CN115660491A - 一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法，包括：将库存分类原料库存、中间原料库存和产品库存；对于原料库存，根据不同运输和生产特点确定满足完成生产运行过程中的冗错时间的动态库存量；用“最低加工负荷‑库存分类法”确定中间原料库存限值，用低库存工况下少切换操作条件固定生产模式，来确定连续正常运行的合理的中间原料/半成品库存，根据高、中、低三个加工负荷为工况核准库存限值和连续正常运行的合理库存；用“产销平衡—库存分类法”来确定产品库存。本发明通过对库存限值和的合理库存的评估，确定了科学的库存状态，实现了有效降低库存成本的目的。

Description

一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法

技术领域

本发明是一种涉及石油与化工领域连续生产的库存评估方法，具体一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法，尤其是包含劣重质原油的加工性质差异大的多油种的原油、中间原料和产品的库存优化评估的方法。

背景技术

中国专利CN114237183A公开了一种考虑成品油随机需求的多周期生产计划方案的制定方法，涉及炼油生产技术领域。该方法首先获取炼厂全流程生产、物料与能耗数据以及成品油市场需求的场景树；然后根据成品油市场需求的历史数据构建成品油产品需求的场景树；然后建立常减压蒸馏装置、二次炼油装置和调和装置的物料和物性平衡方程；建立考虑需求随机的炼厂全流程多周期生产计划优化模型，最大化炼厂全流程生产期望净利润；再采用改进的外部近似算法求解建立的炼厂全流程优化模型，获得炼厂全流程多周期的生产计划方案；该方法考虑不同需求场景下，针对炼厂全流程生产与能耗过程进行数学建模，综合考虑各部分的利润空间，为整体期望目标提供优化方案。

中国专利CN11353774812公开了一种用于原油储运的多周期调合调度排产方法及系统，方法包括：获取原油储运系统内实现原油罐付调度的状态数据；根据所述状态数据、预先建立的通用模型，建立第一调度需求的第一个性化模型；若第一个性化模型存在可行解，则根据所述第一个性化模型的可行解、状态数据和通用模型，建立第二调度需求的第二个性化模型，并获取第二个性化模型的可行解，以使原油储运系统根据所述第二个性化模型的可行解在满足预先设定周期条件的情况下进行调度；其中每一个个性化模型均为依据各自的调度需求基于通用模型中的目标函数及约束条件，生成的个性个的原油调合调度模型。

中国专利CN206375860U公开了一种老化油处理系统，包括：通过管线顺次连接的沉降罐、离心泵、换热器以及加药装置，沉降罐具有进料口、循环出料口以及位于沉降罐上端的溢流管口，循环出料口连通离心泵，进料口连通加药装置；且在进料口处设置有第一调节阀，在循环出料口与离心泵之间设置有第二调节阀。通过将老化油在该老化油处理系统中升温、加药循环多次后在沉降罐中进行沉降，最终从沉降罐的溢流管口出产品油，完成对老化油的脱水处理。经过该老化油处理系统脱水后的产品油含水率小于0.5％，达到外输标准，该老化油处理系统有效处理了老化油，消除了老化油存放占用原油库存空间，避免资源浪费。

中国专利CN112183811A公开了一种用于炼厂的多周期计划调度协同排产优化方法及系统，包括考虑装置调度优化约束条件并以效益最大化为目标建立装置调度优化模型，根据装置调度优化模型得到装置调度方案；考虑原油配比优化约束条件并以效益最大化为目标建立原油配比优化模型，根据原油配比优化模型得到原油配比方案；根据原油配比方案计算该原油配比方案的可持续时间；依据装置调度方案、原油配比方案、原油配比方案的可持续时间生成多周期计划调度协同排产优化方案。通过使用该发明保证企业平稳安全生产的同时有效提升效益，提高了计划调度协同排产优化方案的可执行性。该发明是通过原油配比方案、装置调度方案、原油配比方案的可持续时间形成的一个多周期计划调度协同排产优化方案。

中国专利CN114742422A公开了一种考虑低碳排放约束的原油调度优化方法及装置。本方法包括以下步骤：步骤S1、基于原油调度过程建立排放评价指标；步骤S2、将原油调度周期通过离散时间表示，对原油处理过程建立低碳原油多模式调度优化模型；步骤S3、获取实际来油信息，作为初始时刻原油库存初值；步骤S4、设置罐区调度参数和装置调度参数，求解获得正常工况下所需的原油调度方案。该发明根据炼油厂原油短期计划生产要求的约束条件，建立了考虑低碳排放的原油调度优化模型，制定的原油调度方案切换次数明显降低，对应的碳排放量也大降低，提高炼油企业经济效益。

上述方法未涉及包含劣重质原油在内的多个性质差异大的油种的炼油工艺的特殊性对库存的特殊要求等问题，不能实现对包含劣重质原油的连续生产库存的优化评估。

总之，库存的高低直接与连续生产、经营成本直接相关，关乎企业的效益、盈利能力，适当的库存形成了各生产装置工艺的软连接，保证了连续生产的正常进行；过高的库存不能对提高生产连续性再带来贡献，会占用巨额资金，在原油及成品油市场价格受国际政治经济影响的当下还会给企业带来巨大的经营风险。每个炼化企业都在竭尽所能在库存管理上做工作，尽最大的努力降低库存，以降低运营成本、降低经营风险。

发明内容

本发明通过对包括劣重质原油在内的多个性质差异大的油种的库存限值和的合理库存评估，实现有效降低库存成本的目的。

具体目的，本发明提供一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法，该方法将炼油厂的库存分类为原料库存、中间原料/半成品库存和产品库存，其中原料库存以原油库存为主，包括：

将原料库存分类为变动库存和静态基础库存，其中变动库存为用于满足生产需求的可付库存，静态基础库存为铺底库存；将中间原料/半成品库存分类为铺底库存和可付量，其中可付量的确定与安全连续生产和加工负荷相关。

对于原油库存，根据不同运输(海运、管道等)的特点和生产备料特点、包括装卸货和启停输的生产条件、生产以及调合及沉降等工序确定了的运行库存的最低和最高限值，对用于接卸经海运到港的大型油轮的油罐的罐存按设计最小载重油轮的正常卸油速度和完成卸油流程确定罐存和所需的空容，对用于管道中旁接的油罐的罐存按连接的两个管道正常启停输所需要的时间确定，对用于生产存油兼顾调合沉降的油罐的罐存按达到生产工艺条件的所需要的时间下保持连续运行所需要的罐存确定。管存按流经管道全充满确定。满足完成生产运行过程中冗错时间的动态库存量(所述冗错时间是指能够满足一次加工所允许的“最低时间至正常时间”的跨度，可以按天计)，按以下几种情况分别确定容错时间：

(1)正常情况下，所述冗错时间的动态库存量为满足8至15天一次加工量的合理库存量，即最低时间8天、正常时间15天；

(2)如果没有长输原油管道运输、仅有海上运输则可以按2天的加工量调减库存，即满足6天至13天的一次加工量确定合理库存；

(3)如果仅有管道运输，没有海上运输则可以按3天的加工量调减库存，即所述冗错时间的库存量为满足5至12天一次加工量的合理库存量。

用“最低加工负荷-库存分类法”确定中间原料(半成品)库存限值，所述“最低加工负荷-库存分类法”将各类物料根据性质和用途进行分类，每类物料库存再按静态基础库存和动态库存进行分类；其中最低库存限值按库存量确定、最高库存限值按空容量确定，根据各二次加工装置的最低加工负荷确定连续生产工况下中间原料的需求量，再回归到满足二次加工装置最低加工负荷的一次加工装置(蒸馏装置)的最低加工负荷，再用反推下的一次加工装置(蒸馏装置)的最低加工负荷正推满足全厂最低加工负荷下各套二次加工装置最低加工负荷，再在这个负荷的工况下，确定中间原料的库存高低限值。用低库存工况下少切换操作条件固定生产模式，来确定连续正常运行的合理库存，根据高、中、低三个加工负荷为工况核准库存限值和连续正常运行的合理库存；

用“产销平衡—库存分类法”来确定产品库存。最低库存限值按最低加工负荷下的产销平衡的库存量法确定，最高库存限值按最低加工负荷下的产销平衡的空容量来确定。通过产销平衡及生产或者销售能互相冗余的平衡条件确定了产品的合理库存。根据高、中、低三个加工负荷为工况核准库存限值和合理库存。

本发明的有益效果：

满足生产的库存边界和正常状态是对生产经营中的资金管理和经营风险的控制基础，本发明在满足完成生产运行过程中冗错时间的动态库存量前提下，确定了库存限值以及不同工况下的合理库存，从而量化地确定了满足连续生产的库存边界和正常状态，从而在一定程度上避免了因库存造成的大量的资金占用以及库存的价值随着原油和成品油的市场价格的波动而变动所带来的市场经营风险。本发明通过对包括劣重质原油在内的多个性质差异大的油种的库存限值和的合理库存评估，确定了科学的库存状态，实现有效降低库存成本的目的。

附图说明

图1：原油输送流程示意图。

图2：主要装置及加工工艺流程示意图。

图3：本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面以一个有海运、两段管道单油种分批次运输、厂内接油并调合后进入一次加工装置(蒸馏装置)进行加工的炼厂为例对本发明进行说明，如图1所示，其中两段管道运输之间用旁接罐作为调节两段管道的平稳运行。

参见图2所示，主要炼油工艺可以描述如下：

蒸馏装置根据原油中烃类的沸点不同，分馏成为气体、汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分、蜡油馏分和渣油馏份。

根据渣油的性质和加工工艺的区别，将二次装置分为三套炼油工艺，生产不同的产品中，第一套工艺为蒸馏——渣油——沥青，第二套工艺为蒸馏——渣油加氢——催化裂化进行轻质化，第三套工艺为蒸馏——渣油——延迟焦化进行轻质化。轻质化后的组份，根据馏程不同分为气体、汽油组份、煤油组份、柴油组份、蜡油组份，以及不能轻质化的焦炭等。蜡油馏份和蜡油组份中轻蜡油通过加氢裂化进行轻质化，重蜡油部分用于调整渣油加氢的原料性质。一次加工装置分馏形成的气体及二次装置形成的气体在分离出低碳烯烃等产品后，其余的是碳数低于碳4的气体混合物用于生产液化气，汽油馏分及汽油组份经过异构、加氢、烷基化、催化重整、调合等工艺生产不同牌号的汽油产品，煤油馏分通过加氢工艺生产航煤产品，柴油馏分和柴油组份通过改质、加氢、调合等工艺生产不同牌号的柴油产品。

实施例1

原油库存评估方法，包括：

(1)原油罐运行前需要铺底，铺底的高度跟海拔调度及用途相关，在运行的过程中始终需要保持这部分油量，原油管道运行前也要充满原油，在管道运输的过程中始终充满原油，这部分原油称为管道铺底原油。将铺底原油视为静态基础库存。将高于铺底量的库存视为变动库存，并将变动库存跟油轮到港卸货量和一次加工量相关联，油轮到港后卸货增加原油变动库存、一次加工装置运行则为加工原油降低变动库存。

(2)原油整体静态基础库存为：

接卸油轮的原油罐区的铺底为13万吨、旁接管道的油罐的铺底为3.6万吨、厂内原油罐区铺底为18万吨，I段管道铺底为30.5万吨、II段管道铺底为27.7万吨，原油静态库存总量为92.8万吨，其中用于原油罐铺底为34.6万吨、用于管道铺底58.2万吨。由于管容和罐容的体积确定，原油的密度、含水和输送的参数不确定，在日常运行过程中的密度、含水变化不大、输送的参数调整幅度有限，可以假定静态库存按重量考虑不影响优化结果。

(3)变动库存：

厂内留一满罐已经调合好的原油，预计加工时间为3天，组份原油调合、沉降切罐时间为3天，油轮到港卸油时间为3天，两段管道分段起输的时间为1天，油轮到港卸油与组份原油调合、沉降切罐时间不完全重叠增加1天，即变动库存为8天的加工量。加工量根据加工负荷而调整，按一次加工能力设计负荷1300万吨/年考虑，最低加工量为2.42万吨/日，8天的加工量为19.4万吨，即正常运行的最低原油变动库存19.4万吨。变动库存的数量根据一次加工量大小进行调整，在满负荷工况下，8天的原油变动库存为29.7万吨。

含静态基础库存和变动库存，最低原油库存为112.2万吨(占比原油总库存能力的48.78％)、其中原油罐存为54万吨，如果满负荷加工最低原油库存为则为112.5万吨、原油罐存为64.3万吨。

油轮靠泊接卸油操作碰到坏天气或者日常生产问题的冗错时间为3-4天、管道运行中发生运行过程中的生产问题冗错时间为3-4天，合计考虑冗错时间为一周(7天)，合理库存为15天的加工量。如果多处发生问题需要更多的冗错时间进行修理，则不是库存能解决的问题，涉及到停产、停工。在最低加工负荷工况下，合理的原油变动库存为36.3万吨、原油总库存为129.1万吨(占比原油总库存能力的56.13％)、原油罐存为70.9万吨；在满负荷工况下，合理的原油变动库存为55.7万吨、原油总库存为148.5万吨(占比原油总罐存能力的64.57％)、原油罐存为90.3万吨。

(4)最高原油库存：

在正常运行工况下，因不同的油种分罐存储会有2个原油罐的罐容(不含铺底)不能充分利用、为使得到港原油正常接卸需留2个空罐(带铺底油)，旁接原油罐按全充满考虑，正常运行工况下，原油罐存的最高库存量为158万吨、含管道静态库存量58.2万吨，原油最高库存量为216.2万吨(占比总库存能力的94.0％)。这其中原油变动库存为123.4万吨，按满负荷的加工量可加工天数为33天、按最低加工负荷计可加工天数为51.0天。

按8天和15天加工量确定的原油合理库见表1。

表1高、中、低三个加工负荷下的原油合理库存表

实施例2：

中间原料(半成品)库存评估方法，包括：

(1)用最低加工负荷-库存分类法确定中间原料(半成品)库存限值，其中最低库存限值按库存量确定、最高库存限值按空容量确定。将中间原料(半成品)库存分类为铺底库存和可付量，可付量的确定与安全连续生产和加工负荷相关。云南石化各中间原料(半成品)罐区总罐容为58.3万方，根据设计罐底及相关原料的密度确定总铺底量为6.6万吨。由于主体装置原料断供影响全厂运行的概率大、影响面大，最低库存量按低加工负荷下主体二次加工装置如：渣油加氢、催化裂化、加氢裂化、延迟焦化等装置的原料库存按最低加工负荷下可付量满足其连续生产2天的加工量进行确定；辅助加工装置如：石脑油加氢、异构化和改质等装置按1天的加工量进行确定；最高库存按各装置最低加工量所需要一天的原料留各中间原料罐的空容；通过初步确定库存后，再倒推最低的原油加工量为75万吨/月，再按最低的原油加工量进行正推确定一组库存限值。再分别计算一次加工量高(105万吨/月)、中(90万吨/月)、低(78万吨/月)三种工况下连续生产所需要的库存是否超过各库存限值，如果超过再将相关中间原料库存进行调整，由此确定库存限值。分类减压渣油-物料动态平衡法：劣质原油的减渣称劣质渣油，金属含量、残炭高走宜沥青和宜焦工艺，其他性质相对较好的原油的减渣称优质减渣走宜催工艺。在蒸馏装置生产宜催工艺料时，劣质减渣降库、优质减渣涨库，在蒸馏装置生产宜沥青和宜焦工艺料时，劣质渣油涨库、优质渣油降库。形成渣油动态平衡。

中间原料的最低库存可付量为7.4万吨，加上罐底库存量6.6万吨，中间原料最低库存量为14.0万吨(占比总中间原料罐容32.94％)。空容总量5.5万吨，中间原料最高库存量为37.1万吨(占比总中间原料罐容(87.29％)。

(2)正常生产的合理库存：

考虑减少生产调整频次，沥青连续生产时间按7天安排、宜催生产工艺按8天安排，每月组织两次沥青生产，形成7+8模式，再分别计算一次加工量高(105万吨/月)、中(90万吨/月)、低(78万吨/月)三种工况下连续生产情况下的中间原料(半成品)确定合理库存。按此方法确定的合理库存见表2。

表2高、中、低三个加工负荷下中间原料(半成品)的合理库存表

实施例3：

产品库存评估方法，产品库存按产销平衡运行-库存产品分类法进行确定：

产品分类后再按铺底库存和可付库存进行分类。罐底库存按设计铺底量确定，最低可付库存按最低加工量(75万吨/月)两天的产量结合出厂节奏来确定，最高可付库存按最低加工量(75万吨/月)一天的空容量结合出厂节奏来确定。根据各产品出厂检验、销售运输特点确定正常运行时的合理库存，除航煤按4天的产量、其余主要产品按3天的产量作为可付库存量、小产品根据运行情况调整。汽、煤、柴油组分库存按产品库存考虑。

产品罐区总罐容75万方(55.2万吨)、罐底量为7.4万吨。按产销平衡运行-库存产品分类法进行确定产品的最低可付总量为5.5万吨，产品罐区最低库存量为12.9万吨(占比总罐容23.4％)，最高库存量为52.5万吨(占比总罐容95.1％)。按高、中、低三个加工负荷确定的产品合理库存见表3。

表3高、中、低三个加工负荷下产品的合理库存表

Claims (10)

1.一种包含劣重质原油的连续生产库存优化评估的方法，该方法将炼油厂的库存分类为原料库存、中间原料/半成品库存和产品库存，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将原料库存分类为变动库存和静态基础库存，其中变动库存为用于满足生产需求的可付库存，静态基础库存为铺底库存；将中间原料/半成品库存分类为铺底库存和可付量，其中可付量的确定与安全连续生产和加工负荷相关；

步骤2，对于原料库存进行优化评估，根据不同运输的特点和生产备料特点确定满足完成生产运行过程中的冗错时间的库存量；

步骤3，对中间原料/半成品库存进行优化评估，包括：

(1)用“最低加工负荷-库存分类法”确定中间原料/半成品库存限值，所述“最低加工负荷-库存分类法”将各类物料根据性质和用途进行分类，每类物料库存再按静态基础库存和动态库存进行分类；

(2)用低库存工况下少切换操作条件固定生产模式，来确定连续正常运行的合理的中间原料/半成品库存，根据高、中、低三个加工负荷为工况核准库存限值和连续正常运行的合理库存；

步骤4，确定产品库存，包括：

(1)最低产品库存限值按最低加工负荷下的产销平衡的库存量法确定；

(2)最高产品库存限值按最低加工负荷下的产销平衡的空容量来确定；

(3)通过产销平衡及生产或者销售能互相冗余的平衡条件确定产品的合理库存；

(4)根据高、中、低三个加工负荷为工况核准库存限值和合理库存。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中，所述不同运输包括海运和管道输运，所述生产备料特点包括：

(a)装卸货和启停输的生产条件；

(b)生产；

(c)调合及沉降。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

对用于接卸经海运到港的大型油轮的油罐的罐存按设计最小载重油轮的正常卸油速度和完成卸油流程确定罐存和所需的空容。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

对用于管道中旁接的油罐的罐存按连接的两个管道正常启停输所需要的时间确定。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

对用于生产存油兼顾调合沉降的油罐的罐存按达到生产工艺条件的所需要的时间下保持连续运行所需要的罐存确定；

管存按流经管道全充满确定。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

在正常情况下，所述冗错时间的动态库存量为8至15天的加工量；在没有管道运输、仅有海上运输的工况，所述冗错时间的动态库存量为6天至13天的加工量；在仅有管道运输没有海上运输的工况，所述冗错时间的动态库存量为5天至12天的加工量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤2中：

最低库存限值按库存量确定，库存量包括静态基础库存和动态库存，其中静态基础库存视为固定数，变动库存根据加工量确定；

最高库存限值按空容量确定。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤2中：根据各二次加工装置的最低加工负荷确定连续生产工况下中间原料的需求量，再回归到满足二次加工装置最低加工负荷的一次加工装置的最低加工负荷，再用反推下的一次加工装置的最低加工负荷正推满足全厂最低加工负荷下各套二次加工装置最低加工负荷，再在这个负荷的工况下，确定中间原料的库存高低限值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述最低库存的限值按最低加工量确定最低动态库存量再加上静态基础库存确定。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于：

所述原料库存为原油库存；所述一次加工装置为蒸馏装置，所述二次加工装置包括渣油加氢装置、催化裂化装置、加氢裂化装置或延迟焦化装置。

Images