WO2004040386A1 - Method for controlling the mode of operation of the equipment comprised in a refinery or a petrochemical industrial complex - Google Patents

Method for controlling the mode of operation of the equipment comprised in a refinery or a petrochemical industrial complex Download PDF

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WO2004040386A1
WO2004040386A1 PCT/DE2003/003426 DE0303426W WO2004040386A1 WO 2004040386 A1 WO2004040386 A1 WO 2004040386A1 DE 0303426 W DE0303426 W DE 0303426W WO 2004040386 A1 WO2004040386 A1 WO 2004040386A1
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WO
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level
optimization
variables
scheduling
individual
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Application number
PCT/DE2003/003426
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German (de)
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Inventor
Günter GRUHN
Sven Orlowski
Thomas Peuker
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the operation of the systems provided in a refinery or a petrochemical industrial complex.
  • Refineries are multi-product plants that produce a large number of products from different starting materials.
  • the continuous operation of the process plants is opposed by the delivery or delivery of the educts and products, which is generally carried out discontinuously in so-called campaigns.
  • the task of production planning and control in refineries is timely purchasing and the selection of suitable starting materials, as well as the determination of the operating modes of the process plants with the aim of maximizing the profit achieved in the plant. Furthermore, we also have to ensure that customers are supplied with products that meet specifications on time.
  • refineries Due to the complexity of the resulting optimization problem and the resulting uncertainties in the data required at the time of production planning, refineries generally have several hierarchical levels for production planning and control.
  • a planning level belongs to these levels.
  • the aim of this planning level is essentially to generate rough specifications for the educt and product quantities to be purchased. What is needed from the outside is essentially information about educt and product prices as well as possible sales of certain sales estimated by marketing Products.
  • the duration of the planning periods considered typically varies from around two weeks to one year. Often, a more detailed subdivision is made in the sense of short-term planning (two to four weeks) and long-term planning (one to six months).
  • the entire refinery is generally considered at the planning level.
  • the entire complexity of this plant cannot be taken into account in a numerical solution to the optimization problems that arise at the planning level. This is greatly simplified when mapping the equipment and process system. This applies in particular to the modeling of non-linear system and blending behavior as well as the modeling of tanks.
  • Linear programming (LP) methods are used to formulate and solve the optimization problems at the planning level.
  • a scheduling level is still provided. This is used to generate time sequences of all the management variables required at the process control level that are sufficiently precise for a smooth operational process.
  • the assignment of orders to equipment takes place when several suitable equipment are available at the same time.
  • Also on the duling level is attempted to create a profit-optimized schedule.
  • other criteria such as the robustness of a created schedule are often taken into account.
  • the duration of the periods considered in the scheduling is generally between three and fourteen days.
  • a subdivision is made into short-term scheduling and long-term scheduling, although an exact assignment to the duration of the planning periods under consideration is imprecise.
  • the accuracy of the models used at the scheduling level is greatly improved compared to the planning level, so that a sufficiently precise specification of the management variables for the process control level can be guaranteed.
  • non-linear aspects of the sub-systems under consideration and blending are increasingly taken into account here. Nevertheless, these are usually not rigorous models. Simplified models such as empirical models are mostly used.
  • the process control level is used to generate suitable control parameters for the control systems of the plants in the refinery.
  • the objective here is to track the plant operating point as accurately as possible based on the command values specified by the scheduling level, while at the same time ensuring safe plant operation.
  • Other aspects, such as energy-saving system operation, can be taken into account within the scope of the remaining degrees of freedom, but are only of minor importance.
  • the time periods considered at this level are in the range of seconds to minutes.
  • different measurement variables from the ongoing system operation are required and used at this level.
  • Simplified, robust plant models are used on the process control level, which generally guarantee the control and regulation of the plant in real time. A large number of methods and established commercial systems exist, for example for advanced process control, in the control and regulation of process engineering plants.
  • the scheduling of the individual areas is generally not automated, but according to heuristics gained through daily experience. In many cases, the scheduler is supported by a software tool based on spreadsheets.
  • tank levels are determined for specific times of a specific planning period depending on the operating parameters specified by the scheduler for the systems under consideration.
  • the plant and mixture models used in this tool are largely self-created and can be extremely inaccurate.
  • the scheduler now tries to create a feasible schedule that, for example, does not show any fuel tank violations. This activity can be very time-consuming, especially in situations in which a large part of the existing planning freedom is already being used.
  • this type of schedule creation lacks any criteria for comparing the quality of a feasible schedule that has been created with that of another. Quality criteria like that when executing the schedule Profits achieved or the flexibility of the schedule are recorded intuitively, but can only rarely be quantified and included in the decision-making process. Furthermore, regardless of the type of division of tasks, problems arise in coordinating the different areas of scheduling, since these influence each other. If the schedule for the pier occupancy is changed in the example given above, for example because a tanker loaded with crude oil is late, this also changes the specifications for the scheduling of the crude oil and thus also the schedules for gas, petrol and kerosene production , Often, the changed information is only communicated to the responsible persons too late. The data required for scheduling is generally not kept centrally. Due to the lack of or different evaluation criteria of the respective schedulers for the quality of the schedules you have created, a decision about improving the quality of a schedule at the expense of the quality of another schedule is usually not possible.
  • the schedule to be used for the entire refinery for a period of time results from several iteration steps of plans of the individual schedulers which have been developed almost independently of one another.
  • the resulting overall schedule is usually discussed as part of a daily or shift-by-layer discussion with the managers responsible for the system. Problems that may become visible here can cause the schedule to be changed again before it is finally implemented.
  • the object of the invention is to improve the data determination in the scheduling level, so that improved control data are available to the control and regulating units of the refinery's systems.
  • Claims 13 to 21 relate to a tool for controlling the operation of the systems provided in a refinery or a petrochemical industrial complex.
  • the advantages of the invention are, in particular, that the decomposition of an overall problem enables stable, comprehensible partial solutions and also creates the possibility of including more complex, high-quality models. For example, octane numbers and knock resistance can be taken into account when modeling product properties along the value chain. There is an optimization of sizes and not just a simulation.
  • FIG. 1 shows diagrams for explaining the principle of horizontal and vertical decomposition within refineries
  • FIG. 2 shows diagrams for explaining a deco position concept for numerical optimization
  • FIG. 3 shows a diagram which illustrates a generalization of the horizontal decomposition and a coordination of two individual systems
  • FIG 4 shows a diagram which illustrates a decomposition into four individual systems and a coordination of these four individual systems
  • FIG. 5 shows a flowchart to illustrate the optimization method taking place at the scheduling level
  • FIG. 6 shows a diagram of an application example
  • FIGS. 7-10 show diagrams to illustrate determined and estimated target function values.
  • the present invention relates to a method for controlling the operation of the systems provided in a refinery or petrochemical industrial complex.
  • rough specifications for the required raw materials and product quantities to be produced are determined in one planning level.
  • the rough specifications determined in the planning level are converted in a scheduling level into data that correspond to the temporal courses of management figures.
  • the data determined in the scheduling level are fed as control variables to the control and regulating units provided in the plants of the refinery. These generate control variables for the respective system, taking into account the management variables mentioned.
  • this determination of the control variables also includes which are obtained from the ongoing plant operation.
  • LP linear programming
  • the strictly linear programming is expanded by recursive methods which, for example, allow the representation of the mixture of streams.
  • Nonlinear behavior of systems is only mapped to a limited extent within the so-called LP models by piecewise linear modeling.
  • the types and quantities of the crude oils to be purchased and the quantities of end products to be produced are essentially determined. The aim is to maximize the profit for the entire refinery in the planning period under consideration.
  • Decision variables at this level of decomposition for the planning period under consideration are the quantities of different crude oils to be bought, the distribution of material flows within the refinery, the plant operating methods and the distribution of the blending components among the end products. Additional conditions for the optimization problems in the planning level are essentially upper and lower limits for the quantities of purchases and sales, upper and lower limits for throughput through sub-systems and product specifications. The one on the
  • Specifications generated at the planning level such as the amount of crude oil purchased, are taken into account when scheduling the fuel line, among other things.
  • the subject of the present invention is, in particular, a systematic approach for optimizing the reference variables determined at the scheduling level.
  • the starting point for the need for such optimization is generally short-term events or circumstances that make it necessary to change the way the systems are operated.
  • An example of such an event is the short-term availability of particularly cheap crude oil on the spot market.
  • the refinery's storage and processing capacities allow - the production volume can be increased in the short term in order to benefit from the currently cheap crude oil.
  • Another example of such an event is the short-term failure of an aggregate, which is associated with a temporary reduction in the tank capacity. In this case, the production may have to be sensibly reduced in order to cope with the short-term event.
  • technological, logistical and economic aspects must be taken into account.
  • a basic idea of the invention is to carry out the scheduling in the sense of a holistic view, taking into account the largest possible balance space, for example the entire refinery.
  • the invention allows the inclusion of high-quality process models, in particular the modeling of product properties along the value chain.
  • the modeling can be non-linear. There is a mathematical optimization of variables.
  • Reference number 1 denotes the entire refinery
  • reference number 2 the individual production lines of the refinery
  • reference number 3 the process units or plants of the refinery.
  • the arrow 4 symbolizes the increasing accuracy of the models used as the complexity of the optimization problems decreases.
  • a higher-level optimization problem is divided according to temporal aspects.
  • a planning period can be divided into several shorter periods, which are individually optimized. This is shown on the right side of FIG. 1.
  • the planning level is illustrated with the reference number 6, the scheduling level with the reference number 7 and the process control level with the reference number 8, each of which is plotted over the time axis.
  • the arrow 5 symbolizes the increasing complexity of the optimization problems, the longer the period under consideration.
  • FIG. 2 shows diagrams of a developed decomposition concept, which can be used for the numerical optimization of the production planning and control of the gasoline line of a refinery.
  • the corresponding decomposition levels are created by a combined application of horizontal and vertical decomposition.
  • the scheduling level present in the decomposition structure according to FIG. 1 is divided into two levels, namely a long-term scheduling level 7a and a short-term scheduling level 7b. Otherwise, the structures according to FIG. 1 and FIG. 2 match.
  • a prerequisite for coordination according to the developed concept is the generation of Lagrangian factors or comparable information when solving the respective optimization problem.
  • Optimization algorithms such as random search methods or algorithms based on heuristics are unsuitable for the coordination strategy presented.
  • An example of information comparable to the Lagrangian factors are the shadow prices generated in the context of the simplex process.
  • the systems or equipment systems for the optimization problems considered in the process engineering, continuous production can generally be divided horizontally into two smaller systems.
  • the systems that were created can also be divided up to a reasonable extent from a process engineering point of view into two further subsystems. In this way, an entire equipment system can be broken down into individual systems with sizes suitable for numerical optimization. The division of such a system into two individual systems with any number of system boundaries and beyond Currents flowing between the subsystems are shown in FIG.
  • Reference number 9 denotes the overall system and reference numbers 10 and 11 the two subsystems into which the overall system is divided.
  • the arrows shown in FIG. 3 symbolize currents that flow into the system, leave it or flow between the subsystems.
  • Each of these flows can be described by a flow vector, the components of which describe the mass or volume flow and the properties of the corresponding flow. Typical properties are, for example, the research octane number RON, the motor octane number MOZ and the density.
  • an optimization problem for the second system 11 is solved for a valid operating point of the overall system, in which the current vectors for the currents fed back into the system 10 remain fixed to the values predetermined by the starting point of the optimization.
  • Lagrangian factors are generated, from which weighting factors for the currents flowing from the system 10 into the system 11 at the starting operating point can be determined.
  • the weighting factors determined in this way are used in the target function fi of the optimization problem now to be solved for the system 10.
  • the objective function to be maximized is as follows:
  • denotes a vector of the weighting factors, S a current vector, P a process variable vector, B the operating costs and E the revenue.
  • the indices i denote all currents flowing from the system 10 into the system 11. Additional conditions of the optimization problem to be solved here are the quantities and properties of the flows entering the system 10, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, plant models for the system 10 and restrictions for step sizes.
  • the current vectors resulting from the solution of this optimization problem are now specified in the auxiliary conditions for the optimization problem of the system 11 that is now to be solved.
  • the objective function to be maximized is as follows:
  • the indices i denote all currents that flow from the system 11 into the system 10.
  • the constraints on this optimization problem are the quantities and properties of the flows entering system 11, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, plant models for system 11 and restrictions for step sizes.
  • the current vector can contain information about the mass flow, about compositions, about temperature and pressure, as well as about physical properties such as density and octane number.
  • the reference number 19 denotes the start of the optimization process of the overall system 9.
  • step 20 the optimization problem for the system 11 with fixed current vectors is solved.
  • step 21 a determination of new weighting factors for the system 10 takes place in step 21.
  • step 23 new current vectors are specified for the system 11.
  • step 24 new weighting factors for the system 11 are determined.
  • step 25 new weighting factors are used in step 25 to solve the optimization problem for the system 11.
  • step 26 a query is made as to whether the abort criterion is met. If the termination criterion is not met, then new current vectors are specified for the system 10 in step 29 and the system returns to Step 21. On the other hand, if the termination criterion is met, the results are output in step 27.
  • Step 28 denotes the end of the optimization of the overall system 9.
  • FIG. 4 shows a diagram which illustrates a decomposition of an overall system 12 into four individual systems 13, 14, 15, 16 and a coordination of these four individual systems.
  • the systems 14 and 16 are optimized in order to form a new system 17. This is followed by an optimization with regard to the two systems 15 and 17, forming a new system 18. Finally, there is an optimization with respect to the systems 13 and 18.
  • each iteration step involves a new optimization of the respectively formed one new systems required.
  • the procedure outlined above also allows the optimization of the gasoline line to be integrated into an optimization of the entire refinery.
  • the LP model which mostly exists in refineries, could be used for the equipment system that is not part of the gasoline chain.
  • the required interface information for determining the change in target function of the individual systems to be optimized depending on the change in secondary conditions can be obtained from the shadow prices of the LP model or from the Lagrangian factors of the optimization problem for the gasoline train.
  • One way of coordinating the various vertical planning levels is to specify results from the optimization of the higher level as secondary conditions for the optimization problem of the lower level.
  • a number of optimal blending recipes can be determined, for example, at the higher level of long-term scheduling. These recipes are used within the secondary conditions of the subordinate level of scheduling in order to optimize a certain objective function at this level by determining an optimal recipe order.
  • the objective function of the subordinate level can also be used to take into account the intentions pursued on the upper level on the lower decomposition level. In this way, deviations from the specifications created at the higher planning level can be minimized on the lower planning level.
  • the optimal timing of recipes can minimize the deviations from fuel levels at the end of the period of the long-term scheduling optimization problem.
  • the overall system 30 considered here which is shown in FIG. 6, consists of the subsystems reformer 32 and blender 24.
  • a number of streams leave the balance area.
  • the reformate stream 33 leaving the reformer 32 is used as a component for the blending 24.
  • Components Sij contain the mass or volume flow and properties of the corresponding flow.
  • the index i denotes a specific current
  • the index j denotes a specific component of the current vector in question.
  • Typical properties are, for example, the research octane number RON, the motor octane number MOZ or the density p. The following applies:
  • the vector P t describes the plant operating mode set in the subsystem t.
  • This vector contains all process variables to be optimized in the subsystem, such as pressures, temperatures or, in the case of blending, volume flows of individual components that are blinded for each end product.
  • the reformer's driving style for the entire system and the optimal distribution of the resulting blending components among the different end products must be determined.
  • the profit achieved in the entire system is made up of the profits achieved in both systems.
  • an iterative procedure can be developed which, starting from a valid operating point of the overall system, changes the operating points of the individual systems in such a way that an improved operating state for the overall system is ultimately achieved.
  • the analysis of the Lagrangian factors at the optimum of a subsystem 2 provides information about the partial change in the target function f of this subsystem as a function of the changes in the current vector components S ⁇ , j of the current flowing from system 1 to system 2 You win.
  • the vector of these weighting factors is referred to as ⁇ below:
  • Typical constraints of the multiblend optimization problem are, for example, volume balances and mixing rules to meet product specifications.
  • Such a mixing rule reflects the functional relationship between the optimization variables of the multi-blending problem X, that is to say the quantities of component streams blended into a specific product, the properties of the component streams contained in the stream vectors S ( and a property of the product produced).
  • These secondary conditions are generally formulated as follows , where the constant e k corresponds to a value specified by specifications:
  • the Lagrangian function L is defined with the vector ⁇ of the Lagrangian factors ⁇ k belonging to the constraints as follows:
  • the corresponding Lagrangian factors ⁇ k are generally determined using numerical optimization methods.
  • dg * (s, x '(s)) ag * (s, x * (s)) ög * (s, x ' (s)) dx ög * (s, x * (s)) dS as; dS "' ⁇ * n ' dS
  • the weighting factor ⁇ with respect to a current vector component occurring in these auxiliary conditions can be calculated using the Lagrangian factors from auxiliary conditions of an optimization problem and the partial derivatives of these auxiliary conditions according to the current vector components S.
  • a typical multiblend optimization problem is used to check the extent to which the weighting factors obtained can be used to predict the change in objective function depending on the change in secondary conditions.
  • the optimization problem considered here was created on the basis of a real quantity and schedule structure for products and starting materials.
  • the blending models used were also calibrated according to real operating data.
  • the example optimization problem was first solved in the course of the following investigation.
  • the optimum f * ait found in this way is identified in FIGS. 7-10 by the vertical axis.
  • the weighting factors C0i, j with respect to selected flow properties and the volume flow of the reformate were determined using the method described above.
  • vapor pressure, RON, MON and the volume flow of the reformate were selected as components of a flow vector to be examined.
  • Nonlinear blending models were used to determine the current properties of the manufactured products.
  • the range of current vectors under consideration for the investigation was limited to values at which the predicted change in the target function did not exceed ten percent of the initial value.
  • FIG. 7 shows the estimated and ascertained values of the target function around the optimum f * a ⁇ t when the vapor pressure changes.
  • the estimated and determined values for the target function agree over a wide range of vapor pressure.
  • FIG. 8 shows the change in the objective function as a function of a change in the research octane number.
  • the weighting factors can be used to predict changes in the optimal target function value depending on the changes in current vectors.
  • This information can be used to specifically change the driving style of the systems upstream of the blending in such a way that the properties and quantities of blending component flows in the overall system that are changed in this way achieve a higher profit.
  • values are specified for the current vectors of the reformate. These current vectors should correspond to a possible driving style of the reformer, for example the current driving style at the time of planning.
  • the respective multi-glare optimization problem is now solved with the specified current vector for the reformate current.
  • this optimization also calculates the Lagrangian factors for all constraints of the optimization problem.
  • the vector with the operating parameters of the reformer is to be changed in such a way that the greatest possible increase in the profit of the overall system consisting of reformer and blender is achieved compared to the current state.
  • the following issues are considered: - Changes in the profit made from blending.
  • the estimation is carried out using the weighting factors determined with regard to a component of the reformate current vector;
  • the target function of the reformer optimization problem is obtained by summarizing the weighting factors belonging to the current vector.
  • Additional conditions of the optimization problem to be solved here are the quantities and properties of the flows entering the system, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, the reformer model and limits for step sizes.
  • the reformer model establishes the connection between the operating parameter vectors and the current vector of the reformate. Furthermore, the model also determines the electricity vectors of the intermediate products and the operating costs.
  • the value Si specifies an upper limit for the change in an operating parameter P ne u, ⁇ of the reformer compared to the previous iteration step.
  • the value ⁇ , j specifies an upper limit for the change in a component of a current vector compared to the previous iteration step
  • the parameter ⁇ is a user-definable barrier for the upper limit of the change in target function generated by the change in the current vector component.
  • weighting factors for current vector components assume very high values. These values are usually only valid in an extremely narrow range around the respective optimum. By restricting the step size with constraints, the permissible step size for current vector components with high weighting factors is more restricted than the step size for other current vector components.
  • termination criterion for the optimization is checked whether the termination criterion for the optimization has been met. Possible termination criteria are, for example: exceeding a maximum number of iteration steps,
  • the improved current vectors resulting from the solution of the reformer optimization problem are specified as new current vectors for the multi-glare optimization problem.

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Abstract

The invention relates to a method and a tool for controlling the mode of operation of the equipment comprised in a refinery or a petrochemical industrial complex, according to which a distinction is made between a planning level, a scheduling level, and a process control level. The data that is generated on the scheduling level and is supplied to the process control level as reference variables is based on a decomposition of a system of equipment into at least two individual systems and a numerical optimization of variables, which is done in each individual system. The optimization process is coordinated by using factors that have been determined in one of the individual systems for optimization purposes in the other individual system.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem petrochemischen Industriekomplex vorgesehe- nen AnlagenProcess for controlling the operation of plants in a refinery or petrochemical industrial complex
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem petrochemischen Industriekomplex vorgesehenen Anlagen.The invention relates to a method for controlling the operation of the systems provided in a refinery or a petrochemical industrial complex.
Bei Raffinerien handelt es sich um Mehrproduktanlagen, die aus unterschiedlichen Edukten eine große Anzahl von Produkten herstellen. Der kontinuierlichen Betriebsweise der Prozessanlagen steht hierbei eine im allgemeinen diskontinuierlich in sogenannten Kampagnen erfolgende Anlieferung bzw. Auslieferung der Edukte und Produkte gegenüber.Refineries are multi-product plants that produce a large number of products from different starting materials. The continuous operation of the process plants is opposed by the delivery or delivery of the educts and products, which is generally carried out discontinuously in so-called campaigns.
Aufgabe der Produktionsplanung und -Steuerung in Raffinerien ist ein zeitgerechter Einkauf und die Auswahl geeigneter Edukte sowie die Bestimmung von Fahrweisen der Prozessanlagen mit dem Ziel einer Maximierung des im Werk erzielten Gewinnes. Weiterhin uss hierbei eine ebenfalls zeitgerechte Belieferung der Kundschaft mit spezifikationsgerechten Produkten gewährleistet werden.The task of production planning and control in refineries is timely purchasing and the selection of suitable starting materials, as well as the determination of the operating modes of the process plants with the aim of maximizing the profit achieved in the plant. Furthermore, we also have to ensure that customers are supplied with products that meet specifications on time.
Aufgrund der Komplexität des resultierenden Optimierungsproblems und auftretenden Unsicherheiten bei den zum Zeitpunkt der Produktionsplanung erforderlichen Daten existieren in Raffinerien im allgemeinen mehrere hierarchische Ebenen zur Produktionsplanung und -Steuerung.Due to the complexity of the resulting optimization problem and the resulting uncertainties in the data required at the time of production planning, refineries generally have several hierarchical levels for production planning and control.
Zu diesen Ebenen gehört eine Planungsebene. Ziel dieser Planungsebene ist im wesentlichen die gewinnoptimale Erstellung grober Vorgaben für die einzukaufenden Edukt- und zu produ- zierenden Produktmengen. Benötigt werden hierzu von außen im wesentlichen Informationen über Edukt- und Produktpreise sowie vom Marketing abgeschätzte mögliche Absätze bestimmter Produkte. Die Dauer der betrachteten PlanungsZeiträume variiert typischerweise von etwa zwei Wochen bis zu einem Jahr. Häufig wird hierbei noch eine feinere Unterteilung im Sinne einer Kurzzeit-Planung (zwei bis vier Wochen) und einer Lang- zeit-Planung (ein bis sechs Monate) vorgenommen.A planning level belongs to these levels. The aim of this planning level is essentially to generate rough specifications for the educt and product quantities to be purchased. What is needed from the outside is essentially information about educt and product prices as well as possible sales of certain sales estimated by marketing Products. The duration of the planning periods considered typically varies from around two weeks to one year. Often, a more detailed subdivision is made in the sense of short-term planning (two to four weeks) and long-term planning (one to six months).
Im Rahmen der Planungsebene wird im Allgemeinen die gesamte Raffinerie betrachtet. Die gesamte Komplexität dieses Werkes kann bei einer numerischen Lösung der auf der Planungsebene auftretenden Optimierungsprobleme nicht berücksichtigt werden. Bei der Abbildung des Ausrüstungs- und Verfahrenssystems werden hierzu starke Vereinfachungen vorgenommen. Dies betrifft insbesondere die Modellierung nichtlinearen Anlagen- und Blendingverhaltens sowie die Modellierung von Tanks.The entire refinery is generally considered at the planning level. The entire complexity of this plant cannot be taken into account in a numerical solution to the optimization problems that arise at the planning level. This is greatly simplified when mapping the equipment and process system. This applies in particular to the modeling of non-linear system and blending behavior as well as the modeling of tanks.
Genaue Zeitpunkte und Mengen für bestimmte Ein- und Verkäufe sind zum Zeitpunkt der Planung häufig nicht bekannt. Aus diesem Grund werden die entsprechenden Informationen abgeschätzt und agglomeriert über den PlanungsZeitraum oder über größere Abschnitte dieses PlanungsZeitraums betrachtet. Die agglomerierte Betrachtung dieser Daten ist ein charakteristisches Kennzeichen der Planungsebene.Exact times and quantities for certain purchases and sales are often not known at the time of planning. For this reason, the relevant information is estimated and viewed in agglomerated form over the planning period or over larger sections of this planning period. The agglomerated view of this data is a characteristic feature of the planning level.
Zur Formulierung und Lösung der auf der Planungsebene vorhan- denen Optimierungsprobleme finden Methoden der linearen Programmierung (LP) Verwendung.Linear programming (LP) methods are used to formulate and solve the optimization problems at the planning level.
Die auf der Planungsebene erzeugten groben Vorgaben für den Einkauf und die Produktion sind zu ungenau und nicht ausrei- chend, um einen reibungslosen betrieblichen Produktionsablauf zu gewährleisten. Deshalb ist weiterhin eine Scheduling-Ebene vorgesehen. Diese dient zur Erzeugung von für einen reibungslosen betrieblichen Ablauf ausreichend genauen zeitlichen Verläufen aller auf der Prozesskontrollebene erforderlichen Führungsgroßen. Insbesondere erfolgt hierbei auch die Zuordnung von Aufträgen zu Ausrüstungen bei gleichzeitigem Vorhandensein mehrerer geeigneter Ausrüstungen. Auch auf der Sehe- duling-Ebene wird versucht, einen gewinnoptimalen Schedule zu erzeugen. Allerdings erfolgt hierbei häufig auch eine Berücksichtigung anderer Kriterien wie beispielsweise der Robustheit eines erzeugten Schedules .The rough specifications for purchasing and production generated at the planning level are too imprecise and not sufficient to guarantee a smooth operational production process. Therefore, a scheduling level is still provided. This is used to generate time sequences of all the management variables required at the process control level that are sufficiently precise for a smooth operational process. In particular, the assignment of orders to equipment takes place when several suitable equipment are available at the same time. Also on the duling level is attempted to create a profit-optimized schedule. However, other criteria such as the robustness of a created schedule are often taken into account.
Die Dauer der im Rahmen des Scheduling betrachteten Zeiträume liegt im allgemeinen zwischen drei und vierzehn Tagen. Auch hier erfolgt eine Unterteilung in ein Kurzzeit-Scheduling und ein Langzeit-Scheduling, wobei eine genaue Zuordnung zu Dau- ern betrachteter PlanungsZeiträume allerdings ungenau ist.The duration of the periods considered in the scheduling is generally between three and fourteen days. Here too, a subdivision is made into short-term scheduling and long-term scheduling, although an exact assignment to the duration of the planning periods under consideration is imprecise.
Falls die Entscheidungen über Lieferzeitpunkte und Liefermengen von Edukten wie Rohölen nicht innerhalb der Raffinerie in Absprache mit den Lieferanten getroffen werden, wird zum Scheduling ein genaues Mengen- und Termingerüst für Edukte benötigt. Andernfalls werden für das Scheduling die auf der Planungsebene bestimmten Edukt engen benötigt. Die Bestimmung genauer Lieferzeitpunkte und Liefermengen erfolgt während des Scheduling-Prozesses. Des weiteren ist ein genaues Mengen- und Termingerüst der an Kunden zu liefernden Produkte erforderlich.If the decisions regarding delivery times and delivery quantities of starting materials such as crude oils are not made within the refinery in consultation with the suppliers, an exact quantity and schedule structure for starting materials is required for scheduling. Otherwise, the starting materials determined at the planning level are required for the scheduling. The determination of exact delivery times and delivery quantities takes place during the scheduling process. Furthermore, an exact quantity and schedule structure of the products to be delivered to customers is required.
Die Genauigkeit der auf der Scheduling-Ebene verwendeten Modelle ist im Vergleich zur Planungsebene stark verbessert, so dass eine ausreichend genaue Vorgabe der Führungsgroßen für die Prozesskontrollebene gewährleistet werden kann. Beispielsweise werden hier verstärkt nichtlineare Aspekte der betrachteten Teilanlagen und des Blendings berücksichtigt. Dennoch handelt es sich hierbei meist nicht um rigorose Mo- delle. Es finden meist vereinfachte Modelle wie beispielsweise empirische Modelle Verwendung.The accuracy of the models used at the scheduling level is greatly improved compared to the planning level, so that a sufficiently precise specification of the management variables for the process control level can be guaranteed. For example, non-linear aspects of the sub-systems under consideration and blending are increasingly taken into account here. Nevertheless, these are usually not rigorous models. Simplified models such as empirical models are mostly used.
Auch bei der Repräsentation der Zeit wird im Gegensatz zur übergeordneten Planungsebene eine Auflösung angestrebt, die die Erzeugung von für einen reibungslosen betrieblichen Ablauf ausreichend genauen zeitlichen Verläufen der Führungsgrößen für die Prozesskontrollebene ermöglicht. Hierbei wer- den im Gegensatz zur übergeordneten Planungsebene Mengendaten zeitlich nur sehr beschränkt agglomeriert. Die erforderliche, sinnvolle Auflösung hängt im allgemeinen vom dynamischen Verhalten der betrachteten Anlagen ab. Zur Lösung der auf der Scheduling-Ebene auftretenden Optimierungsprobleme existieren zum großen Teil lediglich auf Simulationen basierende Softwaretools, die das betreffende Personal bei der Generierung von Schedules aufgrund manueller Vorgaben unterstützen.In contrast to the higher-level planning level, resolution is also sought when representing the time, which enables the generation of time profiles for the process control level that are sufficiently precise for a smooth operational process. Here, which, in contrast to the higher-level planning level, only agglomerates quantity data to a very limited extent. The required, sensible resolution generally depends on the dynamic behavior of the systems under consideration. To solve the optimization problems that occur at the scheduling level, there are largely only software tools based on simulations that support the personnel concerned in generating schedules based on manual specifications.
Die Prozesskontrollebene dient zur Erzeugung geeigneter Steuergrößen für die Steuer- und Regelsysteme der in der Raffinerie vorhandenen Anlagen. Zielsetzung hierbei ist das möglichst genaue Nachführen des Anlagenbetriebspunktes anhand der von der Scheduling-Ebene vorgegebenen Führungsgroßen bei gleichzeitiger Gewährleistung eines sicheren Anlagenbetriebes. Andere Gesichtspunkte wie beispielsweise eine energiesparende Anlagenfahrweise können im Rahmen verbleibender Freiheitsgrade berücksichtigt werden, sind aber nur von untergeordneter Bedeutung. Die auf dieser Ebene berücksichtig- ten Zeiträume liegen im Bereich von Sekunden bis Minuten. Neben den durch die Scheduling-Ebene vorgegebenen zeitlichen Verläufen von Führungsgroßen werden auf dieser Ebene unterschiedliche Messgrößen aus dem laufenden Anlagenbetrieb benötigt und verwendet. Verwendet werden auf der Prozesskontroll- ebene vereinfachte, robuste Anlagenmodelle, die im allgemeinen die Steuerung und Regelung der Anlage in Echtzeit gewährleisten. Im Rahmen der Steuerung und Regelung verfahrenstechnischer Anlagen existieren eine große Anzahl von Methoden und etablierten kommerziellen Systemen, beispielsweise zur Advan- ced-Process-Control.The process control level is used to generate suitable control parameters for the control systems of the plants in the refinery. The objective here is to track the plant operating point as accurately as possible based on the command values specified by the scheduling level, while at the same time ensuring safe plant operation. Other aspects, such as energy-saving system operation, can be taken into account within the scope of the remaining degrees of freedom, but are only of minor importance. The time periods considered at this level are in the range of seconds to minutes. In addition to the temporal profiles of management variables specified by the scheduling level, different measurement variables from the ongoing system operation are required and used at this level. Simplified, robust plant models are used on the process control level, which generally guarantee the control and regulation of the plant in real time. A large number of methods and established commercial systems exist, for example for advanced process control, in the control and regulation of process engineering plants.
Aufgrund der Kompliziertheit und Komplexität der in einer Raffinerie auftretenden Schedulingproblerne sind typischerweise mehrere Personen mit dem Scheduling betraut. Oft sind hierbei die Aufgabenbereiche funktional gegliedert. Bekannt ist beispielsweise folgende Aufteilung: - Scheduling der an einer Pier entladenden bzw. beladenden Schiffe,Due to the complexity and complexity of the scheduling problems encountered in a refinery, several people are typically responsible for scheduling. The areas of responsibility are often functionally structured. The following breakdown is known, for example: Scheduling of the ships unloading or loading at a pier,
- Scheduling des Einsatzes unterschiedlicher Rohölsorten und der betreffenden Rohöltanks sowie der Verarbeitung des at- mosphärischen Residuums und der dazugehörigen Tanks,- Scheduling the use of different types of crude oil and the respective crude oil tanks as well as the processing of the atmospheric residual and the associated tanks,
- Scheduling des Flüssigkeitsgasproduktionsstranges und der betreffenden Produkttanks sowie Scheduling des Benzinproduktionsstranges und der betreffenden Komponenten- und Produkttanks und - Scheduling des Kerosinproduktionsstranges und der betreffenden Komponenten- und Produkttanks .- Scheduling the liquid gas production line and the relevant product tanks and scheduling of the gasoline production line and the relevant component and product tanks and - Scheduling the kerosene production line and the relevant component and product tanks.
Je nach Aufbau und Organisationsstruktur innerhalb einer Raffinerie kann auch eine andere Aufteilung der Aufgaben erfol- genDepending on the structure and organizational structure within a refinery, tasks can be divided up differently
Das Scheduling der einzelnen Bereiche erfolgt im allgemeinen nicht automatisiert, sondern nach durch tägliche Erfahrungen gewonnenen Heuristiken. In vielen Fällen wird der Scheduler durch ein Softwaretool auf Spreadsheetbasis unterstützt.The scheduling of the individual areas is generally not automated, but according to heuristics gained through daily experience. In many cases, the scheduler is supported by a software tool based on spreadsheets.
Hiermit werden beispielsweise Tankstände für bestimmte Zeitpunkte eines bestimmten PlanungsZeitraums in Abhängigkeit von vom Scheduler vorgegebenen Betriebsparametern für die betrachteten Anlagen ermittelt. Die in diesem Tool verwendeten Anlagen- und Mischungsmodelle sind zum großen Teil selbst erstellt und können mit großen Ungenauigkeiten behaftet sein. Mit Hilfe dieses Tools versucht der Scheduler nun einen durchführbaren Schedule zu erstellen, der beispielsweise keine Tankstandsverletzungen aufweist. Diese Tätigkeit kann ge- rade in Situationen, in denen bereits ein großer Teil der vorhandenen Planungsfreiräume ausgenutzt ist, sehr zeitaufwendig werden.With this, for example, tank levels are determined for specific times of a specific planning period depending on the operating parameters specified by the scheduler for the systems under consideration. The plant and mixture models used in this tool are largely self-created and can be extremely inaccurate. With the help of this tool, the scheduler now tries to create a feasible schedule that, for example, does not show any fuel tank violations. This activity can be very time-consuming, especially in situations in which a large part of the existing planning freedom is already being used.
In den meisten Fällen fehlt bei dieser Art der Erstellung von Schedules jegliches Kriterium, um die Güte eines erstellten durchführbaren Schedules mit der eines anderen vergleichen zu können. Gütekriterien wie der bei Durchführung des Schedules erzielte Profit oder die Flexibilität des Schedules werden zwar intuitiv erfasst, lassen sich aber nur in den seltensten Fällen quantifizieren und in die Entscheidungsfindung mitein- beziehen. Weiterhin entstehen unabhängig von der Art der Auf- teilung der Aufgabenbereiche stets Probleme bei der Koordinierung der unterschiedlichen Bereiche des Scheduling, da diese sich gegenseitig beeinflussen. Wird im oben angegebenen Beispiel der Schedule für die Belegung der Pier geändert, weil sich beispielsweise ein mit Rohöl beladener Tanker ver- spätet, verändert dies auch die Vorgaben für das Scheduling des Rohöls und somit auch die Schedules für die Gas-, Benzin- und Kerosinproduktion. Oft werden die veränderten Informationen auch erst verspätet den verantwortlichen Personen mitgeteilt. Eine zentrale Haltung der für das Scheduling erforder- liehen Daten ist im allgemeinen nicht gegeben. Aufgrund mangelnder oder unterschiedlicher Bewertungskriterien der jeweiligen Scheduler für die Güte der von Ihnen erstellten Schedules ist auch eine Entscheidung über eine Verbesserung der Güte eines Schedules auf Kosten der Güte eines anderen Schedu- les zumeist nicht möglich.In most cases, this type of schedule creation lacks any criteria for comparing the quality of a feasible schedule that has been created with that of another. Quality criteria like that when executing the schedule Profits achieved or the flexibility of the schedule are recorded intuitively, but can only rarely be quantified and included in the decision-making process. Furthermore, regardless of the type of division of tasks, problems arise in coordinating the different areas of scheduling, since these influence each other. If the schedule for the pier occupancy is changed in the example given above, for example because a tanker loaded with crude oil is late, this also changes the specifications for the scheduling of the crude oil and thus also the schedules for gas, petrol and kerosene production , Often, the changed information is only communicated to the responsible persons too late. The data required for scheduling is generally not kept centrally. Due to the lack of or different evaluation criteria of the respective schedulers for the quality of the schedules you have created, a decision about improving the quality of a schedule at the expense of the quality of another schedule is usually not possible.
Wie bereits oben dargestellt, ergibt sich der letztendlich für einen Zeitraum anzuwendende Schedule für die gesamte Raffinerie aus mehreren Iterationsschritten voneinander nahezu unabhängig entwickelter Pläne der einzelnen Scheduler. Der so entstandene Gesamtschedule wird meist im Rahmen einer täglichen oder schichtweisen Besprechung mit den für die Anlage verantwortlichen Führungspersonen diskutiert. Eventuell hier sichtbar werdende Probleme können eine erneute Änderung des Schedules verursachen, bevor dieser letztendlich umgesetzt wird.As already shown above, the schedule to be used for the entire refinery for a period of time results from several iteration steps of plans of the individual schedulers which have been developed almost independently of one another. The resulting overall schedule is usually discussed as part of a daily or shift-by-layer discussion with the managers responsible for the system. Problems that may become visible here can cause the schedule to be changed again before it is finally implemented.
Nachteilig für die derzeitige Situation ist demnach, dass Entscheidungen im lokalen Zuständigkeitsbereich getroffen werden, wobei die jeweiligen Entscheidungsträger die Situation vorgeschalteter oder nachgeschalteter Aggregate nur unzureichend kennen. Derzeit nutzen Entscheidungsträger im allge- meinen Excel-Sheets für ihre Analyse. Die notwendige globale Entscheidung wird in einem Meeting getroffen.It is disadvantageous for the current situation that decisions are made in the local area of responsibility, whereby the respective decision-makers know only insufficiently the situation of upstream or downstream aggregates. Decision-makers currently use my Excel sheets for your analysis. The necessary global decision is made in a meeting.
Weiterhin bekannte erste simulationsgestützte Realisierungen, beispielsweise die SIPP-II-Lösung der Firma Chemtech oder das Schedule++ von OR Soft, arbeiten mit einfachen Modellen.Known first simulation-based implementations, such as the SIPP-II solution from Chemtech or the Schedule ++ from OR Soft, work with simple models.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Datenermittlung in der Scheduling- Ebene zu verbessern, so dass den Steuer- und Regeleinheiten der Anlagen der Raffinerie verbesserte Führungsdaten zur Verfügung stehen.On the basis of this prior art, the object of the invention is to improve the data determination in the scheduling level, so that improved control data are available to the control and regulating units of the refinery's systems.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Ansprüche 13 bis 21 betreffen ein Werkzeug zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem petrochemischen Industriekomplex vorgesehenen Anlagen.This object is achieved by a method with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims. Claims 13 to 21 relate to a tool for controlling the operation of the systems provided in a refinery or a petrochemical industrial complex.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch die Dekomposition eines Gesamtproblems stabile, nachvollziehbare Teillösungen ermöglicht werden und ferner die Möglichkeit einer Einbeziehung komplexerer, qualitativ hochwertiger Modelle geschaffen wird. Beispielsweise können bei der Modellierung der Produkteigenschaften entlang der Wertschöpfungskette Oktanzahlen und die Klopffestigkeit berücksichtigt werden. Es erfolgt eine Optimierung von Größen und nicht nur eine Simulation.The advantages of the invention are, in particular, that the decomposition of an overall problem enables stable, comprehensible partial solutions and also creates the possibility of including more complex, high-quality models. For example, octane numbers and knock resistance can be taken into account when modeling product properties along the value chain. There is an optimization of sizes and not just a simulation.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgenommene ganzheitliche Betrachtung führt in Richtung eines globalen Optimums für eine gesamte Anlage. Die erhaltenen Ergebnisse sind reprodu- zierbar und dokumentierbar, die Qualität der Ergebnisse ist verbessert. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigenThe holistic view carried out according to the present invention leads in the direction of a global optimum for an entire system. The results obtained are reproducible and documentable, the quality of the results is improved. Further advantageous properties of the invention result from its exemplary explanation with reference to the figures. Show it
FIG 1 Diagramme zur Erläuterung des Prinzips der horizontalen und vertikalen Dekomposition innerhalb von Raffinerien, FIG 2 Diagramme zur Erläuterung eines Deko positionskon- zeptes für eine numerische Optimierung, FIG 3 ein Diagramm, welches eine Verallgemeinerung der horizontalen Dekomposition und eine Koordinierung zweier Einzelsysteme veranschaulicht, FIG 4 ein Diagramm, welches eine Dekomposition in vier Einzelsysteme und eine Koordinierung dieser vier Einzelsysteme veranschaulicht,1 shows diagrams for explaining the principle of horizontal and vertical decomposition within refineries, FIG. 2 shows diagrams for explaining a deco position concept for numerical optimization, FIG. 3 shows a diagram which illustrates a generalization of the horizontal decomposition and a coordination of two individual systems, FIG 4 shows a diagram which illustrates a decomposition into four individual systems and a coordination of these four individual systems,
FIG 5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des in der Scheduling-Ebene erfolgenden Optimierungsverfahrens, FIG 6 ein Diagramm eines Anwendungsbeispiels und die FIG 7 - 10 Diagramme zur Veranschaulichung von ermittelten und abgeschätzten Zielfunktionswerten.5 shows a flowchart to illustrate the optimization method taking place at the scheduling level, FIG. 6 shows a diagram of an application example and FIGS. 7-10 show diagrams to illustrate determined and estimated target function values.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem pet- rochemischen Industriekomplex vorgesehenen Anlagen. Gemäß diesem Verfahren werden in einer Planungsebene grobe Vorgaben für benötigte Ausgangsmaterialien und zu produzierende Produktmengen ermittelt. Die in der Planungsebene ermittelten groben Vorgaben werden in einer Scheduling-Ebene in Daten um- gesetzt, die zeitlichen Verläufen von Führungsgroßen entsprechen. Die in der Scheduling-Ebene ermittelten Daten werden als Führungsgroßen den in den Anlagen der Raffinerie vorgesehenen Steuer- und Regeleinheiten zugeführt. Diese generieren jeweils unter Berücksichtigung der genannten Führungsgroßen Steuergrößen für die jeweiligen Anlage. In diese Ermittlung der Steuergrößen gehen außer den Führungsgroßen auch Messgrö- ßen ein, die aus dem laufenden Anlagenbetrieb gewonnen werden.The present invention relates to a method for controlling the operation of the systems provided in a refinery or petrochemical industrial complex. According to this procedure, rough specifications for the required raw materials and product quantities to be produced are determined in one planning level. The rough specifications determined in the planning level are converted in a scheduling level into data that correspond to the temporal courses of management figures. The data determined in the scheduling level are fed as control variables to the control and regulating units provided in the plants of the refinery. These generate control variables for the respective system, taking into account the management variables mentioned. In addition to the command variables, this determination of the control variables also includes which are obtained from the ongoing plant operation.
Auf der Planungsebene erfolgt eine raffinerieweite Planung für Zeiträume von einem bis zu sechs Monaten. Auf dieser Ebene finden im Wesentlichen Methoden der linearen Programmierung (LP) Verwendung. Erweitert wird die strikt lineare Programmierung durch rekursive Methoden, die beispielsweise die Darstellung der Mischung von Strömen erlauben. Nichtlineares Verhalten von Anlagen wird innerhalb der sogenannten LP- Modelle durch stückweise lineare Modellierung nur eingeschränkt abgebildet. Innerhalb der Planungsebene werden im wesentlichen die Arten und Mengen der einzukaufenden Rohöle und die daraus zu produzierenden Mengen von Endprodukten be- stimmt. Ziel ist eine Maximierung des Profites für die gesamte Raffinerie im betrachteten PlanungsZeitraum. Entscheidungsvariablen auf dieser Ebene der Dekomposition sind für den betrachteten PlanungsZeitraum die zu kaufenden Mengen unterschiedlicher Rohöle, die Verteilung der Stoffströme inner- halb der Raffinerie, die Anlagenfahrweisen und die Verteilung der Blending-Komponenten auf die Endprodukte. Nebenbedingungen für die Optimierungsprobleme in der Planungsebene sind im wesentlichen obere und untere Grenzen für die Mengen von Einkäufen und Verkäufen, obere und untere Grenzen für Durchsätze durch Teilanlagen sowie Produktspezifikationen. Die auf derAt the planning level, refinery-wide planning takes place for periods of one to six months. At this level, methods of linear programming (LP) are mainly used. The strictly linear programming is expanded by recursive methods which, for example, allow the representation of the mixture of streams. Nonlinear behavior of systems is only mapped to a limited extent within the so-called LP models by piecewise linear modeling. Within the planning level, the types and quantities of the crude oils to be purchased and the quantities of end products to be produced are essentially determined. The aim is to maximize the profit for the entire refinery in the planning period under consideration. Decision variables at this level of decomposition for the planning period under consideration are the quantities of different crude oils to be bought, the distribution of material flows within the refinery, the plant operating methods and the distribution of the blending components among the end products. Additional conditions for the optimization problems in the planning level are essentially upper and lower limits for the quantities of purchases and sales, upper and lower limits for throughput through sub-systems and product specifications. The one on the
Planungsebene erzeugten Vorgaben, wie beispielsweise die Menge der eingekaufte Rohöle, werden unter anderem beim Scheduling des Benzinstrangs berücksichtigt.Specifications generated at the planning level, such as the amount of crude oil purchased, are taken into account when scheduling the fuel line, among other things.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein systematischer Ansatz für die Optimierung der in der Scheduling-Ebene ermittelten Führungsgrößen. Ausgangspunkt für die Notwendigkeit einer derartigen Optimierung sind im allgemeinen kurzfristige Ereignisse oder Gegebenheiten, die eine Än- derung der Fahrweise der Anlagen notwendig machen. Ein Beispiel für ein derartiges Ereignis ist die kurzfristige Verfügbarkeit von besonders billigem Rohöl auf dem Spotmarkt. In diesem Fall kann - soweit die Lager- und Nerarbeitungskapazi- täten der Raffinerie dies erlauben - kurzfristig die Produktionsmenge gesteigert werden, um vom derzeit billigen Rohöl zu profitieren. Ein weiteres Beispiel für ein derartiges Er- eignis ist der kurzfristige Ausfall eines Aggregats, welcher mit einer vorübergehenden Reduzierung der Tankkapazität verbunden ist. In diesem Fall muss ggf. die Produktion sinnvoll gedrosselt werden, um dem kurzfristigen Ereignis gerecht zu werden. Im Rahmen dieser Anpassung des Betriebs der Anlagen an kurzfristige Ereignisse oder Gegebenheiten müssen technologische, logistische und ökonomische Aspekte berücksichtigt werden.The subject of the present invention is, in particular, a systematic approach for optimizing the reference variables determined at the scheduling level. The starting point for the need for such optimization is generally short-term events or circumstances that make it necessary to change the way the systems are operated. An example of such an event is the short-term availability of particularly cheap crude oil on the spot market. In In this case - as far as the refinery's storage and processing capacities allow - the production volume can be increased in the short term in order to benefit from the currently cheap crude oil. Another example of such an event is the short-term failure of an aggregate, which is associated with a temporary reduction in the tank capacity. In this case, the production may have to be sensibly reduced in order to cope with the short-term event. As part of this adaptation of the operation of the systems to short-term events or conditions, technological, logistical and economic aspects must be taken into account.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Scheduling im Sinne einer ganzheitlichen Betrachtung unter Berücksichtigung eines möglichst großen Bilanzraumes durchzuführen, beispielsweise der gesamten Raffinerie. Die Erfindung erlaubt eine Einbeziehung qualitativ hochwertiger Prozessmodelle, insbesondere eine Modellierung von Produkteigenschaften ent- lang der Wertschöpfungskette. Die Modellierung kann nichtlinear sein. Es erfolgt eine mathematische Optimierung von Variablen.A basic idea of the invention is to carry out the scheduling in the sense of a holistic view, taking into account the largest possible balance space, for example the entire refinery. The invention allows the inclusion of high-quality process models, in particular the modeling of product properties along the value chain. The modeling can be non-linear. There is a mathematical optimization of variables.
Dies wird im wesentlichen dadurch bewerkstelligt, dass zu- nächst eine Dekomposition eines Ausrustungssystems in mindestens zwei Einzelsysteme erfolgt, wobei jedes dieser Systeme mindestens eine für eine numerische Optimierung geeignete Variable aufweist. Anschließend wird eine Koordinierung derart vorgenommen, dass zunächst eine Optimierung der Variablen ei- nes der Einzelsysteme erfolgt und dann bei dieser Optimierung ermittelte Faktoren bei der Optimierung der Variablen im anderen Einzelsystem verwendet werden, und umgekehrt. Ist eine derartige Koordinierung in Horizontalrichtung erfolgt, dann wird im Sinne eines Integrationskonzeptes bzw. eines Konzep- tes zur vertikalen Koordinierung eine Anbindung an weitere Entscheidungsebenen vorgenommen. Im Rahmen der horizontalen oder räumlichen Dekomposition erfolgt eine Aufteilung eines übergeordneten Optimierungsproblems nach funktionalen Kriterien. So wird beispielsweise die gesamte Raffinerie in Anlagenstränge und diese wiederum in einzelne Anlagen untergliedert. Dies ist in der Figur 1 veranschaulicht, die auf der linken Seite ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der horizontalen Dekomposition innerhalb einer Raffinerie zeigt. Dabei sind mit der Bezugszahl 1 die gesamte Raffinerie, mit der Bezugszahl 2 die einzelnen Produktionsstränge der Raffinerie und mit der Bezugszahl 3 die Prozesseinheiten bzw. Anlagen der Raffinerie bezeichnet. Der Pfeil 4 symbolisiert die bei abnehmender Komplexität der Optimierungsprobleme steigende Genauigkeit der jeweils verwendeten Modelle.This is essentially accomplished by first decomposing an equipment system into at least two individual systems, each of these systems having at least one variable suitable for numerical optimization. Coordination is then carried out in such a way that the variables of one of the individual systems are first optimized and then factors determined during this optimization are used in the optimization of the variables in the other individual system, and vice versa. If such coordination has taken place in the horizontal direction, then a link to further decision levels is made in the sense of an integration concept or a concept for vertical coordination. In the context of horizontal or spatial decomposition, a superordinate optimization problem is divided according to functional criteria. For example, the entire refinery is divided into plant strings, which in turn are divided into individual plants. This is illustrated in FIG. 1, which shows a diagram on the left to explain the principle of horizontal decomposition within a refinery. Reference number 1 denotes the entire refinery, reference number 2 the individual production lines of the refinery and reference number 3 the process units or plants of the refinery. The arrow 4 symbolizes the increasing accuracy of the models used as the complexity of the optimization problems decreases.
Im Rahmen der vertikalen oder zeitlichen Dekomposition erfolgt die Aufteilung eines übergeordneten Optimierungsproblems nach zeitlichen Aspekten. So kann ein Planungszeitraum in mehrere kürzere Zeiträume unterteilt werden, die einzeln für sich optimiert werden. Dies ist auf der rechten Seite der Figur 1 gezeigt. Dabei sind mit der Bezugszahl 6 die Planungsebene, mit der Bezugszahl 7 die Scheduling-Ebene und mit der Bezugszahl 8 die Prozesskontrollebene veranschaulicht, die jeweils über der Zeitachse aufgetragen sind. Der Pfeil 5 symbolisiert die steigende Komplexität der Optimierungsprobleme, je länger der betrachtete Zeitraum ist.In the context of vertical or temporal decomposition, a higher-level optimization problem is divided according to temporal aspects. In this way, a planning period can be divided into several shorter periods, which are individually optimized. This is shown on the right side of FIG. 1. The planning level is illustrated with the reference number 6, the scheduling level with the reference number 7 and the process control level with the reference number 8, each of which is plotted over the time axis. The arrow 5 symbolizes the increasing complexity of the optimization problems, the longer the period under consideration.
Die Figur 2 zeigt Diagramme eines entwickelten Dekompositi- onskonzeptes, welches zur numerischen Optimierung der Produk- tionsplanung und -Steuerung des Benzinstrangs einer Raffinerie verwendet werden kann. Die entsprechenden Dekompositions- ebenen entstehen dabei durch eine kombinierte Anwendung von horizontaler und vertikaler Dekomposition. In der Dekomposi- tionsstruktur zur numerischen Optimierung wird hierbei die in der Dekompositionsstruktur gemäß Figur 1 vorhandene Scheduling-Ebene in zwei Ebenen aufgeteilt, nämlich eine Langzeit- Scheduling-Ebene 7a und eine Kurzzeit-Scheduling-Ebene 7b. Ansonsten stimmen die Strukturen gemäß Figur 1 und Figur 2 überein.FIG. 2 shows diagrams of a developed decomposition concept, which can be used for the numerical optimization of the production planning and control of the gasoline line of a refinery. The corresponding decomposition levels are created by a combined application of horizontal and vertical decomposition. In the decomposition structure for numerical optimization, the scheduling level present in the decomposition structure according to FIG. 1 is divided into two levels, namely a long-term scheduling level 7a and a short-term scheduling level 7b. Otherwise, the structures according to FIG. 1 and FIG. 2 match.
Im Folgenden wird eine allgemeine Form des horizontalen De- ko positionskonzeptes gemäß der Erfindung vorgestellt.A general form of the horizontal deco position concept according to the invention is presented below.
Voraussetzung für eine Koordinierung nach dem entwickelten Konzept ist die Erzeugung von Lagrange-Faktoren oder vergleichbaren Informationen bei der Lösung des jeweiligen Opti- mierungsproblems. Optimierungsalgorithmen wie zufällige Suchverfahren oder auf Heuristiken beruhende Algorithmen sind für die vorgestellte Koordinierungsstrategie ungeeignet. Ein Beispiel für den Lagrange-Faktoren vergleichbare Informationen sind die im Rahmen des Simplex-Verfahrens erzeugten Schatten- preise.A prerequisite for coordination according to the developed concept is the generation of Lagrangian factors or comparable information when solving the respective optimization problem. Optimization algorithms such as random search methods or algorithms based on heuristics are unsuitable for the coordination strategy presented. An example of information comparable to the Lagrangian factors are the shadow prices generated in the context of the simplex process.
Eine weitere Voraussetzung für eine Koordinierung ist das Vorhandensein von Marktpreisen für die die Systemgrenzen überschreitenden Ströme. Außerdem müssen zu Beginn der Opti- mierung gültige Startwerte für die Optimierungsvariablen vorhanden sein. Diese gültigen Startwerte können auf vorhandenen Erfahrungswerten beruhen, im Rahmen einer Simulation gewonnen werden oder auch im Rahmen eines Optimierungsverfahrens ermittelt werden.Another prerequisite for coordination is the existence of market prices for the flows that cross the system boundaries. In addition, valid start values for the optimization variables must be available at the start of the optimization. These valid start values can be based on existing empirical values, can be obtained in the context of a simulation or can also be determined in the context of an optimization process.
Die Anlagen bzw. AusrüstungsSysteme der in der verfahrenstechnischen, kontinuierlichen Produktion betrachteten Optimierungsprobleme lassen sich im allgemeinen horizontal in zwei Systeme geringeren Umfangs aufteilen. Auch die entstan- denen Systeme können wiederum bis zu einem vom verfahrenstechnischen Standpunkt sinnvollen Maß in zwei weitere Teilsysteme aufgeteilt werden. Auf diese Weise kann ein gesamtes AusrüstungsSystem in einzelne Systeme mit für eine numerische Optimierung geeigneten Größen zerlegt werden. Die Aufteilung eines solchen Systems in zwei einzelne Systeme mit einer beliebigen Anzahl von die Systemgrenzen überschreitenden und zwischen den Teilsystemen fließenden Strömen ist in der Figur 3 dargestellt.The systems or equipment systems for the optimization problems considered in the process engineering, continuous production can generally be divided horizontally into two smaller systems. The systems that were created can also be divided up to a reasonable extent from a process engineering point of view into two further subsystems. In this way, an entire equipment system can be broken down into individual systems with sizes suitable for numerical optimization. The division of such a system into two individual systems with any number of system boundaries and beyond Currents flowing between the subsystems are shown in FIG.
Dabei sind mit der Bezugszahl 9 das Gesamtsystem und mit den Bezugszahlen 10 und 11 die beiden Teilsysteme bezeichnet, in welche das Gesamtsystem aufgeteilt wird. Die in der Figur 3 dargestellten Pfeile symbolisieren dabei Ströme, die in das System fließen, dieses verlassen oder zwischen den Teilsystemen fließen. Jeder einzelne dieser Ströme lässt sich durch einen Stromvektor beschreiben, dessen Komponenten den Massenoder Volumenstrom und die Eigenschaften des entsprechenden Stroms beschreiben. Typische Eigenschaften sind beispielsweise die Research Oktanzahl RON, die Motoroktanzahl MOZ und die Dichte.Reference number 9 denotes the overall system and reference numbers 10 and 11 the two subsystems into which the overall system is divided. The arrows shown in FIG. 3 symbolize currents that flow into the system, leave it or flow between the subsystems. Each of these flows can be described by a flow vector, the components of which describe the mass or volume flow and the properties of the corresponding flow. Typical properties are, for example, the research octane number RON, the motor octane number MOZ and the density.
Die Vorgehensweise ist wie folgt:The procedure is as follows:
Zunächst wird für einen gültigen Betriebspunkt des Gesamtsystems ein Optimierungsproblem für das zweite System 11 gelöst, bei dem die Stromvektoren für die in das System 10 zurückgeführten Ströme auf die durch den Startpunkt der Optimierung vorgegebenen Werte fixiert bleiben. Bei dieser ersten Lösung des Optimierungsproblems werden Lagrange-Faktoren erzeugt, aus denen Wichtungsfaktoren für die vom System 10 in das Sys- te 11 fließenden Ströme im Startbetriebspunkt bestimmt werden können. Die so ermittelten Wichtungsfaktoren werden in der Zielfunktion fi des jetzt zu lösenden Optimierungsproblems für das System 10 verwendet. Die zu maximierende Zielfunktion lautet wie folgt:First, an optimization problem for the second system 11 is solved for a valid operating point of the overall system, in which the current vectors for the currents fed back into the system 10 remain fixed to the values predetermined by the starting point of the optimization. In this first solution to the optimization problem, Lagrangian factors are generated, from which weighting factors for the currents flowing from the system 10 into the system 11 at the starting operating point can be determined. The weighting factors determined in this way are used in the target function fi of the optimization problem now to be solved for the system 10. The objective function to be maximized is as follows:
Figure imgf000015_0001
Dabei bezeichnet ω einen Vektor der Wichtungsfaktoren, S einen Stromvektor, P einen Prozessgrößenvektor, B die Betriebskosten und E den Erlös. Die Indizes i bezeichnen alle Ströme, die vom System 10 in das System 11 fließen. Nebenbedingungen des hier zu lösenden Optimierungsproblems sind die Mengen und Eigenschaften der in das System 10 eingehenden Ströme, obere und untere Mengenbeschränkungen für Zwischenprodukte, Spezifikationen und Preise von Zwischenprodukten, Anlagenmodelle für das System 10 und Beschränkungen für Schrittweiten.
Figure imgf000015_0001
Here ω denotes a vector of the weighting factors, S a current vector, P a process variable vector, B the operating costs and E the revenue. The indices i denote all currents flowing from the system 10 into the system 11. Additional conditions of the optimization problem to be solved here are the quantities and properties of the flows entering the system 10, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, plant models for the system 10 and restrictions for step sizes.
Es erfolgt nun die Vorgabe der aus der Lösung dieses Optimierungsproblems resultierenden Stromvektoren in die Nebenbedingungen für das nun zu lösende Optimierungsproblem des Systems 11. Hierzu werden aus der vorangegangenen Lösung des Opti ie- rungsproblems für das System 10 die Wichtungsfaktoren der vom System 11 in das System 10 fließenden Ströme ermittelt und in der Zielfunktion f2 für das Optimierungsproblem des System 11 verwendet. Die zu maximierende Zielfunktion lautet wie folgt:The current vectors resulting from the solution of this optimization problem are now specified in the auxiliary conditions for the optimization problem of the system 11 that is now to be solved. For this purpose, from the previous solution of the optimization problem for the system 10, the weighting factors from the system 11 into the system 10 flowing currents determined and used in the objective function f 2 for the optimization problem of the system 11. The objective function to be maximized is as follows:
ii
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Die Indizes i bezeichnen dabei alle Ströme, die vom System 11 in das System 10 fließen. Die Nebenbedingungen für dieses Optimierungsproblem sind die Mengen und Eigenschaften der in das System 11 eingehenden Ströme, obere und untere Mengenbeschränkungen für Zwischenprodukte, Spezifikationen und Preise von Zwischenprodukten, Anlagenmodelle für das System 11 und Beschränkungen für Schrittweiten.The indices i denote all currents that flow from the system 11 into the system 10. The constraints on this optimization problem are the quantities and properties of the flows entering system 11, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, plant models for system 11 and restrictions for step sizes.
Im Folgenden wird nun überprüft, ob das Abbruchkriterium für die Optimierung erfüllt ist. Um eine Konvergenz der zwischen den Systemen fließenden Ströme zu gewährleisten, wird überprüft, ob die Änderung aller Stromvektorkomponenten dieser Ströme zwischen zwei Durchläufen der Iteration bestimmte Werte unterschreiten. Ändert sich zwischen zwei Durchläufen kei- ne der entsprechenden Stromvektorkomponenten um einen signifikanten Wert, wird die Optimierung abgebrochen und es erfolgt eine Ausgabe der Ergebnisse. Ist noch keine Konvergenz der Ströme erreicht, werden die für das System 11 ermittelten neuen optimalen Stromvektoren in den Nebenbedingungen für das System 10 verwendet und es wird eine erneute Optimierung durchgeführt .In the following it is checked whether the termination criterion for the optimization is fulfilled. To converge the between To ensure currents flowing in the systems, it is checked whether the change in all current vector components of these currents between two iterations passes below certain values. If none of the corresponding current vector components changes by a significant value between two runs, the optimization is terminated and the results are output. If the currents have not yet converged, the new optimal current vectors determined for the system 11 are used in the secondary conditions for the system 10 and a new optimization is carried out.
Der Stromvektor kann Informationen über den Massenstrom, über Zusammensetzungen, über Temperatur und Druck, sowie über phy- sikalische Eigenschaften wie beispielsweise Dichte und Oktanzahl enthalten.The current vector can contain information about the mass flow, about compositions, about temperature and pressure, as well as about physical properties such as density and octane number.
Die vorstehend beschriebene Vorgehensweise wird nachfolgend anhand des in der Figur 5 gezeigten Flussdiagramm.es näher er- läutert.The procedure described above is explained in more detail below on the basis of the flow diagram shown in FIG.
Mit der Bezugszahl 19 ist der Start des Optimierungsvorganges des Gesamtsystems 9 bezeichnet. Gemäß dem Schritt 20 erfolgt eine Lösung des Optimierungsproblems für das System 11 mit fixierten Stromvektoren. Danach erfolgt im Schritt 21 eine Bestimmung neuer Wichtungsfaktoren für das System 10. Unter Berücksichtigung dieser neuen Wichtungsfaktoren erfolgt im Schritt 22 eine Lösung des Optimierungsproblems für das System 10. Danach werden gemäß dem Schritt 23 neue Stromvektoren für das System 11 vorgegeben. Im nachfolgenden Schritt 24 werden neue Wichtungsfaktoren für das System 11 ermittelt. Diese neuen Wichtungsfaktoren werden im Schritt 25 zur Lösung des Optimierungsproblems für das System 11 verwendet. Im Schritt 26 erfolgt eine Abfrage, ob das vorliegende Abbruch- kriterium erfüllt ist. Ist das Abbruchkriterium nicht erfüllt, dann werden im Schritt 29 neue Stromvektoren für das System 10 vorgegeben und es erfolgt ein Rücksprung zum Schritt 21. Ist hingegen das Abbruchkriterium erfüllt, dann werden im Schritt 27 die Ergebnisse ausgegeben. Der Schritt 28 bezeichnet das Ende der Optimierung des Gesamtsystems 9.The reference number 19 denotes the start of the optimization process of the overall system 9. According to step 20, the optimization problem for the system 11 with fixed current vectors is solved. Then a determination of new weighting factors for the system 10 takes place in step 21. Taking these new weighting factors into account, a solution of the optimization problem for the system 10 takes place in step 22. Then, according to step 23, new current vectors are specified for the system 11. In the subsequent step 24, new weighting factors for the system 11 are determined. These new weighting factors are used in step 25 to solve the optimization problem for the system 11. In step 26, a query is made as to whether the abort criterion is met. If the termination criterion is not met, then new current vectors are specified for the system 10 in step 29 and the system returns to Step 21. On the other hand, if the termination criterion is met, the results are output in step 27. Step 28 denotes the end of the optimization of the overall system 9.
Die Figur 4 zeigt ein Diagramm, welches eine Dekomposition eines Gesamtsystems 12 in vier Einzelsysteme 13, 14, 15, 16 und eine Koordinierung dieser vier Einzelsysteme veranschaulicht. Bei diesem System erfolgt zunächst auf dieselbe Weise, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 5 beschrieben wurde, eine Optimierung bezüglich der Systeme 14 und 16, um ein neues System 17 zu bilden. Anschließend erfolgt eine Optimierung bezüglich der beiden Systeme 15 und 17 unter Bildung eines neuen Systems 18. Schließlich erfolgt eine Optimierung bezüglich der Systeme 13 und 18. Im Laufe dieser vor- stehend beschriebener Koordinierung der Einzelsysteme wird in jedem Iterationsschritt eine erneute Optimierung der jeweils vorher gebildeten neuen Systeme erforderlich.FIG. 4 shows a diagram which illustrates a decomposition of an overall system 12 into four individual systems 13, 14, 15, 16 and a coordination of these four individual systems. In the case of this system, in the same way as was described in connection with FIGS. 3 and 5, the systems 14 and 16 are optimized in order to form a new system 17. This is followed by an optimization with regard to the two systems 15 and 17, forming a new system 18. Finally, there is an optimization with respect to the systems 13 and 18. In the course of the above-described coordination of the individual systems, each iteration step involves a new optimization of the respectively formed one new systems required.
Wie aus dem gezeigten Beispiel deutlich wird, steigt der Auf- wand für die Koordinierung mit der Zahl der zu koordinierenden Systeme. Es ist daher bereits im Rahmen einer horizontalen Dekomposition abzuwägen, ob eine Unterteilung in eine große Anzahl von kleinen Systeme den entstehenden Koordinierungsaufwand rechtfertigt.As is clear from the example shown, the effort for coordination increases with the number of systems to be coordinated. In the context of a horizontal decomposition, it must therefore be considered whether subdivision into a large number of small systems justifies the coordination effort that arises.
Mit der oben dargestellten Vorgehensweise ist prinzipiell auch die Einbindung der Optimierung des Benzinstranges in eine Optimierung der gesamten Raffinerie möglich. Hierzu könnte beispielsweise das zumeist in Raffinerien existierende LP- Model für das nicht zum Benzinstrang gehörende Ausrüstungssystem verwendet werden. Die erforderlichen Schnittstelleninformationen zur Bestimmung der Zielfunktionsänderung der einzelnen zu optimierenden Systeme in Abhängigkeit der Änderung von Nebenbedingungen können aus den Schattenpreisen des LP- Models bzw. aus den Lagrange-Faktoren des Optimierungsproblems für den Benzinstrang gewonnen werden. Eine Möglichkeit zur Koordinierung der verschiedenen vertikalen Planungsebenen besteht in der Vorgabe von Ergebnissen aus der Optimierung der übergeordneten Ebene als Nebenbedingungen für das Optimierungsproblem der jeweils untergeordneten De- kompositionsebene.In principle, the procedure outlined above also allows the optimization of the gasoline line to be integrated into an optimization of the entire refinery. For example, the LP model, which mostly exists in refineries, could be used for the equipment system that is not part of the gasoline chain. The required interface information for determining the change in target function of the individual systems to be optimized depending on the change in secondary conditions can be obtained from the shadow prices of the LP model or from the Lagrangian factors of the optimization problem for the gasoline train. One way of coordinating the various vertical planning levels is to specify results from the optimization of the higher level as secondary conditions for the optimization problem of the lower level.
Wie auch im Rahmen der entwickelten Dekompositionsstrategie möglich, kann so beispielsweise auf der übergeordneten Ebene des Langzeit-Scheduling eine Anzahl von optimalen Blendingre- zepten ermittelt werden. Diese Rezepte werden innerhalb der Nebenbedingungen der untergeordneten Ebene des Schedulings verwendet, um auf dieser Ebene durch die Bestimmung einer optimalen Rezeptreihenfolge eine bestimmte Zielfunktion zu optimieren.As is also possible within the framework of the developed decomposition strategy, a number of optimal blending recipes can be determined, for example, at the higher level of long-term scheduling. These recipes are used within the secondary conditions of the subordinate level of scheduling in order to optimize a certain objective function at this level by determining an optimal recipe order.
Auch die Zielfunktion der untergeordneten Ebene kann benutzt werden, um die auf der oberen Ebene verfolgte Intention auf der unteren Dekompositionsebene zu berücksichtigen. So können auf der unteren Planungsebene Abweichungen zu auf der überge- ordneten Planungsebene erstellten Vorgaben minimiert werden. Im vorgestellten Dekompositionskonzept können beispielsweise auf der untergeordneten Planungsebene des Scheduling durch eine optimale zeitliche Anordnung von Rezepten die Abweichungen zu Tankständen am Periodenende des Langzeit-Scheduling- Optimierungsproblems minimiert werden.The objective function of the subordinate level can also be used to take into account the intentions pursued on the upper level on the lower decomposition level. In this way, deviations from the specifications created at the higher planning level can be minimized on the lower planning level. In the decomposition concept presented, for example, at the subordinate planning level of scheduling, the optimal timing of recipes can minimize the deviations from fuel levels at the end of the period of the long-term scheduling optimization problem.
Im Folgenden wird genauer auf ein geeignetes Konzept zur Koordinierung der durch Dekomposition entstandenen Unterprobleme im Rahmen der Produktionsplanung und Produktionssteuerung des Benzinstranges eingegangen.In the following, a suitable concept for coordinating the sub-problems arising from decomposition in the context of production planning and production control of the gasoline train is discussed in more detail.
Für das System Reformer-Blendinganlage einer Raffinerie wird zunächst für einen Zeitabschnitt ein Koordinierungskonzept für die Optimierungsprobleme dargestellt, die aus einer De- komposition des Optimierungsproblems für die Langzeit- Scheduling-Ebene entstehen. Das hier betrachtete Gesamtsystem 30, welches in der Figur 6 gezeigt ist, besteht aus den Teilsystemen Reformer 32 und Blender 24. In den Bilanzraum dieses Gesamtsystems 30 gehen eine Reihe von Eduktströmen wie beispielsweise der Reformer- feedstro 31 und Komponenten 36 zum Benzinblending ein. Weiterhin verlässt eine Reihe von Strömen den Bilanzraum. Hierbei handelt es sich im Falle der Blendinganlage 24 um nach bestimmten Spezifikationen gefertigte Produkte 35 und im Falle der Reformeranlage 32 um Zwischenprodukte 37 wie bei- spielsweise Wasserstoff. Innerhalb des betrachteten Systems wird der den Reformer 32 verlassende Reformatstrom 33 als Komponente für das Blending 24 verwendet.For the system reformer blending system of a refinery, a coordination concept for the optimization problems that arise from a decomposition of the optimization problem for the long-term scheduling level is initially shown for a period of time. The overall system 30 considered here, which is shown in FIG. 6, consists of the subsystems reformer 32 and blender 24. A series of educt streams, such as the reformer feedstro 31 and components 36 for gasoline blending, enter the balance space of this overall system 30. Furthermore, a number of streams leave the balance area. In the case of the blending system 24, these are products 35 manufactured according to specific specifications and in the case of the reformer system 32, intermediate products 37 such as hydrogen. Within the system under consideration, the reformate stream 33 leaving the reformer 32 is used as a component for the blending 24.
Jeder einzelne Strom innerhalb dieses Gesamtsystems wird durch einen sogenannten Stromvektor Sj beschrieben, dessenEach individual current within this overall system is described by a so-called current vector S j , the
Komponenten Sij den Massen- oder Volumenstrom und Eigenschaften des entsprechenden Stroms enthalten. Der Index i bezeichnet hierbei einen bestimmten Strom, der Index j bezeichnet eine bestimmte Komponente des betreffenden Stromvektors. Ty- pische Eigenschaften sind zum Beispiel die Research Oktanzahl RON, die Motoroktanzahl MOZ oder die Dichte p. Es gilt:Components Sij contain the mass or volume flow and properties of the corresponding flow. The index i denotes a specific current, the index j denotes a specific component of the current vector in question. Typical properties are, for example, the research octane number RON, the motor octane number MOZ or the density p. The following applies:
S, = f(pt)S, = f (p t )
Hierbei beschreibt der Vektor Pt die im Teilsystem t eingestellte Anlagenfahrweise. Dieser Vektor beinhaltet alle im Teilssystem zu optimierenden Prozessgrößen, wie Drücke, Temperaturen oder im Falle des Blendings verblendete Volumenströme einzelner Komponenten je Endprodukt.Here, the vector P t describes the plant operating mode set in the subsystem t. This vector contains all process variables to be optimized in the subsystem, such as pressures, temperatures or, in the case of blending, volume flows of individual components that are blinded for each end product.
Im Rahmen einer Optimierung auf der Langzeit-Scheduling-Ebene sind eine für das gesamte System gewinnoptimale Fahrweise des Reformers und gewinnoptimale Verteilungen der anfallenden Blendingkomponenten auf die unterschiedlichen Endprodukte zu bestimmen. Der im gesamten System erzielte Gewinn setzt sich hierbei additiv aus den in beiden Systemen erzielten Gewinnen zusammen. Für die Koordinierung der beiden Systeme stellt sich nun die Frage, wie eine Veränderung der Optimierungsvariablen eines Teilsystems sich auf die Zielfunktion des anderen Teilsystems auswirkt. Bei Vorhandensein solcher quantitativer Informationen kann eine iterative Vorgehensweise entwickelt werden, die von einem gültigen Betriebspunkt des Gesamtsystems ausgehend, die Betriebspunkte der einzelnen Systeme so verändert, dass letztendlich ein verbesserter Betriebszustand für das Gesamtsystem erreicht wird.As part of an optimization at the long-term scheduling level, the reformer's driving style for the entire system and the optimal distribution of the resulting blending components among the different end products must be determined. The profit achieved in the entire system is made up of the profits achieved in both systems. For the coordination of the two systems, the question arises how a change in the optimization variables of one subsystem affects the target function of the other subsystem. In the presence of such quantitative information, an iterative procedure can be developed which, starting from a valid operating point of the overall system, changes the operating points of the individual systems in such a way that an improved operating state for the overall system is ultimately achieved.
Wie im Folgenden gezeigt werden wird, lassen sich durch die Analyse der Lagrange-Faktoren am Optimum eines Teilsystems 2 Informationen über die partielle Änderung der Zielfunktion f dieses Teilsystems in Abhängigkeit von den Änderungen der Stromvektorkomponenten Sι,j des von System 1 in System 2 fließenden Stromes Si gewinnen. Der Vektor dieser Wichtungsfaktoren wird im folgenden als ^bezeichnet :As will be shown below, the analysis of the Lagrangian factors at the optimum of a subsystem 2 provides information about the partial change in the target function f of this subsystem as a function of the changes in the current vector components Sι, j of the current flowing from system 1 to system 2 You win. The vector of these weighting factors is referred to as ^ below:
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Ist der Vektor CÖJ für einen Strom Si bekannt, der vom System 1 in das System 2 fließt, lässt sich in einem bestimmten Bereich um das jeweilige Optimum von System 2 die Änderung der Zielfunktion dieses Systems in Abhängigkeit von Veränderungen des in System 1 erzeugten Stromes und somit von veränderten Prozessgrößen von System 1 vorhersagen. Die Berechnung der veränderten Stromvektoren in Abhängigkeit von den veränderten Prozessgrößen erfolgt hierbei über das Anlagenmodell. Die auf der Langzeit-Scheduling-Ebene auftretenden Optimierungsprobleme können beschrieben werden als:If the vector CÖ J is known for a current Si that flows from system 1 into system 2, the change in the target function of this system depending on changes in the current generated in system 1 can be carried out in a certain range around the respective optimum of system 2 and thus predict changes in system 1 process variables. The calculation of the changed current vectors as a function of the changed process variables takes place here via the system model. The optimization problems that arise at the long-term scheduling level can be described as:
min f(x)min f (x)
unter Berücksichtigung der Nebenbedingungen g in der Form:taking into account the secondary conditions g in the form:
g(x)=0g (x) = 0
Typische Nebenbedingungen des Multiblend-Optimierungsproblems sind beispielsweise Volumenbilanzen und Mischungsregeln zur Erfüllung von Produktspezifikationen. Eine solche Mischungsregel gibt den funktionalen Zusammenhang zwischen den Optimierungsvariablen des Multiblendproblems X, also den in ein bestimmtes Produkt verblendeten Mengen von Komponentenströmen, den in den Stromvektoren S( enthaltenen Eigenschaften der Komponentenströme und einer Eigenschaft des hergestellten Produktes wieder. Diese Nebenbedingungen sind im Allgemeinen folgendermaßen formuliert, wobei die Konstante ek einem durch Spezifikationen vorgegebenen Wert entspricht:Typical constraints of the multiblend optimization problem are, for example, volume balances and mixing rules to meet product specifications. Such a mixing rule reflects the functional relationship between the optimization variables of the multi-blending problem X, that is to say the quantities of component streams blended into a specific product, the properties of the component streams contained in the stream vectors S ( and a property of the product produced). These secondary conditions are generally formulated as follows , where the constant e k corresponds to a value specified by specifications:
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Für Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen ist die Lagran- ge-Funktion L mit dem Vektor λ der zu den Nebenbedingungen gehörenden Lagrange-Faktoren λk folgendermaßen definiert:For optimization problems with constraints, the Lagrangian function L is defined with the vector λ of the Lagrangian factors λk belonging to the constraints as follows:
L(x) = f(x)+ λ-g(x)L (x) = f (x) + λ-g (x)
Im Allgemeinen erfolgt eine Bestimmung der entsprechenden Lagrange-Faktoren λk bei der Anwendung numerischer Optimierungsverfahren.The corresponding Lagrangian factors λ k are generally determined using numerical optimization methods.
Im Folgenden wird zunächst exemplarisch auf die Berechnung der Änderung ω des optimalen Wertes einer Zielfunktion f in Abhängigkeit der Änderung einer Stromvektorkomponente S ein- gegangen, die lediglich in einer einzigen Nebenbedingung g des Optimierungsproblems vorkommt.In the following, the calculation of the change ω in the optimal value of a target function f as a function of the change in a current vector component S is first used as an example. gone, which only occurs in a single constraint g of the optimization problem.
Es sei f* der Wert der Zielfunktion am Optimum X , welches wiederum von der betrachteten Stromvektorkomponente S abhängt : f = f(χ-(S»Let f * be the value of the target function at the optimum X, which in turn depends on the current vector component S considered: f = f (χ- (S »
Weiterhin gilt für die betrachtete Nebenbedingung g* :The following also applies to the secondary condition g * considered :
g* = g(x*(S)) = 0g * = g (x * (S)) = 0
sowie die Kuhn-Tucker-Bedingung:as well as the Kuhn-Tucker condition:
Vf* + λ*(S)-Vg* = 0Vf * + λ * (S) -Vg * = 0
Nach der Allgemeinen Kettenregel gilt:According to the general chain rule:
dg*(s ,x'(s)) = ag*(s ,x*(s)) ög*(s ,x'(s)) dx ög*(s ,x*(s)) dS as ; dS " ' δχ* n ' dSdg * (s, x '(s)) = ag * (s, x * (s)) ög * (s, x ' (s)) dx ög * (s, x * (s)) dS as; dS "' δχ * n ' dS
= *L + Vg .^ = 0 öS dS = * L + V g * τ . ^ = 0 öS dS
Für die Änderung der Zielfunktion in Abhängigkeit der Strom- vektorkomponente S gilt mit der Kettenregel:For the change of the target function depending on the current vector component S, the following applies with the chain rule:
ω = —d—*f* = ngMrafd)ff* -—dx*- = Vf*τ dx* dS dS dSω = - d - * f * = n g M ra f d ) f f * -—dx * - = Vf * τ dx * dS dS dS
Es folgt:It follows:
d ,* .*/Λ\ „ *τ dx ω = —f = -λ(S)-Vg • — dS dSd, *. * / Λ \ „* τ dx ω = —f = -λ (S) -Vg • - dS dS
Es folgt für die gesuchte Änderung der Zielfunktion in Abhängigkeit der Eigenschaft S:
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For the change of the target function depending on the property S follows:
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Da eine Stromvektorkomponente nicht nur in einer Nebenbedingung eines Optimierungsproblems auftauchen kann, wird der obige Ansatz auf alle n Nebenbedingungen des betrachteten Op- timierungsproblems erweitert. Hierfür folgt:Since a current vector component cannot only appear in one constraint of an optimization problem, the above approach is extended to all n constraints of the optimization problem under consideration. For this follows:
ω = dQi λ*ι(S)- + dg2 λ* 2(S) + + λk(S) dgk dS , ' dS ^ ' dS Λ dSω = dQi λ * ι (S) - + dg 2 λ * 2 (S) + + λ k (S) dg k dS , 'dS ^ ' dS Λ dS
Mithilfe dieser Gleichung kann so über die Lagrange-Faktoren von Nebenbedingungen eines Optimierungsproblems und über die partiellen Ableitungen dieser Nebenbedingungen nach den Stromvektorkomponenten S der Wichtungsfaktor ω bezüglich einer in diesen Nebenbedingungen vorkommenden Stromvektorkomponente berechnet werden.With the help of this equation, the weighting factor ω with respect to a current vector component occurring in these auxiliary conditions can be calculated using the Lagrangian factors from auxiliary conditions of an optimization problem and the partial derivatives of these auxiliary conditions according to the current vector components S.
Die unmittelbare Gültigkeit der ermittelten Wichtungsfaktoren zur Vorhersage der Zielfunktionsänderung bei Veränderung der zugehörigen Nebenbedingung ist nur für infinitesimal kleine Änderungen der jeweiligen Nebenbedingungen gegeben. Dieses begründet sich folgendermaßen:The immediate validity of the determined weighting factors for predicting the change in objective function when the associated constraint changes is only given for infinitesimally small changes in the respective constraint. This is based on the following:
- Die Abschätzung der Änderung einer nichtlinearen Zielfunktion durch einen konstanten Term entspricht einer Lineari- - The estimation of the change of a nonlinear objective function by a constant term corresponds to a linear
sierung der Zielfunktion und kann deshalb nur in unmittelbarer Nähe des bestimmten Optimums gültig sein. - Eine Verbesserung des Optimums in einer bestimmten Richtung wird unter Umständen durch andere Nebenbedingungen einge- schränkt. Auch in diesem Fall wird eine erneute Bestimmung des Wichtungsfaktors erforderlich.target function and can therefore only be valid in the immediate vicinity of the specific optimum. - An improvement of the optimum in a certain direction may be restricted by other constraints. In this case too, the weighting factor must be determined again.
Im Folgenden wird anhand eines typischen Multiblend-Optimie- rungsproblems überprüft, inwiefern die erhaltenen Wichtungs- faktoren zur Vorhersage der Zielfunktionsänderung in Abhängigkeit der Änderung von Nebenbedingungen benutzt werden können.In the following, a typical multiblend optimization problem is used to check the extent to which the weighting factors obtained can be used to predict the change in objective function depending on the change in secondary conditions.
Das hierbei betrachtete Optimierungsproblem wurde anhand ei- nes realen Mengen- und Termingerüstes für Produkte und Edukte erstellt. Ebenso wurden die verwendeten Blendingmodelle nach realen Betriebsdaten kalibriert.The optimization problem considered here was created on the basis of a real quantity and schedule structure for products and starting materials. The blending models used were also calibrated according to real operating data.
Im Rahmen der folgenden Untersuchung wurde zunächst das Bei- spieloptimierungsproblem gelöst. Das so gefundene Optimum f*ait ist in den Figuren 7 - 10 durch die senkrechte Achse gekennzeichnet.The example optimization problem was first solved in the course of the following investigation. The optimum f * ait found in this way is identified in FIGS. 7-10 by the vertical axis.
Am gefundenen Optimum wurden die Wichtungsfaktoren C0i,j be- züglich ausgewählter Stromeigenschaften und des Volumenstroms des Reformats nach der oben beschriebenen Methode ermittelt.At the optimum found, the weighting factors C0i, j with respect to selected flow properties and the volume flow of the reformate were determined using the method described above.
Mithilfe der so erhaltenen Wichtungsfaktoren wurden nun neue optimale Werte der Zielfunktion f* nSu,geschätzt in Abhängigkeit der Veränderung einer Komponente eines Stromvektors ΔSi,j abgeschätzt:Using the weighting factors obtained in this way, new optimal values of the objective function f * nS u, estimated as a function of the change in a component of a current vector ΔSi, j, were estimated:
f neu, geschätzt ~ ^alt + "T^T- ' ΔSy - falt + GO ΔSj S αbi,jf new, estimated ~ ^ old + "T ^ T- 'ΔSy - f old + GO ΔSj S αb i, j
Diese so erhaltenen Werte wurden mit den Werten f* neu vergli- chen, die sich durch eine wirkliche Veränderung der Glei- chungsnebenbedingung um ΔS±,j und anschließende erneute Lösung des Optimierungsproblems mit der veränderten Nebenbedingung bei gleichzeitigem Konstanthalten aller anderen Nebenbedingungen ergab. Konnte das Optimierungsproblem durch die Veränderung einer Nebenbedingung nicht länger gelöst werden, erfolgte kein entsprechender Eintrag für f* neu in den Abbildungen.These values obtained in this way were compared with the values f * n eu, which result from a real change in the constraint by ΔS ± , j and then again solving the optimization problem with the changed constraint while keeping all other constraints constant. If the optimization problem could no longer be solved by changing a constraint, no corresponding entry was made for f * ne u in the figures.
Als zu untersuchende Komponenten eines Stromvektors wurden der Dampfdruck, RON, MON und der Volumenstrom des Reformats ausgewählt. Es fanden hierbei nichtlineare Blendingmodelle zur Bestimmung der betrachteten Stromeigenschaften der hergestellten Produkte Verwendung.The vapor pressure, RON, MON and the volume flow of the reformate were selected as components of a flow vector to be examined. Nonlinear blending models were used to determine the current properties of the manufactured products.
Um eine Vergleichbarkeit der einzelnen Optimierungsergebnisse trotz unterschiedlicher Größenordnungen der betrachteten Stromvektorkomponenten und zu den Nebenbedingungen gehörenden Lagrange-Faktoren zu gewährleisten, wurde der betrachtete Bereich der Stromvektoren für die Untersuchung auf Werte be- schränkt, bei denen die vorhergesagte Änderung der Zielfunktion nicht mehr als zehn Prozent des Ausgangswertes betrug.In order to ensure comparability of the individual optimization results despite different orders of magnitude of the current vector components under consideration and Lagrangian factors belonging to the constraints, the range of current vectors under consideration for the investigation was limited to values at which the predicted change in the target function did not exceed ten percent of the initial value.
In der Figur 7 erfolgt die Darstellung der abgeschätzten und ermittelten Werte der Zielfunktion um das Optimum f* aιt bei einer Veränderung des Dampfdruckes. Die abgeschätzten und ermittelten Werte für die Zielfunktion stimmen über einen weiten Bereich des Dampfdrucks überein.FIG. 7 shows the estimated and ascertained values of the target function around the optimum f * a ιt when the vapor pressure changes. The estimated and determined values for the target function agree over a wide range of vapor pressure.
In der Figur 8 ist die Änderung der Zielfunktion in Abhängig- keit einer Veränderung der Research Oktanzahl dargestellt.FIG. 8 shows the change in the objective function as a function of a change in the research octane number.
Hier stimmen die vorhergesagten Änderungen in einem engen Bereich um den Ausgangswert gut mit den wahren Änderungen überein, im Bereich höherer Oktanzahlen wird die Änderung jedoch unterschätzt. Bei einer starken Absenkung der Oktanzahl des Reformats auf etwa 94 ROZ kann keine Lösung für das Optimierungsproblems mehr erreicht werden. Auch für die in Figur 9 dargestellte Abhängigkeit des optimalen Zielfunktionswertes von der Motoroktanzahl gilt für den Großteil der Werte eine gute Übereinstimmung zwischen vorhergesagtem und wahrem Wert. Allerdings wird bei dieser Messrei- he ein Problem der nichtlinearen Optimierung deutlich:Here, the predicted changes in a narrow area around the initial value agree well with the true changes, but the change is underestimated in the area of higher octane numbers. If the octane number of the reformate is greatly reduced to approximately 94 RON, no solution to the optimization problem can be achieved. Also for the dependency of the optimal target function value on the number of engine octets shown in FIG. 9, a good agreement between the predicted and true value applies to the majority of the values. However, a problem of non-linear optimization becomes clear with this series of measurements:
Einer der Werte f* neu liegt deutlich über dem entsprechenden Wert von f* neu,geschätzt- Die rechts von diesem Wertepaar liegenden Punkte f*neu müssten mindestens den gleichen Zielfunktionswert aufweisen, da durch eine weitere Steigerung der Mo- toroktanzahl, für die durch Spezifikationen keine Obergrenze vorgegeben ist, keine Verschlechterung des optimalen Zielfunktionswertes entstehen dürfte. Offensichtlich wurde bei diesen Punkten aufgrund der Vorgabe ungeeigneter Startwerte lediglich ein lokales Optimum erreicht.One of the values f * n eu is significantly above the corresponding value of f * ne u, estimated- The points f * new to the right of this pair of values should have at least the same objective function value, since by a further increase in the number of motor octets for which no upper limit is specified by specifications, no deterioration of the optimal objective function value should arise. Obviously, only a local optimum was achieved at these points due to the specification of unsuitable starting values.
Ähnlich wie in der Figur 9 werden auch in der Figur 10 wiederum die Schwierigkeiten bei der nichtlinearen Programmierung deutlich. Während im Bereich erhöhter Volumenströme zwar eine gute Vorhersagegenauigkeit erreicht wird, liegen die op- timierten Werte im Bereich eines gegenüber dem Basisfall gesenkten Volumenstroms ausschließlich über den durch Abschätzung erhaltenen Werten. Weiterhin wird für diese Punkte zum Teil ein besserer Zielfunktionswert erreicht als im Bereich höherer Volumenströme. Da die obere Tankstandsgrenze für Re- format beim betrachteten Optimierungsproblem nicht limitierend war, ist auch dieses Verhalten wiederum auf ein lokales Optimum zurückzuführen, das vom Optimierungsalgorithmus aufgrund der vorgegebenen Startwerte gefunden wurde.Similar to FIG. 9, the difficulties in nonlinear programming become clear again in FIG. While a good forecast accuracy is achieved in the area of increased volume flows, the optimized values in the area of a volume flow that is lower than in the base case are exclusively above the values obtained by estimation. Furthermore, a better target function value is achieved for these points than in the area of higher volume flows. Since the upper tank level limit for reformate was not limiting for the optimization problem under consideration, this behavior is again due to a local optimum that was found by the optimization algorithm on the basis of the specified start values.
Zusammenfassend ist zu sagen, dass in allen betrachteten Fällen die Tendenz der Einwirkung von Änderungen der Nebenbedingungen auf die Zielfunktion richtig vorhergesagt wurde. In vielen Fällen wird für das jeweilige, wenn auch lokale Optimum, eine sehr gute Übereinstimmung erreicht. Die entwickelte Methode ist also grundsätzlich geeignet, um in einem engenIn summary, it can be said that in all the cases considered, the tendency of changes in the constraints to affect the objective function was correctly predicted. In many cases a very good agreement is reached for the respective, albeit local, optimum. The developed method is therefore basically suitable to work in a tight
Bereich um die jeweiligen Optima die Änderung der Zielfunktion vorherzusagen. Aufgrund dieses Ergebnisses ist die Ent- wicklung einer schrittweisen Koordinierungsstrategie für die betrachteten Optimierungsprobleme möglich.Area around which the respective optima predict the change in the objective function. Based on this result, the development of a step-by-step coordination strategy for the optimization problems under consideration.
Wie dargestellt wurde, lassen sich die Wichtungsfaktoren be- nutzen, um Änderungen des optimalen Zielfunktionswertes in Abhängigkeit der Änderungen von Stromvektoren vorherzusagen. Diese Informationen lassen sich nutzen, um gezielt die Fahrweise der dem Blending vorgeschalteten Anlagen so zu verändern, dass durch die so veränderten Eigenschaften und Mengen von Blendingkomponentenströmen im Gesamtsystem ein höherer Gewinn erzielt wird.As has been shown, the weighting factors can be used to predict changes in the optimal target function value depending on the changes in current vectors. This information can be used to specifically change the driving style of the systems upstream of the blending in such a way that the properties and quantities of blending component flows in the overall system that are changed in this way achieve a higher profit.
Im ersten Schritt erfolgt eine Vorgabe von Werten für die Stromvektoren des Reformats. Diese Stromvektoren sollten ei- ner möglichen Fahrweise des Reformers, beispielsweise der zum PlanungsZeitpunkt aktuellen Fahrweise, entsprechen.In the first step, values are specified for the current vectors of the reformate. These current vectors should correspond to a possible driving style of the reformer, for example the current driving style at the time of planning.
Im zweiten Schritt wird nun das jeweilige Multiblendoptimie- rungsproblem mit dem vorgegebenen Stromvektor für den Refor- matstrom gelöst. Neben der Bestimmung von optimalen Werten für die Optimierungsvariablen und dem Wert der Zielfunktion am Optimum erfolgt im Rahmen dieser Optimierung die Berechnung der Lagrange-Faktoren für alle Nebenbedingungen des Optimierungsproblems .In the second step, the respective multi-glare optimization problem is now solved with the specified current vector for the reformate current. In addition to the determination of optimal values for the optimization variables and the value of the target function at the optimum, this optimization also calculates the Lagrangian factors for all constraints of the optimization problem.
Mithilfe dieser auf die einzelnen Nebenbedingungen bezogenen Lagrange-Faktoren werden nun die Wichtungsfaktoren bezüglich der einzelnen Komponenten des Stromvektors des Reformats ermittelt.With the help of these Lagrangian factors related to the individual constraints, the weighting factors regarding the individual components of the current vector of the reformate are now determined.
Nun erfolgt die Lösung des separaten Reformeroptimierungsproblems. Hierbei soll der Vektor mit den Betriebsparametern des Reformers so verändert werden, dass eine möglichst hohe Steigerung des Gewinns des aus Reformer und Blender bestehen- dem Gesamtsystems gegenüber dem jetzigen Zustand erreicht wird. Hierbei werden folgende Sachverhalte betrachtet: - Änderungen des im Rahmen des Blendings erzielter Gewinns. Die Abschätzung erfolgt hierbei über die ermittelten Wichtungsfaktoren bezüglich einer Komponente des Reformatstrom- vektors;Now the separate reformer optimization problem is solved. Here, the vector with the operating parameters of the reformer is to be changed in such a way that the greatest possible increase in the profit of the overall system consisting of reformer and blender is achieved compared to the current state. The following issues are considered: - Changes in the profit made from blending. The estimation is carried out using the weighting factors determined with regard to a component of the reformate current vector;
- Änderung der Betriebskosten des Reformers, die durch eine veränderte Betriebsweise erzeugt wurden;- change in the operating costs of the reformer caused by a change in the way of operating;
- Änderungen der Erlöse, die durch die Veränderung von im Reformer hergestellten, verkaufbaren Zwischenprodukten entstehen.- Changes in revenues that result from the change in sellable intermediate products manufactured in the reformer.
Durch Zusammenfassung der zum Stromvektor gehörigen Wichtungsfaktoren erhält man die Zielfunktion des Reformeroptimierungsproblems .The target function of the reformer optimization problem is obtained by summarizing the weighting factors belonging to the current vector.
max = ® Ref ' l §Ref (FRef,neu j "~ §Ref
Figure imgf000029_0001
J
max = ® Ref 'l §Ref (FRef, new j " ~ §Ref
Figure imgf000029_0001
J
~ [ ^Ref γ" Re. ,neu j ~ ^ ef fRef.alt j J~ [^ Ref γ " Re., New j ~ ^ ef fRef.alt j J
+ l ^ Ref V"Ref ,neu / ~ ^ Ref , V Ref ,alt J + l ^ Ref V " Ref, new / ~ ^ Ref, V Ref, old J
Nebenbedingungen des hier zu lösenden Optimierungsproblems sind die Mengen und Eigenschaften der in das System eingehenden Ströme, obere und untere Mengenbeschränkungen für Zwi- schenprodukte, Spezifikationen und Preise von Zwischenprodukten, das Reformermodell und Grenzen für Schrittweiten.Additional conditions of the optimization problem to be solved here are the quantities and properties of the flows entering the system, upper and lower quantity restrictions for intermediate products, specifications and prices of intermediate products, the reformer model and limits for step sizes.
Das Reformermodell stellt hierbei den Zusammenhang zwischen den Betriebsparametervektoren und dem Stromvektor des Refor- ats her. Weiterhin werden durch das Modell auch die Stromvektoren der Zwischenprodukte und die Betriebskosten ermittelt.The reformer model establishes the connection between the operating parameter vectors and the current vector of the reformate. Furthermore, the model also determines the electricity vectors of the intermediate products and the operating costs.
Eine besondere Bedeutung haben die Nebenbedingungen zur Be- grenzung von Schrittweiten zwischen altem und neuem Satz von Betriebsparametern einzelner Iterationsschritte. Wie bereits angesprochen ist die Gültigkeit der Vorhersage von Zielfunktionsänderungen auf einen engen Bereich um das jeweilige Optimum beschränkt. Um diesen Bereich nicht zu verlassen, sollten die Änderungen des neuen Betriebszustandes gegenüber dem alten Zustand begrenzt werden, um Konvergenzprobleme bei der iterativen Lösung der beiden Optimierungsprobleme zu vermeiden. Mögliche Strategien zur Festlegung der Schrittweiten sind:The secondary conditions for limiting step sizes between the old and new set of operating parameters of individual iteration steps are of particular importance. As already mentioned, the validity of the prediction of objective function changes is limited to a narrow range around the respective optimum. In order not to leave this area, the changes in the new operating state compared to the old state should be limited in order to avoid convergence problems in the iterative solution of the two optimization problems. Possible strategies for determining the step sizes are:
- eine Beschränkung der absoluten Änderung von Komponenten der Prozessgrößenvektoren von neuem zu altem Zustand:- a restriction of the absolute change of components of the process variable vectors from new to old state:
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0001
Hierbei gibt der Wert Si eine Obergrenze für die Änderung eines Betriebsparameters Pneu,ι des Reformers gegenüber dem vorherigen Iterationsschritt an.Here, the value Si specifies an upper limit for the change in an operating parameter P ne u, ι of the reformer compared to the previous iteration step.
- eine Beschränkung der absoluten Änderung von Stromvektorkomponenten von neuem zu altem Zustand:- a restriction of the absolute change of current vector components from new to old state:
Figure imgf000030_0002
Figure imgf000030_0002
Hierbei gibt der Wert ει,j eine obere Grenze für die Änderung einer Komponente eines Stromvektors gegenüber dem vorherigen Iterationsschritt anThe value ει, j specifies an upper limit for the change in a component of a current vector compared to the previous iteration step
eine Beschränkung der vorhergesagten Änderung der Zielfunktion durch Änderung einzelner Stromvektorkomponenten:a limitation of the predicted change in the objective function by changing individual current vector components:
Figure imgf000030_0003
Figure imgf000030_0003
Der Parameter ε ist hierbei eine vom Benutzer zu definierende Schranke für die Obergrenze der durch die Änderung der Stromvektorkomponente erzeugten Zielfunktionsänderung. Bei den ersten beiden Vorgehensweisen wird vorausgesetzt, dass eine ausreichende Vorhersagegenauigkeit der Wichtungsfaktoren in einem bestimmten, absoluten Bereich von Stromvektor- bzw. Prozessgrößenvektorkomponenten um das ermittelte Optimum gegeben ist. Im dritten Fall wird dagegen davon ausgegangen, dass die Genauigkeit der Abschätzung mithilfe von Wichtungsfaktoren von der Änderung der Zielfunktion abhängt.The parameter ε is a user-definable barrier for the upper limit of the change in target function generated by the change in the current vector component. The first two procedures assume that there is sufficient prediction accuracy of the weighting factors in a certain, absolute range of current vector or process variable vector components around the optimum determined. In the third case, on the other hand, it is assumed that the accuracy of the estimate using weighting factors depends on the change in the objective function.
Weiterhin werden im Gegensatz zu den ersten beiden Vorgehens- weisen bei der letzten dargestellten Vorgehensweise die zu den Stromvektorkomponenten gehörenden Wichtungsfaktoren berücksichtigt.Furthermore, in contrast to the first two procedures, the weighting factors belonging to the current vector components are taken into account in the last procedure shown.
Zum Teil nehmen Wichtungsfaktoren für Stromvektorkomponenten sehr hohe Werte an. Diese Werte sind meist nur in einem äußerst engen Bereich um das jeweilige Optimum gültig. Durch eine Beschränkung der Schrittweite mit Nebenbedingungen wird die zulässige Schrittweite für Stromvektorkomponenten mit hohen Wichtungsfaktoren im Vergleich zur Schrittweite für ande- re Stromvektorkomponenten stärker eingeschränkt.In some cases, weighting factors for current vector components assume very high values. These values are usually only valid in an extremely narrow range around the respective optimum. By restricting the step size with constraints, the permissible step size for current vector components with high weighting factors is more restricted than the step size for other current vector components.
Die Qualität der einzelnen Strategien sowie die Weite der jeweils verwendeten Schritte ist noch durch Optimierungsrechnungen zu überprüfen. Eventuell kann sich auch eine Kombina- tion einzelner Strategien als wirkungsvoll erweisen.The quality of the individual strategies and the breadth of the steps used must still be checked by means of optimization calculations. A combination of individual strategies may also prove to be effective.
Im Folgenden wird nun überprüft, ob das Abbruchkriterium für die Optimierung erfüllt worden ist. Mögliche Abbruchkriterien sind beispielsweise: - ein Überschreiten einer maximalen Anzahl Iterationsschritten,In the following it is checked whether the termination criterion for the optimization has been met. Possible termination criteria are, for example: exceeding a maximum number of iteration steps,
- ein Überschreiten einer maximalen Anzahl von Iterationsschritten mit keiner oder nur einer bestimmten marginalen Verbesserung oder - ein Unterschreiten einer minimalen Veränderung von Stromvektoren zwischen zwei Iterationsschritten. Ist das Abbruchkriterium nicht erfüllt, werden die aus der Lösung des Reformeroptimierungsproblems resultierenden, verbesserten Stromvektoren als neue Stromvektoren für das Multi- blendoptimierungsproble vorgegebe .- exceeding a maximum number of iteration steps with no or only a certain marginal improvement or - falling below a minimal change in current vectors between two iteration steps. If the termination criterion is not met, the improved current vectors resulting from the solution of the reformer optimization problem are specified as new current vectors for the multi-glare optimization problem.
Dann erfolgt eine erneute Lösung des Multiblendoptimierungs- proble s und anschließend des Reformeroptimierungsproblems bis zur Erfüllung des Optimierungskriteriums. Then the multiblend optimization problem is solved again and then the reformer optimization problem until the optimization criterion is met.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem petrochemischen Industriekomplex vorgese- henen Anlagen, wobei1. A method of controlling the operation of the facilities provided in a refinery or a petrochemical industrial complex, wherein
- in einer Planungsebene grobe Vorgaben für benötigte Ausgangsmaterialien und zu produzierende Produktmengen ermittelt werden,- rough specifications for the required raw materials and product quantities to be produced are determined in one planning level,
- die in der Planungsebene ermittelten groben Vorgaben in ei- ner Scheduling-Ebene in Daten umgesetzt werden, die zeitlichen Verläufen von Führungsgroßen entsprechen,- The rough specifications determined in the planning level are converted in a scheduling level into data that correspond to the temporal courses of management figures,
- die in der Scheduling-Ebene ermittelten Daten als Führungsgrößen den in den Anlagen vorgesehenen Steuer- und Regeleinheiten zugeführt werden und - die Steuer- und Regeleinheiten der Anlagen jeweils unter Berücksichtigung der Führungsgroßen Steuergrößen für die jeweilige Anlage generieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass- The data determined in the scheduling level are supplied as control variables to the control and regulating units provided in the systems and - The control and regulating units of the systems in each case generate the control variables for the respective system, taking into account the control parameters, so that
- zur Erzeugung der in der Scheduling-Ebene generierten Daten eine Dekomposition eines Ausrustungssystems in mindestens zwei Einzelsysteme mit jeweils mindestens einer für eine numerische Optimierung geeigneten Variablen vorgenommen wird,- To generate the data generated in the scheduling level, an equipment system is decomposed into at least two individual systems, each with at least one variable suitable for numerical optimization,
- eine Optimierung der Variablen eines der Einzelsysteme er- folgt und- The variables of one of the individual systems are optimized and
- bei dieser Optimierung ermittelte Faktoren zum Zwecke einer Koordinierung bei der Optimierung der Variablen im anderen Einzelsystem verwendet werden.- Factors determined during this optimization are used for the purpose of coordination when optimizing the variables in the other individual system.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bezüglich jedes Einzelsystems eine Zielfunktion vorgegeben wird und die Zielfunktion im Rahmen des Optimierungsvorganges durch die im jeweils anderen Einzelsystem ermittelten Fakto- ren verändert wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a target function is specified with respect to each individual system and the target function is changed as part of the optimization process by the factors determined in the respective other individual system.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zielfunktion in Abhängigkeit von Mengen und Eigenschaften fließender Stoffströme verändert wird.3. The method of claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the target function is changed depending on the amounts and properties of flowing material flows.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Optimierung einer Variablen unter Verwendung eines Iterationsvorganges erfolgt.4. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the optimization of a variable takes place using an iteration process.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Rahmen des Iterationsvorganges eine Überprüfung erfolgt, ob die jeweils ermittelte Variable ein Abbruchkriterium er- füllt.5. The method as claimed in claim 4, so that a check is carried out as part of the iteration process as to whether the variable determined in each case fulfills an abort criterion.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zu Beginn eines Optimierungsvorganges Startwerte für die zu optimierenden Variablen vorgegeben werden.6. The method as claimed in one of the preceding claims, in that starting values for the variables to be optimized are specified at the beginning of an optimization process.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dekomposition eine horizontale Dekomposition und die Op- timierung der Variablen der Einzelsysteme eine horizontale Koordinierung ist.7. The method according to any one of the preceding claims, that the decomposition is a horizontal decomposition and the optimization of the variables of the individual systems is a horizontal coordination.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Scheduling-Ebene in zwei Unterebenen aufgeteilt wird, von denen eine eine Langzeit-Scheduling-Ebene und die andere eine Kurzzeit-Scheduling-Ebene ist. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the scheduling level is divided into two sub-levels, one of which is a long-term scheduling level and the other a short-term scheduling level.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine vertikale Koordinierung vorgenommen wird, bei welcher eine Ebene mit mindestens einer weiteren Ebene verknüpft wird.9. The method according to any one of the preceding claims, that a vertical coordination is carried out in which a level is linked to at least one further level.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die vertikale Koordinierung durch eine Vorgabe von Ergebnis- sen aus der Optimierung einer jeweils übergeordneten Ebene als Nebenbedingungen für das Optimierungsproblem der untergeordneten Ebene oder durch eine Benutzung der Zielfunktion einer jeweils untergeordneten Ebene, um die auf der jeweils o- beren Ebene verfolgte Zielsetzung auf der unteren Ebene zu berücksichtigen, vorgenommen wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the vertical coordination by specifying results from the optimization of a respective superordinate level as ancillary conditions for the optimization problem of the subordinate level or by using the objective function of a subordinate level in order to achieve the to take account of the objective pursued at the upper level at the lower level.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass beim Optimierungsvorgang qualitativ hochwertige Prozessmodel- le verwendet werden, die einer Modellierung von Produkteigenschaften entsprechen.11. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that high-quality process models are used in the optimization process, which correspond to a modeling of product properties.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine nichtlineare Modellierung vorgenommen wird.12. The method according to claim 11, so that a non-linear modeling is carried out.
13. Werkzeug zur Steuerung der Arbeitsweise der in einer Raffinerie oder einem petrochemischen Industriekomplex vorgesehenen Anlagen, wobei zur Erzeugung der in der Scheduling- Ebene generierten Daten eine Dekomposition eines Ausrüstungs- systems in mindestens zwei Einzelsysteme mit jeweils mindestens einer für eine numerische Optimierung geeigneten Variablen vorgenommen wird, welches Werkzeug Mittel zur Optimierung der Variablen eines der Einzelsysteme und zu einer Verwendung von bei dieser Optimierung ermittelten Faktoren zum Zwecke einer Koordinierung bei der Optimierung der Variablen im anderen Einzelsystem aufweist. 13. Tool for controlling the mode of operation of the plants provided in a refinery or a petrochemical industrial complex, with an equipment system being decomposed into at least two individual systems, each with at least one variable suitable for numerical optimization, in order to generate the data generated in the scheduling level Which tool has means for optimizing the variables of one of the individual systems and for using factors determined in this optimization for the purpose of coordinating when optimizing the variables in the other individual system.
14. Werkzeug nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel aufweist, die bezüglich jedes Einzelsystems zur Vorgabe einer Zielfunktion und zur Veränderung der Zielfunk- tion im Rahmen des Optimierungsvorganges durch die vom jeweils anderen Einzelsystem ermittelten Faktoren vorgesehen sind.14. Tool according to claim 13, and that it has means that are provided with respect to each individual system for specifying a target function and for changing the target function in the course of the optimization process by means of the factors determined by the respective other individual system.
15. Werkzeug nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel zur Veränderung der Zielfunktion in Abhängigkeit von Mengen und Eigenschaften fließender Stoffströme aufweist.15. Tool according to claim 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it has means for changing the target function depending on the quantities and properties of flowing material flows.
16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 - 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel zur Optimierung einer Variablen unter Verwendung eines Iterationsvorganges aufweist.16. Tool according to one of claims 13 - 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it has means for optimizing a variable using an iteration process.
17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 - 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel zur Durchführung einer horizontalen Dekomposition und einer horizontalen Koordinierung aufweist.17. Tool according to one of claims 13 - 16, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that it has means for performing a horizontal decomposition and a horizontal coordination.
18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 - 17, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel zur Durchführung einer vertikalen Koordinierung aufweist.18. Tool according to one of claims 13 - 17, that it also means that it has means for performing vertical coordination.
19. Werkzeug nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Mittel zur vertikalen Koordinierung durch eine Vorgabe von Ergebnissen aus der Optimierung einer jeweils übergeordneten Ebene als Nebenbedingung für das Optimierungsproblem der untergeordneten Ebene oder durch eine Benutzung der Zielfunkti- on einer jeweils untergeordneten Ebene, um die auf der jeweils oberen Ebene verfolgte Zielsetzung auf der unteren ebene zu berücksichtigen, aufweist. 19. Tool according to claim 18, characterized in that it has means for vertical coordination by specifying results from the optimization of a respective higher level as a secondary condition for the optimization problem of the lower level or by using the target function of a respective lower level in order to to pursue the objective pursued at the upper level at the lower level.
20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13 - 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es Daten aufweist, welche einer Modellierung von Produkteigenschaften entsprechen.20. Tool according to one of claims 13 - 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it has data which correspond to a modeling of product properties.
21. Werkzeug nach Anspruch 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Modelle nichtlinear sind. 21. Tool according to claim 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the models are non-linear.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113110060A (en) * 2021-04-29 2021-07-13 中海石油炼化有限责任公司 Real-time optimization method of reforming device
US11774924B2 (en) * 2020-12-03 2023-10-03 Aspentech Corporation Method and system for process schedule reconciliation using algebraic model optimization

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500606B1 (en) * 2004-08-09 2009-02-15 Omv Refining & Marketing Gmbh METHOD FOR OPTIMIZING PROCEDURAL RUNS
US10026046B2 (en) 2011-05-20 2018-07-17 Aspen Technology, Inc. Rundown blending optimization apparatus and method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19637917C2 (en) * 1996-09-17 1998-12-10 Siemens Ag Method and device for designing or controlling the process flow of a plant in the raw materials industry

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BALLINTIJN: "Optimization in refinery scheduling: modeling and solution", OPTIMIZATION IN INDUSTRY, 1993, pages 191 - 199, XP009025565 *
BIREWAR DEEPAK B ET AL: "Simultaneous production planning and scheduling in multiproduct batch plants", IND ENG CHEM RES;INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH APR 1990, vol. 29, no. 4, April 1990 (1990-04-01), pages 570 - 580, XP002270011 *
COXHEAD: "Integrated planning and scheduling systems for the refining industry", OPTIMIZATION IN INDUSTRY, 1994, pages 185 - 199, XP009025564 *
CRAMA, POCHET, WERA: "A discussion of production planning approaches in the process industry", CORE DISCUSSION PAPER, September 2001 (2001-09-01), pages 1 - 36, XP002270012, Retrieved from the Internet <URL:http://www.sig.egss.ulg.ac.be/rogp/Crama/Publications/Papers%5CSurveyprocessFinal.PDF> [retrieved on 20040212] *
JOLY M ET AL: "Planning and scheduling for petroleum refineries using mathematical programming", BRAZIL J CHEM ENG;BRAZILIAN JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING APRIL/JUNE 2002, vol. 19, no. 2, April 2002 (2002-04-01), pages 207 - 228, XP002270010 *
SAHINIDIS, GROSSMANN: "Reformulation of the multiperiod milp model for capacity expansion of chemical processes", OPERATIONS RESEARCH, vol. 40, no. 1, 1992, pages 127 - 143, XP009025581 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11774924B2 (en) * 2020-12-03 2023-10-03 Aspentech Corporation Method and system for process schedule reconciliation using algebraic model optimization
CN113110060A (en) * 2021-04-29 2021-07-13 中海石油炼化有限责任公司 Real-time optimization method of reforming device
CN113110060B (en) * 2021-04-29 2023-01-06 中海石油炼化有限责任公司 Real-time optimization method of reforming device

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122 Ep: pct application non-entry in european phase