Характеристика объекта управления нефтеперерабатывающего производства
Для современного НПЗ характерно большое количество технологических установок основного производства, емкостей для хранения сырья, промежуточных и товарных продуктов, а также множеством разнообразных по своим задачам обслуживающихцехов и служб. Функционирование технологических процессов - элементов предприятия как системы сопровождается выполнением множества разнообразных хозяйственных операций, которые должны быть увязаны с основной производственной деятельностью предприятия. Нефтеперерабатывающее предприятие, как объект управления, характеризуется не только большим количеством элементов, составляющим его, но и многообразием функций, выполняемых этими элементами.
Большинство технологических процессов НПЗ характеризуется непрерывностью технологических операций, начиная от поступления нефти и кончая выпуском товарных продуктов (бензинов, масел и др.). Установки связаны между собой сложной технологической схемой, имеющей много замкнутых материальных потоков и характеризующейся высокой связанностью и взаимной обусловленностью при функционированииразличных звеньев.
Рассмотрим основные черты и характеристики предприятия с непрерывным характером производства как объекта управления.
Рассматриваемы НПЗ является заводом топливного профиля и включает около
двух десятков установок, среди которых крупнотоннажные установки первичной переработки нефти, каталитического и термического крекинга, каталитического реформинга, замедленного коксования, сернокислотного алкилирования, товарно-сырьевое хозяйство, а также объекты общезаводского хозяйства.
Основными процессами переработки являются электрообессоливание нефти, обеспечивающее снижение содержания хлористых солей в сырой нефти; первичная перегонка нефти, обеспечивающая получение дистиллятов светлых нефтепродуктов; вторичная перегонка, обеспечивающая стабилизацию и получение стабильного бензина; каталитический крекинг; сероочистка газов термического и каталитического крекинга; выщелачивание авиационного керосина; алкилирование изобутана; коксование гудрона; полимеризация бутан-бутиленовой фракции.
На рис. 10.1 представлена технологическая схема основного производства НПЗ. По структуре предприятия представляет совокупность технологических установок, взаимосвязанных последовательностью стадий переработки нефтяного сырья. Все технологические потоки начинаются с процессов подготовки и первичной переработки, нефти, продукция которой поступает на последующие стадии для получения различных основных продуктов.
Сырьем являются нефти с различных месторождений.
Основными продуктами, вырабатываемыми на предприятии являются: автомобильные бензины А-72, А-76, АМ-93, авиационные бензины E-I00/130 и Б-95/130, дизельное топливо, керосин авиационный, кокс нефтяной, кокс электродный и др.
Рис. 10.1 Технологическая схема основного производства НПЗ.
Первичная переработка нефти осуществляется на электрообессоливающих установках ЭЛОУ (уст. 15, 16).
Продуктами переработки нефти на данных установках являются бензиновые, керосиновые и дизельные фракции, вакуумный отгон для крекинга и гудрон для коксования.
Для производства высокооктанового компонента автобензина используются установки каталитического крекинга (уст. 31, 32).
Сырьем для них является вакуумный отгон вырабатываемой на установках 15, 16 и вакуумном блоке (уст.42).
На установках, кроме высокооктанового компонента автобензина, вырабатывается каталитическая флегма, топливный газ и головка стабилизации, которая направляется на газофракционную установку ГФУ ( уст. 34 ), где разделяется на пропан-пропиленовую, бутан-бутиленовую и пентан-амиленовую фракции. Бутан-бутиленовая фракция (уст. 34) подается в качестве сырья на установку полимеризации (уст. 35), где производится полимерная фракция, полимердистиллят и широкая фракция сжиженных газов.
Установка сернокислотного алкилирования (уст. 22) предназначена для производства изооктана технического - компонента авиабензинов Б-ЮО/130, Б-95/130 и автобензина АМ-93. Сырьем для установки алкилирования служит ББФ подаваемый с установок каталитического кретинга и бутан-изобаровая фракция со стороны.
Установка каталитического риформинга 17 предназначена для переработки низкооктанового прямогонного бензина (после предварительной очистки на установках 15(0Ч) и 16(0Ч)) с целью получения высокооктанового бензина, идущего на производство автобензина.
Установки 41, 43 коксования предназначены для производства нефтяного и электродного кокса. Кроме кокса на установках вырабатывается флегма, компонент автобензина и жирный газ.
На установке 42 осуществляется процесс термического крекинга с целью получения крекинг-бензина, используемого при приготовлении автобензинов. Сырьем для установки служит тяжелая флегма с установок каталитического крекинга 31,32 и коксования 41, 43.
В цехе компаундирования производится приготовление авиационных бензинов B-95/130, Б-100/130 и автомобильных бензинов А-72, А-76, АИ-93.
Для крупного нефтеперерабатывающего производства, характерны следующие особенности функционирования: непрерывная подача сырья и полупродуктов на установки; многообразие сортов нефти, отличающихся качественными показателями; возможность варьирования технологических коэффициентов в некоторых пределах, позволяющая получать различные ассортиментные наборы продукции при использовании одного и того же сырья; наличие параметрической взаимосвязи между варьируемыми способами производства; непрерывное изменение количественных и качественных показателей материальных потоков на различных стадиях переработки; возможность варьирования мощностью технологических установок.
Существует также целый ряд возмущающих факторов, приводящих к достаточно частой смене ситуаций на входе и выходе НПЗ. Можно условно разделить эти факторы на внешние и внутренние.
К внешним возмущающим относятся следующие факторы. Нарушение графиков поставки сырьевых ресурсов в количественном и качественном отношении. Нарушение графиков отгрузки товарной продукции. Корректировка плановых заданий на выпуск товарной продукции определенной номенклатуры со стороны вышестоящих организаций и ряд других факторов.
Ко внутренним возмущающим относятся следующие факторы: незапланированный вывод на ремонт и ввод в действие технологических установок; случайный характер условий реализации технологических процессов; случайные изменения количества и качества полупродуктов, получаемых на определенной стадии и направляемых на дальнейшую переработку на следующую стадию.
Анализ технологической схемы показал, что НПЗ является сложным объектом, который характеризуется следующими свойствами:: многообразием функционирования;большим количеством технологических объектов, находящихся в тесной взаимосвязи; потреблением многих видов энергоресурсов и материалов на технологические нужды; частыми изменениями производственной обстановки под действием внешних факторов и внутренних условий; сложными зависимостями между параметрами отбора и качества; большим количеством обрабатывающей информации о состоянии технологических объектов.
Технология плановых расчетов.
Рассмотрим основные методологические положения и планово-экономические показатели, определяющие технологический процесс расчета производственной программы НПЗ.
Производственная программа - это план переработки нефтяного сырья и выпуска нефтепродуктов. В производственной программе должна найти свое место полная увязка работ технологических установок, в совокупности представляющих производственный комплекс. Производственная программа технологической установки в технико-экономических координатах определяется:
- производственной мощностью;
-нормативами использования нефтесырья и полуфабрикатов (коэффициенты расхода);
- нормативами выхода продуктов (коэффициенты отбора).
Поскольку в конкретном плановом периоде производственная мощность зависит от величины простоя в ремонтах, плановые расчеты начинаются с построения плана-графика ремонтов всех технологических установок. Его составляют в отделе главного механика, исходя из ремонтных нормативов и на основании данных технологических цехов. При распределении ремонтов на протяжении планового года учитываются связи установок по взаимным поставкам полуфабрикатов, целесообразная очередность вывода на ремонт одноименных технологических установок для обеспечения выполнения производства по предприятию в целом, а также исключения пиковых нагрузок ремонтного персонала.
Расходные коэффициенты и коэффициенты отбора устанавливаются в отделе главного технолога и в ряде случаев могут варьироваться в допустимых пределах. Работу всех технологических установок увязывают путем составления материального баланса основного производства в целом. Необходимость в нем обусловлена сложностью внутренних связей на предприятии: одни и те же виды сырья или полуфабрикатов требуются различным цехам или служат для приготовления различных нефтепродуктов. При помощи баланса сопоставляют ресурсы и потребности и путем внесения корректив в расчеты производства по технологическим установкам и в план смешения, устраняют возможные неувязки.
В условиях отсутствия однозначной официальной методики составления плана производства, целесообразно рассмотреть практику планово-экономических расчетов по разработке производственной программы конкретного предприятия и на этой основе разработать методику с целью ее дальнейшей автоматизации. Исследование существующей на предприятии технологии плановых расчетов осуществлялось путем опроса работников планово-экономического отдела.
Результаты исследования позволили определить содержательное описание указанной технологии. Прежде всего необходимо отметить, что расчетная схема опирается на следующие особенности: наличие буферных резервуаров с запасами нефтепродуктов, позволяет вести расчет независимо для отдельных участков технологической схемы, включающих в себя, как правило одну-две и реже три установки; все потоки нефтепродуктов делятся на лимитированные и свободные; способ обеспечения баланса осуществляется в каждом конкретном случав, исходя из особенностей соответствующих установок и потоков.
Последовательность расчетов производственной программы в значительной степени определяется структурой технологических связей.
Как описано выше, технологическая схема исследуемого НПЗ имеет многостадийную последовательно-параллельную структуру без рециклов, что предопределяет характер алгоритма плановых расчетов.
Расчет состоит из двух взаимосвязанных этапов:
- расчета производственной программы основного производства;
- расчет производственной программы производства готовой продукции.
Исходной информацией к расчету производственной программы основного производства являются:
- график планово-предупредительных ремонтов технологических установок (ТУ), поступающей из отдела главного механика;
- нормативы для величин потерь, суточных производительностей, расходных коэффициентов отбора в форме установленных значений, либо пределов изменения, поступающие их отдела главного технолога;
- директивные задания на нефтесырье, полуфабрикаты, готовую продукцию, а также проценты отбора светлых, поступающие из верхнего уровня управления.
Расчеты производственной программы НПЗ относятся только к числу самых важных, определяющих все остальные планово – экономические расчеты, но и в сущности являются и самыми сложными расчетами, какие приходятся выполнять экономисту предприятия, ибо никакая другая работа не требует учета такого большого количества связанных друг с другом и разноречиво действующих факторов.
Анализ процесса расчета производственной программы позволяет вывести следующие принципы:
- расчет производственной программы представляет собой сложный многостадийный итеративный вычислительный процесс;
- на каждой стадии вычисляется система отношений, представляющих различные виды ограничений определяющих производство (уравнения материального баланса и суммы светлых, лимиты на входные и выходные потоки установок);
- разрешимость системы отношений обеспечивается интеллектуальной поддержкой, выражающейся в установке определенным параметрам производственной программы номинальных значений, исходя из предпочтений, опыта и интуиции планового работника;
- в случав возникновения неувязок из-за несовместности стадийных ограничений, а также независимого рассмотрения стадий и этапов вычислительного процесса осуществляются итеративные процессы согласования путем изменения значений параметров производственного процесса (производительностей, расходных коэффициентов и коэффициентов отбора) в допустимых пределах;
- процессы согласования в значительной степени определяются ненормируемыми соображениями, опытом и интуицией планового работника, вследствие чего носят трудноформализуемый характер.
Таким образом, рассматриваемая задача относится к классу плохо структурируемых проблем со сложными синтетическим характером, содержащим рутинную и интеллектуальную составляющими.