Методология оптимизации интегрированных нефтеперерабатывающих производственных систем

• Автор: Лисицын, Николай Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 372 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Стратегические приоритеты нефтеперерабатывающей

промышленности. Проблема управления нефтеперерабатывающими предприятиями

1.2. Оптимизация НПЗ как структурный и параметрический синтез большой химикотехнологической системы. Критерии качества, методы оптимизации, их классификация

1.3. Классификация задач оптимизации НПЗ

1.4. Постановка цели исследования.

ГЛАВА 2. ДЕКОМПОЗИЦИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ИХ ОПТИМИЗАЦИИ.

2.1. Общая характеристика нефтеперерабатывающего комплекса как большой системы

2.2. Ресурсы НПЗ и их классификация.
2.3. Комплексная математическая модель и обобщенный критерий качества НПЗ.
2.4.Декомпозиционноинтегральный подход к синтезу вертикальноинтегрированных нефтеперерабатывающих производственных систем. Методология оптимизации
2.5. Выводы.
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ И ИМИТАЦИОННОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ НПЗ
3.1. Разработка математической модели и оптимизация НПЗ.
3.2. Методика имитационного моделирования НПЗ
3.3. Синтез структур НПЗ реконструируемых и
проектируемых предприятий.
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
4.1. Материальный баланс НПЗ, методика его расчета.
4.2. Разработка математической модели и методики оптимизации приготовления топлив
4.3. Концепция рационального использования материальных ресурсов
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
НА ПРИМЕРЕ УСТАНОВКИ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ.
5.1. Разработка математической модели установки первичной переработки нефти. Методика экспрессанализа фракционного состава сырья.
5.2. Оптимизация режимных параметров УППН
5.3. Методика разработки системы оптимального управления технологической установкой как вертикальноинтегрированной структуры.
5.4. Выводы
ГЛАВА 6. СИНТЕЗ ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ НПЗ.
6.1. Анализ методов синтеза теплообменных систем.
6.2. Синтез оптимальной теплообменной системы УППН.
6.3. Методика синтеза теплообменных систем НПЗ.
6.4. Выводы
ГЛАВА 7. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИМ ПРЕДПРИЯТИЕМ
7.1. Ииформацношоуправляюцая система НПЗ.
7.2. Функциональная схема АСУ нефтеперерабатывающего предприятия
7.3. Организация управления НПЗ.
7.4. Выводы.
Список литературы


Очевидно: чем производительность больше, тем система лучше. Поэтому под оптимизацией здесь следует понимать обеспечение максимальной производительности. Для экологического критерия (например, количества выбросов в окружающую среду) также очевидно, что чем он меньше, тем система лучше, и поэтому оптимизация в этом случае - это минимизация выбросов. Однако чаще всего в качестве критерия рассматриваются различные экономические показатели. Действительно, что какой бы критерий ни был, он, в конечном счете имеет экономический смысл. Например, если производительность по главному продукту умножить на рыночную цену этого продукта, то полученное произведение можно рассматривать как экономический критерий. Точно так же, если количество выбросов в окружающую среду умножить на размер штрафов за ее загрязнение, то получится критерий, тоже имеющий экономический смысл. Следует заметить, что указанные соображения положены в основу построения обобщенного критерия оптимизации НПЗ, рассмотренного ниже. Обычно критерий оптимизации представляется скалярной функцией параметров системы q(x, //) [, ]. Л'о < . Тогда задача оптимизации в общем виде сводится к определению такого управления U, при котором критерий оптимизации q достигал бы максимума и при этом выполнялись уравнения математической модели (1. На практике при решении оптимизационной задачи часто выдвигаются несколько требований, которые могут быть формализованы в виде отдельных критериев []. Например, может потребоваться, чтобы система приносила максимальную прибыль, но при этом была бы минимальна по затратам и минимальна по выбросам в окружающую среду, т. Для решения подобных многокритериальных задач существует несколько способов [, ]. Смысл другого способа заключается в том, что многокритериальная задача сводится к однокритериальной. Па практике это может быть сделано также с помощью разных подходов. Самый простой - выделить из всех критериев как бы “самый важный”, а остальные игнорировать. V, и) (1. V/ оценивает “важность” /-го критерия. Наконец, можно выделить один “самый важный” критерий, а “интересы” оставшихся критериев учесть с помощью ограничений типа неравенств. И)< с2, <7з(х и) > Сз,дк(х, и) < ск (1. ПОСТОЯННОЙ Сз, и т. Заметим, что изложенный подход используется при оптимизации многоуровневых систем управления. Помимо перечисленных, имеется еще один способ решения многокритериальных задач. Его принципиальное отличие заключается в отказе от единственности решения []. Предлагается считать, что для многокритериальных задач существует не единственное решение, а некоторое множество равноправных решений - множество неухудшаемых решений, т. Любые управления из этого множества считаются решениями задачи многокритериальной оптимизации, что важно и должно учитываться при оптимизации нефтеперерабатывающего производства. В - суммарная выручка от продажи продукции; 3 - затраты, Н - налоги. Ц3 - цена затрат на единицу продукции; П - объем годовых продаж. A = (3K-)/T (1. Т- период времени эксплуатации оборудования. K(0=3K-At, /= 1,Т (1. K(t) = Зк(1 - а)‘, (1. Р(0 = Д(0/3(0, (1. Р=^У P(Q (1. Дл=ДSJSn, (1. Дд(7) = ХД0/(1+0', (1. Ь0 +ПІ), (1. П - число периодов времени; /- кредитная ставка (банковский процент). Ит)тп , т >п (1. Пт (і + Ит)тп = ехр(ш) (1. SJ=S4^n): (1. Анализ зависимостей (1. В отличие от традиционных, широко применяемых на практике критериев, таких как доход, рентабельность или срок окупаемости, эти критерии обладают двумя преимуществами: они позволяют учитывать изменяющееся поведение рынка и предоставляют возможность сравнения эффективности мероприятий от производственной и(или) финансовой деятельности предприятий. Тем не менее, очевидно, что целесообразность применения конкретного критерия зависит от специфики решаемой задачи []. Аналогичный вывод очевиден и для методов оптимизации систем, классификация которых представлена в табл. Рассмотрим эти методы подробнее. Такая задача является общей и в том смысле, что в итоге математические модели любых систем могут быть представлены в виде конечных алгебраических уравнений типа (1.