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.