LuOil_SCH_DP31. Производство компонентов масел на НПЗ базовое. Без учета попутных продуктов. Календарное планирование. Месяц по суткам.

Производство компонентов масел

Установки атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ) входят в состав цеха первичной переработки нефти, но поставляют сырье для производства компонентов масел (ПКМ). АВТ разделена на два блока — атмосферной и вакуумной перегонки.

Атмосферная перегонка предназначена для отбора светлых нефтяных фракций — бензиновой, керосиновой и дизельных, выкипающих до 360°С, потенциальный выход которых составляет 45-60% на нефть. Остаток атмосферной перегонки — мазут. Процесс заключается в разделении нагретой в печи нефти на отдельные фракции в ректификационной колонне — цилиндрическом вертикальном аппарате, внутри которого расположены контактные устройства (тарелки), через которые пары движутся вверх, а жидкость — вниз. Ректификационные колонны различных размеров и конфигураций применяются практически на всех установках нефтеперерабатывающего производства, количество тарелок в них варьируется от 20 до 60. Предусматривается подвод тепла в нижнюю часть колонны и отвод тепла с верхней части колонны, в связи с чем температура в аппарате постепенно снижается от низа к верху. В результате сверху колонны отводится бензиновая фракция в виде паров, а пары керосиновой и дизельных фракций конденсируются в соответствующих частях колонны и выводятся, мазут остаётся жидким и откачивается с низа колонны.

Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля. Остатком вакуумной перегонки является гудрон.

Необходимость отбора масляных фракций под вакуумом обусловлена тем, что при температуре свыше 380°С начинается термическое разложение углеводородов (крекинг), а конец кипения вакуумного газойля — 520°С и более. Поэтому перегонку ведут при остаточном давлении 40-60 мм рт. ст., что позволяет снизить максимальную температуру в аппарате до 360-380°С.

Разряжение в колонне создается при помощи соответствующего оборудования, ключевыми аппаратами являются паровые или жидкостные эжекторы.

Каждая фракция выпускается одного или нескольких сортов; ими различаются варианты работы установок АВТ. Избыток некоторых фракций может сбрасываться в мазут.

Рисунок. Схема установки АВТ: 1 — трубчатая печь, работающая при атмосферном давлении; 2 -ректификационная колонна, работающая при атмосферном давлении; 3 — газоотделитель; 4 — теплообменники; 5 — трубчатая печь, работающая при пониженном давлении; 6 — ректификационная колонна, работающая при пониженном давлении; 7 — насосы; 8 — холодильники.

Установки пропановой деасфальтизации гудрона (заруб. — сольвентная деасфальтизация) предназначены для удаления из нефтяных остатков смолисто-асфальтеновых веществ и полициклических ароматических углеводородов с повышенной коксуемостью и низким индексом вязкости. В качестве сырья используются гудроны «маслянистых» нефтей. Целевыми продуктами являются деасфальтизаты, используемые для выработки остаточных масел, а побочными продуктами асфальты (битумы ДА), служащие сырьем для производства битумов и других компонентов стройматериалов или компонентами котельных топлив.

Рисунок. Установка деасфальтизации гудрона. Принципиальная схема

Установки селективной очистки масляных фракций и деасфальтизатов предназначены для удаления смолисто-асфальтеновых веществ и полициклических ароматических углеводородов из масел с целью повышения их индекса вязкости и снижения коксуемости (фактически, деароматизация масел). В качестве сырья используются масляные дистилляты вакуумной перегонки мазутов, деасфальтизаты гудронов. Целевыми продуктами являются рафинаты, которые направляются на депарафинизацию с целью улучшения низкотемпературных свойств масел, а побочными продуктами – экстракты (фактически, концентраты ВМ-полиароматики), которые используются как сырье для производства битумов, технического углерода, нефтяных коксов и т.д.

Рисунок. Установка селективной очистки масел. Принципиальная схема

Установки депарафинизации рафинатов кристаллизацией предназначены для удаления из рафинатов высокоплавких парафиновых углеводородов с целью получения масел с низкими температурами застывания.

Различают процессы обычной ДП с получением масел с температурой застывания от -10 до -15°С и глубокой ДП с получением масел с температурой застывания -30 °С и ниже. Процесс представляет собой одну из разновидностей процесса экстракции – экстрактивную кристаллизацию – и основан на разной растворимости углеводородных компонентов масел в некоторых растворителях при низких температурах. Является наиболее трудный процесс в производстве нефтяных масел.

Альтернативой кристаллизации – гидрокаталитическая депарафинизация (селективный гидрокрекинг).

Целевыми продуктами являются депарафинизаты – депарафинированные дистиллятные и остаточные масла, а побочными продуктами – гачи из дистиллятного и петролатумы из остаточного сырья, направляемые на обезмасливание с получением, соответственно, парафинов и церезинов–сырья многих отраслей промышленности.

Рисунок. Установка депарафинизации масел. Принципиальная схема

кратко

Модель производства включает стадии.

Первичная переработка нефти, вакуумный блок АВТ и деасфальтизация гудрона, состоящей из установок АВТ «АВТ-1», «АВТ-2», «АВТ-4», «АВТ-5 о1», «АВТ-5 23», разделяющие поступающую на установку нефть, описываемую емкостью «->Нефть» убывающим итогом, на масляные (вакуумные) погоны разных видов, в емкости со сбросом избытка продукции в общую линию (мазут) «М/п 1», «М/п 2», «М/п 3», «М/п осн.», и установок деасфальтизации гудрона «36/1», «36/2», «36/3», потребляющие гудрон из емкости «->Гудрон» для производства деасфальтизата в емкость «Деасф.».

37е: Селективная очистка компонентов масел, состоящей из установок селективной очистки масел «37/1», «37/2», «37/3», «37/4», «37/5», потребляющие десафальтизат и масляные погоны для производства рафинатов различных видов: «Раф.1» из 1го масляного погона «М/п 1», «Раф.2» из «М/п 2», «Раф.3» из «М/п 3», «Раф.осн.» из «М/п осн.» и «Раф.ост.» из «Деасф.». Каждый вид рафината выпускается на отдельной операции установки, причем установка могут выпускать несколько видов рафината, но одновременно может работать только на одной.

39е: Депарафинизация компонентов масел, состоящей из установок депарафинизации «39/1», «39/2», «39/3», «39/4», потребляющие рафинаты разных видов, для производства депарафинированных компонентов масел: «Д/м 1» из рафината 1го масляного погона «Раф.1», «Д/м 2» или «Д/м -22» из «Раф.2», «Д/м 3» из «Раф.3», «Д/м осн.» из «Раф.осн.» и из «Д/м.ост.» «Раф.ост.».

Схема Объекта

Рисунок. Потоковая схема объекта «со стрелками»

кратко

Вакуумная часть АВТ

Рисунок. Фрагмент формы – стадия, установка, операция, поток

Деасфальтизация гудрона

Рисунок. Фрагмент формы – установка, операция, поток

Селективная очистка

Рисунок. Фрагмент формы – стадия, установка, операция, поток

Депарафинизация

Рисунок. Фрагмент формы – стадия, установка, операция, поток

кратко

Фрагменты расписания

Рисунок. Фрагмент расписания выполнения операций

Графики запасов в емкостях

Рисунок. Фрагмент расписания уровня запасов в емкостях

Пользовательские отчеты по работе установок и состоянию емкостей

Отчет «время вниз» от установок:

Рисунок. Фрагмент отчета «время вниз» от установок

Отчет «время вниз» от емкостей:

Рисунок. Фрагмент отчета «время вниз» от емкостей

Выпуск депарафинированных масел по интервалам времени:

Рисунок. Гистограммы изменения состояния емкостей

кратко

Показаны:

•  последние частичные решения 8-ое и 9-ое, где Решатель объясняет причины, по которым он вынужден был переключить установку с одной операции на другую, что приводит к ухудшению значения критерия;

•  первое полное решение и соответствующее значения критерия оптимальности.

Для каждого объяснения указан шаг рассуждений, на котором было достигнуто решение.

Решателя DP-KS3 работал на процессоре Intel(R) Core i5-4570 CPU 3.20GHz.

Объяснения решения

Рисунок. Фрагмент трассы объяснений хода рассуждений Решателя DP-KS3 на процессоре Intel(R) Core i5-4570 CPU 3.20GHz

кратко

Размерность задачи

•  Горизонт планирования: 31 день. Число интервалов времени на горизонте: 31 = 31 * 1.

•  Число стадий установок: 3. Число установок: 17. Число операций: 52.

•  Число потоков: 78. Из них входных: 35. Из них выходных: 43.

•  Число стадий емкостей: 4. Число емкостей: 18, входных: 6, выходных: 2, промежуточных: 10.

•  Общее число 0/1-переменных: 1612, свободны из них не более 527, входят в критерий 310.

•  Вычисленных переменных: 1239, после проверки фрагментов 1298 из 1612 переменных означено (76.86% расписания), осталось 314.

Вычислительная сложность задачи

•  Общая априорная: 2^1612 ≈ 1,82×10^485;

•  По свободным переменным: 2^527 ≈ 1,75×10^158;

•  После вычисления зависимых и проверки фрагментов решения: 1612-1298=314, 2^314 ≈ 3,34×10^94.

кратко

Алеф-куб Решатель DP-KS3 на Intel(R) Core i5-4570

На рисунках выше показаны результаты решения и фрагмент последовательности шагов рассуждений Алеф-куб Решателя DP-KS3 на процессоре Intel(R) Core i5-4570 CPU 3.20GHz. На шаге 115 построено 9-ое частичное решение, на шаге 122 – первое полное решение со значением критерия 18, на шаге 723 707 – за одну секунду второе полное решение со значением критерия 17.

Минут до 1го полного 00:00,000; Минут до наилучшего полного 00:01,000;

Алеф-куб Решатель DP-ED на AMD Ryzen AI 9 HX 370

На следующем рисунке показан фрагмент трассы рассуждений Алеф-куб Решателя DP-ED на современном процессоре AMD Ryzen AI 9 HX 370.

Рисунок. Фрагмент трассы объяснений хода рассуждений Решателя DP-ED на процессоре AMD Ryzen AI 9 HX 370

кратко

Благодаря более точной оценке границ уровня в емкостях (резервуарах) количество частичных решений сократилось с 9 до 5, последнее частичное решение построено раньше, на шаге 104 вместо 115.

Два полных решения те же самые, со значениями критерия 18 и 17:

•  Первое построено раньше, на шаге 111 вместо 122,

•  второе – на шаге 765 вместо 723 707 – за 0:00 секунд, быстрее, чем за миллисекунду.

•  и наконец, через 58,715°сек. строго доказано, что это решение – оптимальное, на шаге рассуждений 460 553 732≈4,61×10^8. Решатель перебрал и проверил более 460,5 миллионов допустимых решений за 1 минуту.

Напомним, что порядок вычислительной сложности исходной задачи с 1612 0/1-переменных равен примерно 2^1612≈1,82×10^485, т.е. число вариантов решения при полном переборе − с 485 нулями, а не с 8 нулями.

Выводы:

•  Благодаря строгим математическим методам без использования эвристик полный перебор сократился примерно в 10^480 раз.

•  И даже по свободным 0/1-переменным, которые невозможно вычислить заранее, число вариантов решения 2^527 ≈ 1,75×10^158 − с 158 нулями.

кратко