炼油厂的优化问题论文

仲恺农业工程学院运筹学综合实验题目：炼油厂的优化问题（案例6）专业班级：信计082学号：200811314211姓名：孙青海任课老师：曾艳姗学校：仲恺农业工程学院完成日期：20010年12月19日仲恺农业工程学院目录摘要........................................................................................................................................11问题的重述与分析.............................................................................................................21.1问题的重述.........................................................21.2问题的分析.........................................................42模型的基本假设和符号说明.............................................................................................42.1模型假设...........................................................42.2符号说明...........................................................43模型的建立及求解.............................................................................................................53.1模型的建立.........................................................53.1.1目标函数的建立.....................................................................................................................53.1.2约束条件的建立.....................................................................................................................53.2模型的求解........................................................104误差分析...........................................................................................................................135模型的评价.......................................................................................................................135.1模型的优点........................................................135.2模型的缺点........................................................136模型优化和推广...............................................................................................................136.1模型的优化........................................................136.2模型的推广........................................................14参考资料..................................................................................................................................14附录........................................................................................................................................14附录一.................................................................14附录二.................................................................16仲恺农业工程学院1炼油厂的优化问题摘要2010年，我们将迈入新世纪第二个十年。2011年我国将在全面完成国民经济“十一五”发展规划的基础上开始执行“十二五”发展规划。展望新的十年，我国炼油工业既面临着国内外大力发展低碳经济和后金融危机时代世界经济政治格局和石油石化工业格局大调整大变化的大形势，又肩负着为实现2020年国民经济发展目标做贡献的重任。可以说是困难与有利之处兼有，挑战与机遇并存。这不仅仅需要技术的创新，还需要决策的合理，在本问题中我们就为合理调整炼油计划提供可靠依据。本问题是一个优化问题，本文首先找出各品油之间的约束联系，然后通过线形规划建立本问题的模型，然后利用本优化问题的约束条件，对模型进行限制，对于分馏过程中有少量的损耗忽略不计，对于调和过程假设没有加入其它的添加剂，调和前后的体积和质量不会变化。建立模型后利用LinGo软件对该优化问题进行求解，求得的最大利润为20827.60元。在此方案下各种最终产品的生产额（桶）高级汽油普通汽油航空煤油煤油润滑油生产额6078151951826501000由于问题的模型规模很大，共有36个变量，所以很难从理论上推导出精确解；同时从实际出发，计算机实现无疑比人工实现更有实际价值，所以没有对理论推导具体涉及。由于本模型对一些现实存在的问题但影响不是太大的问题进行了假设忽略，对一些题目没有明确给出的问题也做了明确的假设，我们可以对这些现实存在的问题在本模型没有考虑的问题进行考虑，使得模型变得更具现实性，对现实的生产更有帮助。（1）对于损耗的忽略假设，在模型的优化中，可以通过对相关生产线及对应的生产设备进行数据统计，拟合一个相关的函数模型，对对损耗进行比较真实的计算，并将该函数应用到本模型中，使得模型更加的全面，提高模型结果的可操作性。（2）对于模型中关于调和问题的假设环境，只是根据题意，将调和模型简化处理了，如果要对其进行优化，可以参考一些相关行业和相关生产过程的原理和该公司的具体处理过程进行改进，使得本模型更加的接近炼油厂的生产流程，模型结果对公司更加有参考价值。关键词：线性规划优化设计炼油厂优化仲恺农业工程学院21问题的重述与分析1.1问题的重述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如下表：表11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10.100.200.200.120.200.13原油20.150.250.180.080.190.12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为：表12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0.60.520.453、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如下：表13轻油重油裂化产生的产品（桶/桶）裂化油裂化汽油轻油0.680.28重油0.750.20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。仲恺农业工程学院3(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如表13。表14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1.00.61.50.05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。(3)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％。各种产品的利润如表14所示。表15各种最终产品的利润（元／桶）高级汽油普通汽油航空煤油煤油润滑油利润0.70.60.40.350.15问题:应如何制定炼油厂的生产计划，以得到最大利润。为了清楚地表示整个炼油过程的工艺过程，用下图表示炼油厂的生产流程。分馏装置原油原油12轻石脑油中石脑油重石脑油轻油重油残油润滑油装置润滑油煤油航空汽油重整装置裂化装置汽油调合煤油调合高级汽油普通汽油仲恺农业工程学院41.2问题的分析本问题是优化模型。炼油厂的利润是通过最终产品卖出后的获利。首先炼油厂根据市场需求调整生产计划，由于本问题没有关于产品的市场需求，我们在此默认为市场的需求是无限的；其次是炼油厂根据各产品的市场价格调整本厂的生产方案，使得公司的获利最大。但由于原油供应量、分馏装置每天的分馏量、重整装置每天的重整量、裂化装置每天的裂化量以及各种产品的要求量等限制条件的存在，炼油厂不可能将全部的原油只集中生产利润最高的产品，这时就必须对生产各产品的分配预案进行调整，根据在满足全部约束条件的情况下使得炼油厂获得的利润最大的原则，制定出生产各产品的分配方案。本问题最重要部分的就是对约束条件的获取和分析方面。对于分流过程，是通过分馏装置对原油1和原油2进行分馏处理，得到轻石脑油、中石脑油、重石脑油、轻油、重油和残油，因为原油自身的原因导致两种原油得到的这五种经分馏得到的产品的产量有所不同；对于重整过程，是对轻石脑油、中石脑油和重石脑油进行重整为重整汽油的过程，而这三种中间产品重整后得到的重整汽油的产量也是不同的；裂化过程也是同样，轻油和重油可以经过催化裂化过程而产生裂化油和裂化汽油，而产量是不相同的。五种最终的产品除润滑油之外都可以由不止一种中间产品油调和得