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数学建模炼油厂生产计划
资源与安全工程学院
论文
《炼油厂生产计划安排》
学院:
资源与安全工程学院
专业:
采矿工程
班级:
2010级采矿本科(3)班
姓名
学号:
时间:
2013.7.1
炼油厂生产计划安排
摘要
本文主要论述了炼油厂生产计划的优化问题,在该厂的生产能力和市场条件的限制下,通过对炼油厂生产流程的分析,得到了总利润与成品油产量的函数关系,以及成品油产量所需满足的约束条件,从而将问题转化为线性规划问题,然后转换建立了一个模型。
本文的模型将总利润作为目标函数,将炼油厂生产所受到的生产能力、原料供应和市场需求方面的限制条件转化为目标函数的约束条件,最后利用lindo软件编程实现求解。
在求出结果后,利用lindo软件进行灵敏度分析,得到了各成品油利润的变化对总利润的影响。
本模型具有较强的实用性和普遍性,模型中的线性规划方法在解决
关键字:
线性规划灵敏度分析Lindo软件最优解方法
一、引言
(一)问题重述
炼油厂购买两种原油:
原油1、原油2、经过蒸馏、重整、裂解和混合等4种加工过程,生成发动机油、燃料油、煤油和润滑油出售。
1、蒸馏
该过程将每种原油按沸点不同分离成下列分馏物:
轻石油精、中石油精、重石油精、轻油、重油和残渣。
轻、中和重石油精的辛烷值分别为90、80和70。
一桶原油生成分馏物的桶数如下表所示(蒸馏过程中有少量损耗)。
表1原油分馏得到的油量(桶/桶)
分馏物
原油
石油精
油
残渣
轻
中
重
轻
重
0.1
0.2
0.2
0.12
0.2
0.13
0.15
0.25
0.18
0.08
0.19
0.12
2、重整
石脑油部分用于发动机油,部分进入重整装置。
一桶轻、中、重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为0.6、0.52、0.45。
3、裂解
轻油和重油可以直接经调合产生煤油,也可以经过裂化过程而产生裂化油和裂化汽油,裂解汽油的辛烷值为105,裂解油可以用于混合成煤油和燃料油混合,裂解汽油可用于高档发动机油和普通发动机油。
渣油可以用来生产润滑油或者用于混合成燃料油或煤油,一桶渣油可以产生0.5桶润滑油。
轻油和重油裂化产生的产品见表2。
表2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
4、混合
(1)、发动机油
有普通和高档两种类型的发动机油,这两种发动机油都是通过石脑油,重整汽油和裂解汽油混合而成。
混合的高档发动机油的辛烷值不得低于94,普通发动机油的辛烷值不得低于84。
(2)、煤油和燃料油
煤油和燃料油由裂解油、蒸馏得的轻油和重油及渣油混合而成。
煤油的气压不准超过
1kg/cm2,轻油、重油、裂解油和渣油的气压分别为1.0、0.6、1.5和0.05kg/cm2。
燃料油中轻油、重油裂解油和渣油的比例为10:
3:
4:
1。
5、各种油品的数量及处理能力:
(a)、每天原油1的可供应量为20000桶;
(b)、每天原油2的可供应量为30000桶;
(c)、每天最多可分馏45000桶原油;
(d)、每天最多可重整10000桶石脑油;
(e)、每天最多可裂化处理8000桶;
(f)、每天生产的润滑油必须在500桶到1000桶之间;
(g)、高级汽油的产量必须是普通汽油产量的40%。
6、各种产品的利润(元/桶)
高档发动机油700普通发动机油600、煤油400、燃料油350、润滑油150。
(二)、模型假设
1、产品的体积之和等于原材料体积之和
2、各装置不发生故障
3、生产过程中没有能源损耗
4、炼油厂的产品品质都一样
5、所有产品都能卖出去
6、生产的产品所获得的利润稳定
(三)、符号假设
分馏流程及符号如下图所示
二、模型建立与求解
模型的建立:
目标函数
(3)约束条件
各装置投入产出关系
蒸馏装置:
对重整装置有
对裂解装置有
对渣油处理装置有
对发动机油混合装置有:
对煤油、燃料油混合装置有
(2)发动机油辛烷值限制
(3)煤油气压的限制
(4)燃料油比例的限制
(5)资源约束
三、模型的求解
Globaloptimalsolutionfound.
Objectivevalue:
0.2391728E+08
Totalsolveriterations:
18
VariableValueReducedCost
Y116782.810.000000
Y210053.190.000000
Y315156.000.000000
Y40.0000000.000000
Y5500.00000.000000
X16000.0000.000000
Z115000.000.000000
Z230000.000.000000
X210500.000.000000
X38400.0000.000000
X74200.0000.000000
X88700.0000.000000
X95550.0000.000000
X116000.0000.000000
X120.00000010.63830
X130.000000280.0000
X21446.80850.000000
X2210053.190.000000
X230.000000240.2553
X318400.0000.000000
X320.00000085.10638
X330.000000385.0000
X710.00000028.00000
X720.0000000.000000
X734200.0000.000000
X814900.0000.000000
X820.0000000.000000
X833800.0000.000000
X914550.0000.000000
X920.0000001180.000
X931000.0000.000000
X40.0000000.000000
X410.0000000.000000
X420.000000132.9787
X430.000000700.0000
X51936.0000.000000
X511936.0000.000000
X520.000000122.3404
X65706.0000.000000
X615706.0000.000000
X620.0000000.000000
RowSlackorSurplusDualPrice
10.2391728E+081.000000
20.000000700.0000
30.000000604.2553
40.000000700.0000
50.000000428.0000
60.000000400.0000
70.000000400.0000
80.000000-700.0000
90.000000-604.2553
100.000000-700.0000
110.000000-428.0000
120.000000-400.0000
130.000000-400.0000
140.000000700.0000
150.000000-700.0000
160.000000700.0000
170.000000-700.0000
180.000000400.0000
190.000000-400.0000
200.000000800.0000
210.000000700.0000
220.000000689.3617
230.000000400.0000
240.000000350.0000
250.000000514.2111
2610000.000.000000
270.00000040.00000
28210559.30.000000
290.000000-1.063830
303429.5000.000000
310.000000-50.00000
320.000000-78.00000
330.000000-50.00000
345000.0000.000000
350.00000026.09277
360.000000-650.0000
37500.00000.000000
3812761.530.000000
四.结果的分析
最大利润0.2391728E+08元,在获得最大利润时,炼油厂的生产计划如下表:
炼油厂的生产计划
项目
数量(桶)
高档发动机油
16782.81
普通发动机油
10053.19
煤油
15156.00
燃料油
0
润滑油
500
原油C1
15000
原油C2
30000
重整汽油
0
裂解汽油
1936
裂解油
5706
五.检验评价和推广
1该炼油厂的原料油、中间产品和最终成品油的生产数量是满足约束条件的限制,因此该计划是可行的。
2在满足约束条件下,将计划中某一项的值增加或减小某一系列值,运行lindo程序,发现总利润总是减小,所以该计划是现有约束条件下的最优的计划。
3、虽然润滑油的利润只有150元,但是由于润滑油的购买量比较大,所以必须要有这一产品。
如果某一客户购买产品时,不仅购买了汽油,而且还需要润滑油,此时若炼油厂无润滑油,那么客户为了方便很可能会选择另一家炼油厂。
同样,高档汽油的生产也是如此。
所以产品配备必须要齐全。
而模型的结果中,燃料油的产量始终为0,但是在条件限制中也没有对燃料油进行限制。
可以推测出市场对燃料油的需求并不大。
4、在模型的假设中,所有产品都能卖完。
实际上,这个假设在现实中难以保证。
这是由市场需求决定的。
虽然汽油和煤油的利润较大,但是很有可能这些产品在市场上已经达到饱和,供大于求,很难卖的出去,因此,炼油厂应根据不同阶段市场需求的特点,合理控制产品的产量,使得产品能够及时销售出去而获得更多的利润。
5、第一个模型层次分明,从总体利润进行考虑,再以原料为变量,建立方程组,进行求解。
整个模型清晰易懂,也易于检验。
6、模型结果合理性。
通过对模型进行求解得到的结果符合题目要求,也符合实际情况。
7、模型的可扩展性强。
本模型可借鉴到用于求解其他关于线性规划的问题,在实际的生产安排中具有一定的指导性。
六.参考文献:
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2.廉庆荣线性代数与解析几何高等教育出版社
3.申屠灵炼油—石油化工一体化发展趋势探讨[J];广东化工;1999年03期
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5.刘朝玮、李初福、何小荣、陈丙珍、龚真直、陈勃、刘泉基于可变加工成本的炼油厂生产计划优化模型[J];清华大学学报(自然科学版);2007年03期
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7.姜启源谢金星叶俊数学模型(第三版)
8.朱玉韬、金星、荣冈一种石化企业虚拟现实仿真系统的设计与实现[J];化工自动化及仪表;2007年05期
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10.李雪静、杨德恩炼油/化工一体化生产评述[J];石化技术与应用;1999年03期
英文:
Inthispaper,
Thispapermainlydiscussestheproblemoftheoptimizationofrefineryproductionplanning,intheplant'sproductioncapacityandmarketconditionsofconstraints,throughtheanalysisoftherefineryproductionprocess,gettherelationshipbetweenthegrossprofitasafunctionofoilproduction,andtherefinedoilproductionrequiredtomeettheconstraintconditions,soastoconvertproblemsintolinearprogrammingproblem,andthenconvertamodelisestablished.
Thispapermodelofthetotalprofitsasobjectivefunction,therefineryproductionofproductioncapacityandrawmaterialsupplyandmarketdemandconstraintsintotheobjectivefunctionofconstraintcondition,finallybyusinglindosoftwareprogrammingimplementationsolution.
Afterthecalculateresult,sensitivityanalysisbyusinglindosoftware,obtainedthechangeofproductoilprofitstototalprofit.
Thismodelhasstrongpracticalityanduniversality,themodeloflinearprogrammingmethodtosolve
Keywords:
linearprogrammingsensitivityanalysisLindosoftwareoptimalsolutionmethod
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