.

2. Модуль 2 - OptimBlend - рассчитывает оптимальную рецептуру бензинов. В математической модели процесса смешения компонентов бензина используются как линейные зависимости свойств бензина от состава бензиновой смеси, так и нелинейные эффекты от состава рецептуры по отдельным свойствам бензинов.

3. Модуль 3 - Planing - решает задачу оптимального планирования необходимых ресурсов компонентов смешения при заданном плане выпуска бензинов на определенном интервале производства.

4. Модуль 4 – Balance+ – решает задачу совместного оптимального планирования получения бензинов с учетом требований к количеству вовлекаемых бензиновых компонентов и сведения балансов по компонентам смешения.

5. Модуль 5 - NLM–модуль параметрической идентификации нелинейной модели показателей качества бензиновой смеси (ДНП, ОЧИМ, ОЧММ и т.п.).

6. Модуль 6 - Fr_Razgon–модуль расчета фракционной разгонки нефтепродуктов.

В качестве базы данных используется Microsoft Server Compact Edition. 

 

 

 

Критерии оптимальности

 

  1. Минимизация себестоимости планируемого выпуска бензина

  

  1. Максимизация выпуска бензинов (минимизация остатков бензиновых фракций)

Задача одновременного планирования  рецептур при заданных ресурсах компонентов смешения, при этом заданы план выпуска ряда топлив для которых используется критерий оптимальности R2. Критерий R1 используется для топлива с заранее неизвестным планом – задача максимального вовлечения остатков бензиновых компонентов в смесь с учетом требован6ий к показателям качества бензиновой смеси. Используются оба критерия

 

 

i = 1,M – бензины;

j = 1,N – компоненты смешения;

aij – доля j-го компонента смешения в рецептуре i-го бензина

Xj – ресурс j-го компонента смешения, т;

Цj – стоимость j-го компонента смешения

Ограничения

- Ограничения на показатели качества: RON, MON, содержание серы, ароматики, бензола, ДНП, оксигената, кислорода, плотность, фракционного состава - начало кипения, конец кипения, отгон об. % при 70 0С, 100 0С, 150 0С и т.п.

- Ограничение на ресурсы компонентов смешения и план выпуска бензинов;

- Условия по вовлечению бензиновых компонентов.

 

 

Критерии эффективности

 

Off-Line оптимизация – оптимальное планирование рецептур смешения и согласования плана выпуска товарного продукта и необходимых ресурсов.

Минимизация «запаса качества» товарных продуктов.

Минимизация использования дорогостоящих компонентов смешения без нарушения спецификации товарных продуктов.

Учет нелинейных эффектов смешения при расчете свойств бензинов в режиме On-line Оптимизации и управления смешением.

 

Эффективность программного комплекса достигается за счет:

  • Гарантированного выхода бензинов соответствующих нормативам качества
  • Оптимального и гибкого ведения процесса смешения по всей вертикали управления
  • Уменьшение потерь из-за повторных смешений
  • Уменьшение объёма запасов, учет многопериодности (потребности последующих периодов работы товарного производства)
  • Высокой производительности системы смешения
  • Оптимального оперативного плана
  • Повышенной безопасности ведения процесса
  • Сокращения внештатных ситуаций

 

 

 Показатели качества бензинов, полученные в результате смешения и расчета в ПК ОПОР на Сургутском ЗСК ООО «Газпром переработка»

Рецептура

№№

Наименование компонентов

Премиум Евро-95

Регуляр-92

% масс.

1

N-ММА

0,00

0,00

2

Добавка МТБЭ

7,39

6,43

3

Изопентан БИИ

20,00

10,00

4

Катализат ЛКС

0,00

61,01

5

Катализат Петрофак

62,00

1,89

6

К-3 верх

8,91

16,00

7

К-3 бок

1,70

4,67

 

Смесь

100,00

100,00

 

Результат

Бензин Регуляр-92 по ГОСТ Р 51105-97

Значение лабораторного анализа после смешения

Расчетные в

ПК ОПОР

   О.ч. по исследовательскому методу

92,30

92,50

   70°С, % об.

37,30

40,26

   100°С, % об.

57,80

58,57

   150°С, % об.

92,50

89,14

   Давление насыщенных паров, кПа

90,00

88,95

   Объемная доля бензола, % об.

0,84

0,78

   Плотность при 15 °С, г/см3

0,7366

0,737

   Содержание ароматических углеводородов, % об.

33,11

32,03

Бензин Премиум Евро-95 по ГОСТ Р 51866-2002

   О.ч. по исследовательскому методу

95,30

95,50

   О.ч. по моторному методу

87,00

87,10

   70°С

41,70

42,74

   100°С

56,50

55,08

   150°С

91,60

89,41

   Давление насыщенных паров, кПа

79,50

80,43

   Объемная доля бензола, %

0,54

0,59

   Плотность при 15 °С, г/см3

0,7391

0,7390

   Содержание ароматических углеводородов, % об.

34,63

33,84

 

  

Отчетные формы ПК ОПОР

                 
     

Вариант с НЛМ по ДНП

   
         

Планирование:

     
         

месяц январь 2017

     
                 
       

табл. 1

       

Производительность установок

       

№№

Наименование компонентов

тонн

тонн/ч

м³/ч

       

1

Добавка МТБЭ

8500

11,42

15,31

       

2

Изопентан БИИ

15500

20,83

33,71

       

3

Катализат ЛКС

65500

88,04

113,74

       

4

Катализат Петрофак

8900

11,96

15,12

       

5

К-3 верх

35300

47,45

72,33

       

6

К-3 бок

92200

123,92

171,88

       

7

Фр. 85-180, куб К-3

16500

22,18

29,15

       

8

Фр. КК-340

51700

69,49

79,42

       
         

табл. 2

     

Кол-во вовлекаемых компонентов в бензины

     

№№

Наименование компонентов

тонн, по расчету

тонн/ч, по расчету

м³/ч, по расчету

Остаток, %

     

1

Добавка МТБЭ

8390,91

11,279

15,119

1,28

5 454 500,00

   

2

Изопентан БИИ

15486,48

20,816

33,683

0,09

     

3

Катализат ЛКС

65495,07

88,032

113,736

0,01

     

4

Катализат Петрофак

8891,18

11,951

15,109

0,1

     

5

К-3 верх

35289,81

47,433

72,306

0,03

     

6

К-3 бок

92154,34

123,864

171,795

0,05

     

7

Фр. 85-180, куб К-3

16493,83

22,17

22,448

0,04

     

8

Фр. КК-340

51698,38

69,488

70,36

0

     
                 
           

табл. 3

Расчет плана производства бензина Премиум-95 5кл

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

MON, пункт

RON, пункт

Содержание бензола, об. %

Содержание серы, масс. %

Содержание ароматики, об. %

Давление паров, кПа

Плотность, т/м³

1

N-ММА

250,00

300,00

0,00

0,00000

100,00

64,00

0,988

2

Добавка МТБЭ

101,00

118,00

0,00

0,00000

0,00

64,00

0,746

3

Изопентан БИИ

89,20

92,30

0,00

0,00220

0,00

104,00

0,618

4

Катализат ЛКС

87,40

96,90

0,96

0,00010

50,98

91,40

0,774

5

Катализат Петрофак

88,10

98,10

0,69

0,00050

57,77

58,00

0,791

6

К-3 верх

69,30

71,60

1,32

0,00130

1,31

80,00

0,656

7

К-3 бок

65,40

66,10

1,16

0,00120

3,88

27,60

0,721

 

Смесь

87,51

95,50

0,50

0,00100

34,50

83,64

0,738

           

продолжение табл. 3

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

Отгон при 70°C, об. %

Отгон при 100°C, об. %

Отгон при 150°C, об. %

 

 

 

 

1

N-ММА

6,40

36,10

83,60

 

 

 

 

2

Добавка МТБЭ

100,00

100,00

100,00

 

 

 

 

3

Изопентан БИИ

100,00

100,00

100,00

 

 

 

 

4

Катализат ЛКС

9,46

30,76

81,74

 

 

 

 

5

Катализат Петрофак

4,60

23,80

81,60

 

 

 

 

6

К-3 верх

93,73

100,00

100,00

 

 

 

 

7

К-3 бок

0,00

96,79

100,00

 

 

 

 

 

Смесь

41,12

54,63

89,06

 

 

 

 

           

продолжение табл. 3

№№

Наименование компонентов

Расход

тонн

м³

тонн/сутки

тонн/ч

м³/ч

%, об.

%, масс.

1

N-ММА

0

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

2

Добавка МТБЭ

401,25

537,87

12,94

0,54

0,72

3,67

3,75

3

Изопентан БИИ

2673,93

4326,75

86,26

3,59

5,82

29,50

24,99

4

Катализат ЛКС

0

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

5

Катализат Петрофак

6899,36

8722,33

222,56

9,27

11,72

59,47

64,48

6

К-3 верх

535

815,55

17,26

0,72

1,10

5,56

5,00

7

К-3 бок

190,46

264,16

6,14

0,26

0,36

1,80

1,78

 

Смесь

10700

14666,65

345,16

14,38

19,71

100,00

100,00

           

 

 

 

 

 

 

 

 

табл. 4

Расчет плана производства бензина Регуляр-92 4кл

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

MON, пункт

RON, пункт

Содержание бензола, об. %

Содержание серы, масс. %

Содержание ароматики, об. %

Давление паров, кПа

Плотность, т/м³

1

N-ММА

250,00

300,00

0,00

0,00000

100,00

64,00

0,988

2

Добавка МТБЭ

101,00

118,00

0,00

0,00000

0,00

64,00

0,746

3

Изопентан БИИ

89,20

92,30

0,00

0,00220

0,00

104,00

0,618

4

Катализат ЛКС

87,40

96,90

0,96

0,00010

50,98

91,40

0,774

5

Катализат Петрофак

88,10

98,10

0,69

0,00050

57,77

58,00

0,791

6

К-3 верх

69,30

71,60

1,32

0,00130

1,31

80,00

0,656

7

К-3 бок

65,40

66,10

1,16

0,00120

3,88

27,60

0,721

 

Смесь

84,73

92,50

0,84

0,00060

29,21

87,31

0,730

           

продолжение табл. 4

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

Отгон при 70°C, об. %

Отгон при 100°C, об. %

Отгон при 150°C, об. %

 

 

 

 

1

N-ММА

6,40

36,10

83,60

 

 

 

 

2

Добавка МТБЭ

100,00

100,00

100,00

 

 

 

 

3

Изопентан БИИ

100,00

100,00

100,00

 

 

 

 

4

Катализат ЛКС

9,46

30,76

81,74

 

 

 

 

5

Катализат Петрофак

4,60

23,80

81,60

 

 

 

 

6

К-3 верх

93,73

100,00

100,00

 

 

 

 

7

К-3 бок

0,00

96,79

100,00

 

 

 

 

 

Смесь

46,33

60,78

89,69

 

 

 

 

           

продолжение табл. 4

№№

Наименование компонентов

Расход

тонн

м³

тонн/сутки

тонн/ч

м³/ч

%, об.

%, масс.

1

N-ММА

0

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

2

Добавка МТБЭ

7989,66

10710,00

257,73

10,74

14,40

6,94

7,14

3

Изопентан БИИ

12812,55

20732,28

413,31

17,22

27,87

13,43

11,45

4

Катализат ЛКС

65495,07

84618,95

2112,74

88,03

113,74

54,80

58,53

5

Катализат Петрофак

1991,82

2518,10

64,25

2,68

3,38

1,63

1,78

6

К-3 верх

22380

34115,85

721,94

30,08

45,85

22,10

20,00

7

К-3 бок

1230,9

1707,21

39,71

1,65

2,29

1,11

1,10

 

Смесь

111900

154402,40

3609,68

150,40

207,53

100,00

100,00

                 
           

 

 

 

 

 

 

 

 

табл. 5

Расчет плана производства Смеси Фр. КК-340

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

Плотность, т/м³

Давление паров, кПа

Отгон при 100°C, об. %

 

 

 

 

1

К-3 верх

0,656

80,00

100,00

 

 

 

 

2

К-3 бок

0,721

27,60

96,79

 

 

 

 

3

Фр. КК-340

0,875

20,00

9,91

 

 

 

 

 

Смесь

0,859

23,23

18,88

 

 

 

 

           

продолжение табл. 5

№№

Наименование компонентов

Расход

тонн

м³

тонн/сутки

тонн/ч

м³/ч

%, об.

%, масс.

1

К-3 верх

2810

4283,54

90,65

3,78

5,76

6,52

5,00

2

К-3 бок

1691,62

2346,21

54,57

2,27

3,15

3,57

3,01

3

Фр. КК-340

51698,38

59083,86

1667,69

69,49

79,41

89,91

91,99

 

Смесь

56200

65713,61

1812,90

75,54

88,32

100,00

100,00

                 
           

табл. 6

Расчет плана производства ДГКл

№№

Наименование компонентов

Показатели качества

Плотность, т/м³

Давление паров, кПа

Отгон при 70°C, об. %

 

 

 

 

1

К-3 верх

0,656

80,00

93,73

 

 

 

 

2

К-3 бок

0,721

27,60

0,00

 

 

 

 

3

Фр. 85-180, куб К-3

0,761

26,00

0,00

 

 

 

 

 

Смесь

0,721

31,73

8,55

 

 

 

 

           

продолжение табл. 6

№№

Наименование компонентов

Расход

тонн

м³

тонн/сутки

тонн/ч

м³/ч

%, об.

%, масс.

1

К-3 верх

9564,81

14580,50

308,54

12,86

19,60

9,13

8,31

2

К-3 бок

89041,36

123497,03

2872,30

119,68

165,99

77,30

77,36

3

Фр. 85-180, куб К-3

16493,83

21676,74

532,06

22,17

29,14

13,57

14,33

 

Смесь

115100

159754,27

3712,90

154,70

214,72

100,00

100,00

                 
                 

 

 

 

 

 

 

"_____"_________20____г.

 

должность, Ф.И.О.

   

подпись

       


 

 

Пример схемы автоматизированной станции смешения бензинов (ЗСК ООО «Газпром переработка»)