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炼油厂生产计划安排.docx

文档编号：10183745
上传时间：2023-02-09
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炼油厂生产计划安排.docx

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炼油厂生产计划安排.docx

炼油厂生产计划安排

案例1.1

炼油厂生产计划安排

炼油厂最优生产计划问题

炼油厂购买两种原油（原油1和原油2）,这些原油经过四道工序处理：

分馏、重整、裂化

和调和，得到油和煤油用于销售。

1、分馏

分馏将每一种原油根据沸点不同分解为轻石脑油、中石脑油、重石脑油、轻油、重油和残油。

轻、中、重石脑油的辛烷值分别是90、80和70,每桶原油可以产生的各种油分馏见表1。

表1原油分馏得到的油分（桶/桶）

轻石脑油

中石脑油

重石脑油

轻油

重油

残油

原油1

0.10

0.20

0.12

0.20

0.13

原油2

0.15

0.25

0.18

0.08

0.19

0.12

在分馏过程中有少量损耗。

2、重整

石脑油可以直接用来调合成不同等级的汽油，也可以进入重整过程。

重整过程产生辛烷值为

115的重整汽油，不同的石脑油经过重整可以得到的重整汽油见表2。

表2石脑油经过重整后提到的重整汽油（桶/桶）

轻石脑油

中石脑油

重石脑油

重整汽油

0.6

0.52

0.45

3、裂化

轻油和重油可以直接经调合产生航空煤油，也可以经过催化裂化过程而产生裂化油和裂化汽

油，裂化汽油的辛烷值为105,轻油和重油裂化产生的产品见表3。

表3轻油重油裂化产生的产品（桶/桶）

裂化油

裂化汽油

轻油

0.68

0.28

重油

0.75

0.20

裂化油可以用于调合成煤油和航空煤油，裂化汽油可用于调合或汽油。

残油可以用来生产润

滑油或者用于调合成航空煤油或煤油，一桶残油可以产生5.5桶润滑油。

4、调合

（1）汽油（发动机燃料）

有两种类型的汽油，普通汽油和高级汽油，这两种汽油都可以用石脑油、重整汽油和裂化汽

油调合得到。

普通汽油的辛烷值必须不低于84，而高级汽油的辛烷值必须不低于94,我们

假定，调合成的汽油的辛烷值与各成份的辛烷值及含量成线性关系。

（2）航空煤油

航空煤油可以用轻油、重油、裂化油和残油调合而成。

航空煤油的蒸汽压必须不超过每平方厘米1公斤，而轻油、重油、裂化油和残油的蒸汽压见表4。

表4各种油品的蒸汽压（公斤/平方厘米）

轻油

重油

裂化油

残油

蒸汽压

1.0

0.6

1.5

0.05

可以认为，航空煤油的蒸汽压与各成份的蒸汽压及含量成线性关系。

⑶煤油

煤油由轻油、裂化油、重油和残油按10:

4:

3:

1调合而成。

各种油品的数量及处理能力:

（A）每天原油1的可供应量为20,000桶；

（B）每天原油2的可供应量为30,000桶；

（C）每天最多可分馏45,000桶原油；

（D）每天最多可重整10,000桶石脑油；

（E）每天最多可裂化处理8,000桶；

（F）每天生产的润滑油必须在500桶到1,000桶之间；

（G）高级汽油的产量必须是普通汽油产量的40%。

各种产品的利润见表5所示。

表5各种最终产品的利润（元/桶）

高级汽油普通汽油航空煤油煤润滑油

油

利润

700600400350150

该炼油厂的工艺流程图下图所示。

纓料袖

e裆

发动机油

问题：

应如何制定炼油厂的生产计划，以得到最大利润。

一、问题分析

该炼油厂的最终生产产品是普通汽油、特级汽油、飞机燃料、燃料油、润滑油这5种成

品油，用的最初原料是原油G和原油C2，中间产品有重整汽油、裂化油、裂化汽油。

由于各种成品油利润不同，所以这5种产品各生产数量，相互间的生产比例都会影响到总利润。

现在，本题的目标是求出这5种成品油各生产多少时获得总利润最大。

为了求出5种成品油各生产多少时获得总利润最大，总的求解思路如下：

首先，求出总利润与5种成品油各生产数量的函数关系；

第二，找出生产这5种成品油所需原材料，以及各原材料在生产时的使用比例；

第三，由于炼油厂的生产实际能力有限，以及市场需求的原因，该炼油厂的原料油、中

间产品和最终成品油的生产数量是受到约束的，所以要找出这些约束条件；

第四，根据目标方程和约束条件，编程实现求解，得到最大总利润。

二、模型建立与求解

1.模型的建立：

（1）变量设置

用Z1,Z2，代表原油1和原油2的输入量，X1,X2,X3分别为由蒸馏后得到的轻、中、

重石脑油的数量，Xil,Xi2为i种石脑油用于高档和普通发动机油混合的数量，Xi3为i种石

脑油输入重整装置的量（i=1,2,3）。

X4为由重整装置得到的重整汽油量，X41,X42为分别用

于高档和普通发动机油混合的数量。

轻油（X6）和重油（X7）有一部分输入裂解装置，一部

分直接输入煤油、燃料油的混合装置。

由蒸馏装置得到的渣油（X9）—部分输入渣油处理装

置。

提炼得润滑油；一部分输入煤油、燃料油混合装置。

该炼油最终产品为yi,y2,……,y5。

（2）目标函数

Maxz=700y计600y2+400y3+350y4+150y5

（3）约束条件

1各装置投入产出关系

如蒸馏装置有

X1=0.7z1+0.15z2,X2=0.2z1+0.25z2,X3=0.2z1+0.18z2,

X

7=0.12z1+0.08z2,X8=0.2z1+0.19z2,X9=0.13z1+0.12z2

又X

1=X11+X12+X13,X2=X21+X22+X23,X3=X31+X32+X33,

X

7=X71+X72+X73,X8=X81+X82+X83,X9=X91+X92+X93

对重整装置有

X4=0.6X13+0.52X23+0.45X33,又X4=X41+X42+X43

对裂解装置有

X5=0.28X73+0.2X83,又X5=X51+X52

X

6=0.68X73+0.75X83,又X6=X61+X62

对渣油处理装置有y5=0.5X93对发动机油混合装置有y1=X11+X21+X31+X41+X51

y2=X12+X22+X32+X42+X52

对煤油、燃料油混合装置有y3=X61+X71+X81+X91

y4=X62+X72+X82+X92

2各装置能力限制

z1+z245000,X13+X23+X3310000

X73+X838000,

3发动机油辛烷值限制

90X11+80X21+70X31+115X41+105X5194（X11+X21+X31+X41+X51）

90X12+80X22+70X32+115X42+105X5284（X12+X22+X32+X42+X52）

4煤油气压的限制

1.5X

61+1.0X71+0.6X81+0.05X91X61+X71+X81+X91

5燃料油比例的限制

X62X72x82

⑥原油供应限制

4

103

x92

乙20000,z30000

⑦最终产品数量限制

500y

1000,y1

0.4y2

⑧变量非负限制,

所有变量均

0

2.模型的求解

采用lindo

软件编程如下:

Max700y1+600y2+400y3+350y4+150y5

S.T.

x1-0.1z1-0.15z2=0

x2-0.2z1-0.25z2=0

x3-0.2z1-0.18z2=0

x7-0.12z1-0.08z2=0

x8-0.2z1-0.19z2=0

x9-0.13z1-0.12z2=0

x1-x11-x12-x13=0

x2-x21-x22-x23=0

x3-x31-x32-x33=0

x7-x71-x72-x73=0

x8-x81-x82-x83=0

x9-x91-x92-x93=0

x4-0.6x13-0.52x23-0.45x33=0

x4-x41-x42-x43=0

x5-0.28x73-0.2x83=0

x5-x51-x52=0

x6-0.68x73-0.75x83=0x6-x61-x62=0

y5-0.5x93=0y1-x11-x21-x31-x41-x51=0y2-x12-x22-x32-x42-x52=0y3-x61-x71-x81-x91=0y4-x62-x72-x82-x92=0z1+z2<=45000x13+x23+x33<=10000x73+x83<=80004x11+14x21+24x31-21x41-11x51<=0-6x12+4x22+14x32-31x42-21x52<=00.5x61-0.4x81-0.95x91<=0x62-4x92=0x72-10x92=0x82-3x92=0z1<=20000z2<=30000y5>=500y5<=1000y1-0.4y2>=0

END结果如下：

LPOPTIMUMFOUNDATSTEP27

OBJECTIVEFUNCTIONVALUE

1）0.2113651E+08

VARIABLEVALUE

REDUCEDCOST

Y16817.778809

0.000000

Y217044.447266

0.000000

Y3

15156.000000

0.000000

Y4

0.000000

Y5

500.000000

0.000000

X1

6000.000000

0.000000

Z1

15000.000000

0.000000

Z2

30000.000000

0.000000

X2

10500.000000

0.000000

X3

8400.000000

0.000000

X7

4200.000000

0.000000

X8

8700.000000

0.000000

X9

5550.000000

0.000000

X11

0.000000

X12

6000.000000

0.000000

X13

0.000000

90.491142

X21

0.000000

X22

10500.000000

0.000000

X23

0.000000

50.036312

X31

2837.898438

0.000000

X32

155.239716

0.000000

X33

5406.861816

0.000000

X71

0.000000

39.282845

X72

0.000000

129.282852

X73

4200.000000

0.000000

X81

4900.000000

0.000000

X82

0.000000

X83

3800.000000

0.000000

X91

4550.000000

0.000000

X92

0.000000

X93

1000.000000

0.000000

X4

2433.087891

0.000000

X41

2433.087891

0.000000

X42

0.000000

X43

0.000000

958.141785

X5

1936.000000

0.000000

X51

1546.792603

0.000000

X52

389.207428

0.000000

X6

5706.000000

0.000000

X61

5706.000000

0.000000

X62

0.000000

ROWSLACKORSURPLUSDUALPRICES

2）

0.000000

665.376221

3）

0.000000

548.270020

4）

0.000000

431.163818

5）

0.000000

439.282837

6）

0.000000

400.000000

7）

0.000000

400.000000

8）

0.000000

-665.376221

9）

0.000000

-548.270020

10）

0.000000

-431.163818

11）

0.000000

-439.282837

12）

0.000000

-400.000000

13）

0.000000

-400.000000

14）

0.000000

958.141785

15）

0.000000

-958.141785

16）

0.000000

841.035583

17）

0.000000

-841.035583

18）

0.000000

400.000000

19）

0.000000

-400.000000

20）

0.000000

800.000000

21）

0.000000

712.218750

22）

0.000000

595.112488

23）

0.000000

400.000000

24）

0.000000

350.000000

25）

0.000000

447.138336

26）

4593.138184

0.000000

27）

0.000000

68.207115

28）

0.000000

11.710622

29）

0.000000

11.710622

30）

3429.500000

0.000000

31）

0.000000

-50.000000

32）

0.000000

40.000000

33）

0.000000

-50.000000

34）

5000.000000

0.000000

35）

0.000000

26.487722

36）

0.000000

-650.000000

37）

500.000000

0.000000

38）

0.000000

-12.218727

NO.ITERATIONS=27!

MM/DD/YYYY=04/09/2011!

HH:

MM:

SS=18:

11:

37单纯形法分析如下：

THETABLEAU

ROW（BASIS）

Y1Y2

Y3

Y4

Y5

X1

1ART0.000

0.000

2X520.000

0.000

3X20.000

0.000

4X30.0000.0000.0000.0000.0000.000

5X70.0000.0000.0000.0000.0000.000

6

X92

0.000

7

Y5

0.000

1.000

0.000

8

X1

0.000

1.000

9

X22

0.000

10

Z1

0.000

11

X33

0.000

12

X8

0.000

13

X9

0.000

14

X81

0.000

15

X4

0.000

16

Z2

0.000

17

X5

0.000

18

X6

0.000

19

X12

0.000

20

X93

0.000

21

Y1

1.000

0.000

22

Y2

0.000

1.000

0.000

23

Y3

0.000

1.000

0.000

24

X61

0.000

25

X83

0.000

26SLK26

0.000

27

X32

0.000

28

X31

0.000

29

X51

0.000

30SLK30

0.000

31

X62

0.000

32

Y4

0.000

1.000

0.000

33

X82

0.000

34X910.0000.0000.0000.0000.0000.000

35SLK340.0000.0000.0000.0000.0000.000

36SLK37

0.000

37

X41

0.000

38

X73

0.000

ROWZ1

Z2

X2

X3

X7

X8

X9

1

0.000

2

0.000

3

0.000

1.000

0.000

4

0.000

1.000

0.000

5

0.000

1.000

0.000

6

0.000

7

0.000

8

0.000

9

0.000

10

1.000

0.000

11

0.000

12

0.000

1.000

0.000

13

0.000

1.000

14

0.000

15

0.000

16

0.000

1.000

0.000

17

0.000

18

0.000

19

0.000

20

0.000

21

0.000

22

0.000

23

0.000

240.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000

250.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000

26

0.000

27

0.000

28

0.000

29

0.000

30

0.000

31

0.000

32

0.000

33

0.000

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关键词：: 炼油厂生产计划安排

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