книги из ГПНТБ / Егоров В.И. Экономика нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности учебник

Вторичные процессы, предусматриваемые в технологической схеме таких заводов, направлены в основном на улучшение ка­ чества продукции или на выработку продукции, пользующейся преимущественным спросом в экономическом районе (дизельное топливо, электродный кокс).

Ассортимент вырабатываемой продукции по районам пред­ определяется двумя факторами: структурой потребности в про­ дукции и качеством нефти. Так, при переработке малосернистых нефтей необходимо предусматривать производство кокса, тем самым сокращая ресурсы котельного топлива. Нефти с большим потенциальным содержанием качественных масляных фракций следует направлять на производство масел. При большой по­ требности экономического района в дизельном топливе в схеме заводов значительное место займет процесс гидрокрекинга, не­ смотря на то что ресурсы котельного топлива при этом могут сократиться.

При составлении плана производства большое внимание должно быть обращено на разработку мероприятий по повыше­ нию качества продукции. С этой целью в схемах нефтеперераба­ тывающих заводов предусматриваются специальные процессы, разрабатываются мероприятия для максимальной интенсифика­ ции процессов, обеспечивающих выпуск высококачественной продукции. Для повышения качества нефтехимической продук­ ции в планах предусматриваются мероприятия, обеспечивающие увеличение доли прогрессивных полимерных материалов, син­ тетических волокон, высококачественных каучуков в общем их выпуске и др.

Для обеспечения сырьем нефтехимической промышленности в планах производства на нефтеперерабатывающих заводах предусматривается максимальный отбор и сбор газовых ресур­ сов. При этом производится разработка постадийного баланса газов. Поскольку сырье и технологические процессы в нефтехи­ мии широко взаимозаменяемы, дополнительно составляются межпродуктовые балансы.

При составлении планов особое внимание уделяется разра­ ботке и использованию новейших достижений науки и техники, передового опыта. В этом разделе даются задания по решению основных научно-технических проблем; освоению новых видов промышленной продукции (первые промышленные серии); внед­ рению передовой технологии, автоматизации и механизации производства; созданию автоматизированных систем управления.

Для выбора наиболее перспективных направлений техниче­ ского прогресса и эффективных путей развития отрасли долж­ ны составляться научно-технические прогнозы на перспективный период (1 0 лет и более) на основе глубокого анализа тенденций развития науки и техники и закономерностей экономического и социального развития. Разработка этого раздела должна предшествовать составлению плана производства, так как на его

160

развитии экономики и своевременное выявление и устранение узких мест в развитии народного хозяйства.

Современные масштабы и темпы развития народного хозяй­ ства выдвигают проблемы, решение которых требует глубокого экономического анализа, широкого внедрения в практику плани­ рования математических методов и современной вычислительной техники. Программа КПСС поставила задачу обеспечить широ­ кое применение кибернетики, электронных счетно-решающих и управляющих устройств не только в производстве и проектно­ конструкторских организациях, но и в системе плановых расче­ тов, сфере управления, учета и статистики. В связи с этим в каждой отрасли промышленности необходимо выработать про­ граммы для быстродействующей счетной техники, построить четкие экономико-математические модели, позволяющие переве­ сти на язык вычислительной техники представления о коли­ чественной стороне закономерностей, свойственных социалисти­ ческой экономике на отдельных этапах ее развития.

Современные достижения математических, технических, эко­ номических наук и особенно кибернетики позволяют с успехом решать такие важные и сложные практические и теоретические задачи, как непрерывность и оптимальность планирования, со­ четание плановых начал с принципами саморегулирования и самоорганизации. В настоящее время в Советском Союзе и за рубежом интенсивно разрабатываются математические методы специально для народнохозяйственного и производственного планирования, создается теория плановых расчетов, в основе которой лежит совместное использование трех методов: балан­ сового, метода моделирования народнохозяйственных процессов и метода выбора оптимального варианта программ.

Народнохозяйственные модели основаны на системе матема­ тических уравнений и неравенств, которые в совокупности соз­ дают возможность выбора оптимального варианта программы или плана. Оптимальный же вариант плана позволяет, исходя из конкретных условий, достигнуть определенного экономиче­ ского эффекта, заданного программой, — минимальной себестои­ мости продукции, минимума капитальных вложений, максималь-' ной прибыли, минимума перевозок и т. д.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышлен­ ность относится к числу отраслей, где математические методы стали использоваться значительно раньше, чем в других отрас­ лях. Основу этих методов составило линейное программирова­ ние. В настоящее время ЦЭМИ АН СССР совместно с отрас­ левыми институтами разработали следующие модели:

1. Модель оптимального смешения нефтепродуктов, в основ­ ном автомобильных бензинов, характеризующихся многоком­ понентным составом*.

2. Модель оптимальной производственной программы нефте­ перерабатывающего завода *.

162

3.Матричная модель техпромфинплана предприятия*.

4.Модель оптимальной технологической схемы проектируе­ мых и реконструируемых нефтеперерабатывающих предприятий.

5.Модель оптимального распределения нефтей по нефтепе­ рерабатывающим заводам.

6 . Модель оптимального баланса пиролизного сырья.

7. Модель перспективного и текущего отраслевого планиро­ вания нефтеперерабатывающей промышленности.

8 . Модель развития и размещения нефтехимических произ­ водств и другие.

Все эти модели носят экстремальный характер, т. е. в зада­ чу входит расчет обеспечения максимума (минимума) конечного результата, называемого целевой функцией. В качестве целевой функции принимается максимум прибыли или народнохозяйст­ венного эффекта в моделях 1, 2 иногда 4 и 7; минимум приве­ денных затрат в моделях 4, 6 , 7 и 8 . Помимо указанных пока­ зателей в качестве целевой функции может использоваться ми­ нимум текущих затрат, максимум вырабатываемой продукции

и др.

Модели имеют статический, приближенный характер, так как допускают усреднение реальных условий и предполагают, что большинство качественных характеристик продуктов обладает свойством аддитивности. Это означает, что качественная харак­ теристика готового продукта является средневзвешенной из со­ ответствующих качественных характеристик компонентов.

Рассмотрим некоторые из указанных моделей. Наиболее простыми из них являются модели, оптимального смешения неф­ тепродуктов и оптимальной производственной программы. Это первые модели, которые были разработаны и внедряются на предприятиях. Но их рассмотрение является предметом курса «Организация и планирование нефтеперерабатывающих пред­ приятий».

Модель оптимальной технологической схемы проектируемого (реконструируемого) нефтеперерабатывающего предприятия по­ зволяет определить набор и потребную мощность технологиче­ ских процессов и установок, рассчитать материальные балансы, определить рациональные рецепты смешения товарной продук­ ции. Так как строительство (реконструкция) предприятия связа­ но с дополнительными капитальными и эксплуатационными затратами, то в качестве целевой функции (критерия оптималь­ ности) используется показатель минимума приведенных затрат.

Математически целевая функция формулируется следующим образом:

п = с Л г ---- *■ min (Xkr > 0 ) (16)

* Рассматривается в курсе «Организация и планирование нефтеперераба­ тывающих и нефтехимических предприятий».

163

Производство осуществляется при определенных ограниче­ ниях. На завод будет поставляться некоторое количество сырья со стороны, мощность завода для модели является величиной, заданной извне. Также заданными являются объем, ассорти­ мент и качество вырабатываемой продукции. Все ограничения, вводимые в модель, формулируются в виде системы линейных уравнений.

1. Ограничения по поставке сырья со стороны:

го фактора), поступающего извне.

Ограничение означает, что количество потребленного сырья не должно превышать выделенного лимита.

2. Ограничения по ресурсам промежуточного продукта:

где Wi — задание на выработку конечного товарного продукта I.

164

Ограничение означает, что объем вовлекаемых в смешение полуфабрикатов должен быть больше или равен объему их в товарном продукте. Например, количество октанотонн полуфаб­ рикатов должно быть больше или равно количеству октанотонн готового бензина. Предположим, что готовый товарный автобен­ зин должен иметь октановое число 76, он состоит из двух ком­

Ограничения по качеству готовых продуктов позволяют учи­ тывать в оптимальном решении варианты работы технологиче­ ских установок и варианты смешения, которые приводят к об­ разованию готовых продуктов по качеству, отвечающих требо­ ваниям ГОСТ и ТУ. В модель записываются только те качест­ венные характеристики, которые являются лимитирующими — октановое число, содержание серы, фракционный состав и т. д.

Если между качеством товарного продукта по какой-то ха­ рактеристике и качеством составляющих полуфабрикатов нет прямой зависимости, то в модели показывается доля каждого составляющего компонента и таким образом ограничивается со­ держание того или иного компонента. Ограничения по мощности технологических установок в данную модель не вводятся, так как она является искомой величиной.

Целевая функция и система ограничений могут быть пред­ ставлены в виде исходной матрицы прямых затрат. Примерная ее форма показана в табл. 7. Для решения описанной задачи современные ЭВМ имеют стандартные программы. Преимущест­ во такой модели не только в том, что она показывает наиболее рациональную технологическую схему, необходимую производ­ ственную мощность каждой из технологических установок, ра­ циональное использование промежуточных продуктов при мини­ муме приведенных затрат, но и в том, что на ее основе извест­ но, как изменится критерий оптимальности, если один из огра­ ниченных ресурсов увеличится на единицу, т. е. получается оценка ресурса. Эти оценки получаются в целевой строке симплексной таблицы. Однако следует учитывать ограничен­ ность этих оценок. Они целиком и полностью зависят от исход­ ных условий, т. е. действуют в определенном пределе. Стандарт­ ные программы дают возможность при однократном решении рассчитать устойчивость этих оценок.

165

167

Таким образом, для постановки и решения задачи необходи­ ма следующая информация:

1) ассортимент продукции, которую надо вырабатывать на данном заводе;

2 ) количество нефти, поставляемой на данный завод;

3)предварительные возможные варианты технологической:

схемы;

4)предварительный возможный набор технологических уста­

новок;

5)материальные балансы по каждой из возможных техно­ логических установок;

6 ) качественные характеристики полуфабрикатов;

7)приведенные затраты на единицу мощности по каждой

технологической установке.

Информация по первым двум пунктам получается из плана развития и размещения отрасли в целом. Это может быть и от­ раслевая экономико-математическая модель. По пунктам 3 и 4 — на основе изучения технологических возможностей отрасли,, по остальным — по проектным данным отдельных технологиче­ ских процессов.

Следовательно, постановка задачи требует предварительного предположения о количестве установок и возможной их мощно­ сти. Так как величина приведенных затрат зависит от мощности и степени загрузки оборудования, то задачу приходится решать в несколько этапов, варьируя мощность и количество установок по каждому процессу и соответственно величину затрат.

Математическая модель оптимального плана отрасли. При разработке плана отрасли должны одновременно определяться оптимальные объемы переработки сырья и выработки продук­ ции по заводам, наиболее целесообразное распределение нефтей по заводам, оптимальные направления поставок продукции в районы сбыта. При этом должен обеспечиваться минимум за­ трат на добычу, переработку нефти и транспорт ее из районов добычи на заводы и нефтепродуктов с заводов в районы по­ требления.

Математическая задача может быть сформулирована сле­

где Z1— объем добычи нефти сорта /;

168

S l— удельные затраты на добычу нефти сорта t\

Slr — пропорциональные затраты на транспортировку и пере­ работку 1 т нефти на заводе s при работе по варианту о;

S s/ — транспортные издержки на 1 т продукта / с завода s в район k .

Производство осуществляется при ограничениях на ресурсы нефти, на выработку и потребление продукции, по мощности за­ водов и вариантов их работы.

1. Объем добычи нефти не может быть больше возможностей месторождений нефти сорта l{qi).

z l <qi

2. Объем переработки нефти сорта I на всех заводах при всех возможных вариантах ее переработки не может быть боль­ ше ее добычи

Z'-S 2 хг>°

srs

3.Количество товарных нефтепродуктов, поставляемых по­ требителю, не должно превышать их выработки.

где b js— отбор от нефти товарного продукта /, вырабатывае­ мого на заводе s при работе на варианте rs.

4. Объем переработки нефти на заводах не может превышать их мощности при работе на всех возможных вариантах

2 x sr < М'

где Ms— мощность завода s по объему переработанного сырья. 5. Поставка готовых нефтепродуктов в район сбыта должна

соответствовать потребности в них

2 Yf =pi

k

где Pj — потребность района k в продукте /.

Задача решается при условии неотрицательности переменных

Уравнения ограничений (-1—5) и целевой функции представ­ ляются в виде матрицы, для решения которой составлена специ­ альная программа.

Приведенная модель характеризуется рядом упрощающих предположений, поэтому приближенно представляет реальное производство. Одним из предположений является независимость

169

удельных переменных затрат от объема переработки нефти. Это допущение основано на том, что переменные затраты на 1 т продукции действительно почти не изменяются при отсутствии резких изменений объема переработки сырья.

Поставленная таким образом задача для отрасли имеет слишком большую размерность. Для ее решения проводится агрегирование: все сорта нефтей объединяются в однородные группы, продукция также представляется группами.

Модель статическая, т. е. не показывает изменение произ­ водства во времени. Вместе с тем структура модели проста и логически увязана с моделью расчета оптимальной производст­ венной программы нефтеперерабатывающих предприятий. Пла­ нирующий орган (Миннефтехимпром) на основе заводских планов разрабатывает оптимальный план отрасли и сообщает предприятиям новые задания по объемам поставки нефтей, про­ дукции и оценок ограниченных ресурсов.

Затем аналогичным образом проводится второй этап разра­ ботки плана отрасли. Оптимальный вариант (или близкий к не­ му) получается итеративным путем.

Иначе стоит задача составления перспективного плана раз­ вития и размещения отрасли. В этой задаче необходимо опреде­ лить не только объемы производства продукции по заводам во времени, но и рассчитать, как должна изменяться мощность за­ водов, какими должны быть глубина переработки нефти по за­ водам, межрайонные поставки нефтепродуктов, рациональное смешение нефтей, виды транспорта и др. Учитывая необходи­ мость сокращения размера модели, расчеты проводятся по агре­ гированным группам продуктов: выделяются светлые нефтепро­ дукты, котельное топливо, ароматические углеводороды, газо­ вые ресурсы для нефтехимии, битумы.

Поскольку наращивание мощности заводов, дополнительная выработка и транспорт нефтепродуктов, увеличение добычи нефти связано с ростом не только текущих, но и капитальных затрат, в качестве целевой функции принимается минимум при­ веденных затрат на всех стадиях: добычи, транспорта, перера­ ботки.

Ограничения по мощности, глубине переработки нефти, по­ ставке нефти, выходу отдельных нефтепродуктов вводятся не­ жестко.

Экономико-математическая модель развития и размещения нефтеперерабатывающей промышленности может быть сформу­ лирована следующим образом.

Целевая функция — минимум приведенных затрат на добычу, транспорт и переработку нефти, транспорт нефтепродуктов, а также экономия замыкающих затрат на котельное топливо и нефтехимическое сырье в районах потребления при условии воз­ можного обеспечения потребности:

170