Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теория и практика оперативного управления производством на предприятиях ТЭК .
1.1. Проблемы совершенствования оперативного управления производством в переходной экономике 12
1.2. Анализ методического обеспечения решения проблемы оперативного управления нефтеперерабатывающим производством. 25
1.3. Анализ практики применения систем оперативного управления производством на предприятиях уфимской группы НПЗ.
ГЛАВА 2. Постановка задачи организационно-экономического обеспечения системы оперативного управления .
2.1. Методика решения задачи организационно-экономического обеспечения системы оперативного управления.
2.2. Специфика оперативного управления нефтеперерабатывающими предприятиями .59
2.3. Разработка экспертной системы поддержки принятия решения по технико-экономическим показателям.
2.4. Оптимизация технико-экономических показателей технологического процесса на нефтеперерабатывающих предприятиях.
ГЛАВА 3. Практическая реализация организационно-экономического обеспечения .
3.1. Применение системы оперативного управления процессом прокалки кокса . 98
3.2. Анализ целесообразности оперативного управления по ТЭП технологической установкой Л-3 5/11-1000 ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод». 115
3.3. Направления совершенствования системы оперативного управления производством.
Заключение 128
Библиографический список использованной литературы 130
Приложение 137
- Проблемы совершенствования оперативного управления производством в переходной экономике
- Специфика оперативного управления нефтеперерабатывающими предприятиями
- Применение системы оперативного управления процессом прокалки кокса
- Анализ целесообразности оперативного управления по ТЭП технологической установкой Л-3 5/11-1000 ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод».
Введение к работе
В условия рыночных преобразований в экономике повышение эффективности деятельности предприятий и их адаптация к рыночным условиям хозяйствования является важнейшим условием дальнейшего развития и выживания.
Падение добычи нефти, отсутствие контроля за ее рациональной переработкой, требуют проведения помимо технических, организационно-экономических мероприятий, повышающих эффективность производства.
Современные российские производственные предприятия работают в динамичных социальных и экономических условиях. Новые условия работы предприятий требуют реинжиниринга систем управления.
В большинстве отраслей серьезно пострадали все элементы производительных сил. В силу конструктивных особенностей и технико-экономической значимости на НПЗ в наибольшей степени моральному износу подвержено технологическое оборудование. Известна его особенность - оно устойчиво сохраняет свои эксплуатационные свойства при оптимальных режимах работы, соответствующих эффективному использованию его технологических характеристик. При этом параллельно создаются и наилучшие экономические условия воспроизводства данного элемента производительных сил: образуются необходимые накопления для модернизации и технического обновления, последовательно умножается и обобщается технологический опыт, возрастает квалификация обслуживающего персонала.
В силу фундаментальных политико-экономических основ поразившего страну кризиса возврат к стационарному состоянию народного хозяйства будет долгим и болезненным. В этих условиях правомерно и весьма актуально ставить вопрос о мерах частичной нейтрализации разрушительного действия реформ на производительные силы отрасли и, в первую очередь, на технологическое оборудование. Их разработка отчасти может основываться на существующих достижениях отраслевой экономической науки. Многие вопросы эффективного управления производством рассмотрены и решены в трудах В.М. Андрианова, К.М. Великанова, О.В. Голованова, Е.С Докучаева, Л.Г. Злотниковой, А.И. Климова, Ю.М. Малышева, В.П. Мешалкина, А.Л. Рабкиной, Н.И. Сластенко, С.А. Соколицына, К.Г. Татевосова, и др. В их научных трудах систематизированы показатели работы оборудования и факторы, определяющие значения этих показателей, обоснованы направления структурно-технологической перестройки материально-технической базы предприятий с учетом мировых тенденций.
В общем, совокупность вопросов экономически эффективного использования оборудования - одна из самых изученных областей как в общеэкономическом плане, так и в отраслевом аспекте. Можно считать удовлетворительно разработанными в теоретико-методическом отношении:
- систему показателей оценки эффективности использования оборудования;
- зависимость обобщающих показателей эффективности производства от уровня использования агрегатов во времени и по производительности;
- оптимальную организацию воспроизводства основных фондов в структурном отношении (как сочетание различных форм воспроизводства), во временном аспекте и по источникам финансирования;
-системы организации ремонта и межремонтного обслуживания оборудования;
- оптимальные пути повышения уровня автоматизации;
- оценку качества средств і руда;
- построение оптимальной структуры цикла технического развития средств труда с закономерным и своевременным чередованием текущего и коренного их конструктивного усовершенствования.
По всем перечисленным направлениям теории эффективности использования оборудования получены существенные результаты, хотя и сохраняются вопросы, требующие дальнейшей углубленной разработки.
При общей большой изученности рассматриваемой проблемы в ней остаются слабо освещенные области, относящиеся к вопросам непосредственного управления производством на уровне технологической установке. Традиционный подход выделяет в системах управления пять уровней [36]:
- ввод/вывод;
- управление вводом/выводом;
- диспетчерское управление и сбор данных (SCADA- уровень);
- управление производством (MES-уровень);
- планирование ресурсов предприятия (MRP-уровень) MES-уровень управления призван соединить упорядоченную и обработанную информацию о производстве продукции, получаемую в ходе управления технологическим процессом, и результаты функционирования высшего уровня управления предприятием - руководства (решения, распоряжения). При этом, с одной стороны, руководство получает информацию о ходе производства и формирует распоряжения (управляющие воздействия) в рамках классической офисной автоматизации, с другой стороны, распоряжения руководства немедленно принимаются к выполнению на уровне цеха и отдельных технологических установок. Другими словами, на MES-уровне управления предприятием происходит сопоставление технико-экономических и технических показателей.
Таким образом, повышение эффективности производства на современном этапе необходимо проводить за счет совершенствования систем управления и критериев, по которым оно производится. Значения показателей, используемых в качестве критериев управления, как правило, имеют нелинейный характер и поэтому не учитываются даже в некоторых моделях оптимизации, в частности, в линейной модели оптимизации производственной программы НПЗ.
Управление процессами подготовки и переработки нефти, как правило, производится в соответствии с технологическим регламентом, в котором оговариваются условия для режимных параметров ведения процесса и нормируются показатели качества получаемых продуктов.
Главной особенностью нефтеперерабатывающих производств является нестабильность характеристик сырья, определяющая необходимость изменения режимных параметров с целью поддержания нормируемых показателей качества получаемых продуктов. Сырье для нефтеперерабатывающих заводов нормируется по целому ряду параметров: содержанию воды и солей, количеству летучих углеводородов, но, тем не менее, химический и фракционный составы нефтей также могут изменяться существенным образом. В последние несколько лет НПЗ широко практикуется использование так называемого "давальческого" сырья и переработка сырья "с колес". Это сырье является очень часто смесью нескольких нефтей, полученных с различных месторождений и обладающих различными свойствами и характеристиками. Известно, что, несмотря на огромное количество работ по изучению свойств нефтей отдельных месторождений, многие вопросы управления технологией переработки этих нефтей остаются открытыми. Необходимость использования смесей нефтей усугубляет эти проблемы, в частности, не позволяет оперативно анализировать состав сырья и вырабатывать рекомендации по ведению технологических режимов процессов переработки нефти. Острота проблемы несколько снижается для процессов вторичной переработки и нефтехимического синтеза, где в качестве сырья используются продукты первичной переработки нефти, качество которых поддерживается в определенных пределах. Тем не менее, влияние нестабильности характеристик сырья процессов первичной переработки нефти отражается на режиме производства и качестве продуктов вторичной переработки нефти и нефтехимического синтеза. Это является одной из причин, также обуславливающих необходимость повышения качества управления процессами первичной переработки нефти.
В условиях рыночной экономики выпуск продукции обусловлен потребительским спросом. Так, например, при производстве масел возникает необходимость в производстве небольших партий различных по назначению и свойствам масел, потребное количество которых производится за двое-трое суток. Изменение технологического режима установок атмосферно-вакуумных трубчаток (АВТ) часто занимает время от нескольких часов до двух суток даже в условиях стабильного по качеству сырья.
Сочетание нестабильного по характеристикам сырья и изменяющихся требований к показателям качества получаемых продуктов являются основными факторами, которые делают задачу подбора технологического режима чрезвычайно сложной. Трудности выбора режимных параметров связаны со следующими причинами.
Во-первых, отсутствуют (или крайне ограничены) средства метрологического контроля качества продуктов подготовки и переработки нефти на потоке, в связи с чем, управление производится на основе информации, получаемой путем отбора проб и проведения лабораторных анализов. Стоимость и технические возможности лабораторного контроля на предприятиях позволяют делать не более двух-трех анализов в сутки. Заметим, что частота проведения анализов на УКПН, как правило, еще меньше: обычно один-два анализа за сутки.
Во-вторых, качество процессов управления с учетом задержек, инерционности производственных процессов, достигающих в процессах подготовки нефти время от нескольких часов до нескольких десятков часов, а в процессах нефтепереработки от нескольких минут до десятков минут, принципиально не может быть сделано высоким, т.к. низкое быстродействие автоматических систем регулирования не позволяет подавлять возмущения относительно более высокой частоты.
В-третьих, объем информации, который предлагается оператору (или автоматическому устройству) для выработки управляющих воздействий достаточно велик. Часто информация имеет нечеткий характер, а оценка качества того или иного решения на управление проводится по многим плохо формализованным критериям. Это приводит к тому, что решения на управление формируются обычно экспертным образом, и качество управления зависит от опыта и других личных качеств обслуживающего персонала.
Сказанное позволяет заключить, что проблема оперативного управления процессами переработки нефти является весьма актуальной, а ее разрешение позволяет заметно повысить эффективность производства. Актуальность темы подтверждается огромным числом публикаций, сотнями патентов и авторских свидетельств на изобретения, исследований в форме диссертаций, которые направлены на решение проблемы управления процессами подготовки и переработки нефти.
В то же время общий методологический подход к решению проблемы оперативного управления процессами нефтепереработки и нефтехимии отсутствует.
Сказанное определяет цель настоящего исследования как разработку организационно-экономического обеспечения оперативного управления и оптимизации производства по показателям экономической эффективности установок НПЗ на основе фактически установленных соотношений между экономическими показателями и параметрами работы технологических установок.
Этот, сравнительно узкий по формальному определению подход имеет для экономики нефтеперерабатывающей промышленности достаточно широкое общенаучное значение. При последовательной глубокой проработке он может дать целую систему типовых моделей оптимизации работы ведущих технологических процессов без упрощений, свойственных линейным моделям оптимизации производственной программы.
В рамкой данной концепции проводимого исследования можно ввести в оборот термин «on-line экономики» или экономики в режиме реального времени. Под данным выражением понимается работающий в режиме реального времени комплекс сие гем получения данных о производстве, оценки его эффективности по установленным критериям и выработки корректирующих воздействий на технологический процесс.
Создание такого комплекса подразумевает решение следующих задач:
- автоматизированный сбор данных о процессе;
- моделирование процесса с целью расчета показателей качества продуктов и полуфабрикатов;
- сведение материальных энергетических балансов;
- расчет технико-экономических показателей;
- подсистема поддержки принятия решения по управлению.
Очевидно, что данные задачи могут быть решены на базе АСУ с применением микропроцессорной техники.
На сегодняшний день современные средства автоматизации позволяют на высоком уровне построить системы, оценивающие и регулирующие технологический процесс. Но нет систем, вырабатывающих критерии управления процессом, задающих контрольные величины, рассчитанные именно с учетом экономических параметров. Главной задачей исследования в данной работе и является построение научной базы для подобного рода автоматизированных систем управления производством.
Основными функциями таких систем являются:
• анализ и классификация информации, поступающей с исследуемого объекта;
• определение характера и тесноты взаимосвязей между переменными объекта;
• выделение наиболее информативных входов;
• построение гистограмм и графиков, переменных или зависимостей между ними;
• конструирование моделей из типовых элементов;
• тестирование алгоритмов идентификации и управления на модели объекта;
• построение альтернативных моделей и выдача обоснованных рекомендаций по выбору из них наиболее подходящей в данной ситуации;
• информационная поддержка оператора при управлении технологическим объектом;
• тренаж и обучение при решении задач статистического анализа, моделирования, идентификации.
В основы данной работы наряду с экономическими теориями, легла теория нечеткой логики, в частности - применение экспертных систем. Применение таких методов построения систем управления производством на уровне технологической установки вызвано тем, что практически невозможно построить точную математическую модель сложного объекта (которыми является установки переработки нефти и нефтепродуктов), что вытекает из определения сложных систем.
Выход из положения связан с использованием методов системного анализа и современных методов обработки плохо структурированной информации.
Для этих целей можно использовать нечеткую математику, идеи ситуационного моделирования и управления, методы исследования операций и имитационного моделирования.
Системное использование данных моделей и методов предполагает итеративный характер их получения и проверки адекватности на основе анализа конечного результата.
Для достижения цели исследования необходимо было решить ряд взаимосвязанных познавательных, методических и расчетно-аналитических задач. Первая из них заключена в анализе фактического состояния оперативного планирования работы установок НПЗ.
Вторая задача состоит из определения элементов системы оценки и оптимизации при планировании работы установки.
Третья задача возникла на стадии моделирования и заключалась в отборе факторов, определяющих оптимальную эффективность работы.
Четвёртая задача состоит в разработке моделей оптимизации технологического процесса с точки зрения экономических критериев с использованием экспертных систем.
Теоретической основой решения перечисленных задач избрана модель экономического равновесия фирмы. Поскольку сам принцип экономического равновесия не содержит указания на конкретные приемы проведения оптимизационных расчетов, они были разработаны автором.
Научная новизна результатов проведенного исследования заключена в следующем.
1. Установлено место проблемы оперативного планирования и оптимального ведения нефтеперерабатывающего производства на уровне технологической установки.
2. Разработана структура модели системы оперативного управления технологической установкой по ТЭП.
3. Предложен критерий оперативной оценки эффективности технологического режима и методика его расчета.
4. Предложены пути дальнейшего совершенствования системы оперативного управления предприятия в целом.
Проблемы совершенствования оперативного управления производством в переходной экономике
Управление современными нефтеперерабатывающими и нефтехимическими заводами представляет собой сложную и трудоемкую задачу. Обычно полагают, что она заключается главным образом в достижении предприятиями установленных планом основных показателей их производственно-хозяйственной деятельности. Если рассматривать задачу управления лишь с этих позиций, то и в этом случае следует отметить ее масштабность.
Сложность управления предприятием в условиях переходной экономики обуславливают:
- нестабильные экономические законы;
- хрупкость хозяйственных связей;
- изменчивость спроса на рынке нефтепродуктов;
- интенсивное изменение мировых цен на нефть;
- многообразие поставщиков сырья, и как следствие разнообразие показателей его качества (содержание светлых нефтепродуктов, ароматических соединений, непредельных углеводородов, содержание серы и т.д.).
Производственно-хозяйственная деятельность каждого предприятия оценивается целым рядом показателей, таких, как объемные показатели по производству продукции в стоимостном и натуральном выражениях, показатели по труду, заработной плате, себестоимости продукции, прибыли, рентабельности и т. д. (для нефтеперерабатывающего завода, например, подобный ряд состоит почти из восьмидесяти наименований). Каждый показатель, как правило, является функцией нескольких аргументов. Так, показателями по объему производства продукции в натуральном выражении определяются с учетом качественной и количественной характеристик сырья, возможных вариантов его переработки, расходных нормативов, состояния оборудования и других данных.
Для управления заводом очень важно, что показатели деятельности завода постоянно изменяются во времени. Другими словами, помимо числового значения, у каждого показателя имеется и временная характеристика, раскрывающая его динамику.
Следует отметить, что об управлении заводом, так же как и любым другим объектом, можно говорить, только анализируя работу предприятия как динамическую систему.
Статические характеристики нефтеперерабатывающего или нефтехимического завода могут дать нам представление о номенклатуре продукции и мощности производства по основным ее видам, потребляемом сырье, источниках и количестве потребляемых энергетических ресурсов, наборе технологических производств и установок, численности производственного персонала и т.п. Эти характеристики могут вполне удовлетворять технолога, энергетика, экономиста для ранения соответствующих их профилю задач. Постоянное же изменение показателей завода во времени выдвигает требование иного взгляда на завод, выступающий как объект управления.
При таком подходе нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия рассматриваются как сложные (большие) системы, которые состоят из совокупности элементов, находящихся во взаимодействии (рис. 1). Поэтому исследование их должно осуществляться на основе методологических принципов такой научной дисциплины, как общая теория систем. Пр этом, безусловно, следует исходить из предпосылки, что упомянутая теория не заменяет, а дополняет другие науки, положения которых примени гея в производстве продуктов переработки нефти и нефтехимии. Нефтепродукты
С позиции общей теории систем [53] управление есть функция системы, ориентированная либо на сохранение ее основного качества (т. е. совокупности свойств, потеря которых влечет за собой разрушение системы) в условиях изменения окружающей среды, либо на выполнение соответствующей программы, которая должна обеспечить устойчивость функционирования (гомеостаз), достижение определенной цели.
На основании изложенного задачу управления нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями нужно рассматривать в более широком плане, чем только достижение ими основных показателей производственно-хозяйственной деятельности.
В условиях постоянных изменений, происходящих в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, и все возрастающих требований народного хозяйства данная задача состоит в обеспечении эффективного функционирования завода При этом работа предприятия должна удовлетворять как требованиям макро-, так и микросреды функционирования.
Например, максимальное удовлетворение рынка в продукции предприятия должно сочетаться с совершенствованием технической базы производства и улучшением условий труда и быта членов заводского коллектива.
Такое содержание задачи управления вызывает необходимость учитывать все аспекты функционирования предприятия и окружающей среды, использовать при решении упомянутой задачи системный подход, базирующийся на положениях общей теории систем.
Применение системного подхода для целей управления основано на ряде специфических приемов, а именно:
а замене исследуемой системы некоторой аналитической или числовой моделью;
э определении и формулировке совокупности правил (алгоритмов), характеризующих поведение системы;
и использовании принципа внешнего дополнения.
Поиск решения задачи управления в отличие от поиска решений других задач имеет свои особенности.
Получение целевых нефтепродуктов, снабжение завода электроэнергией, экономический анализ и другие аспекты производственной деятельности предприятия реализуются через последовательные закономерные явления, переход одних явлений в другие, т. е. обеспечиваются посредством соответствующих процессов.
Специфика оперативного управления нефтеперерабатывающими предприятиями
Оперативное управление, направлено на поддержание технологического процесса в заданных ограничениях. Помимо этого, предлагается включить в процесс управления оптимизацию технологического режима с учетом некоторых технико-экономических показателей. Такая оптимизация в существующих АСУ ТП проводится крайне редко. Сложность решения задачи управления по технико-экономическим показателям объясняется следующим:
- несовершенством методического обеспечения оценки эффективности производства полуфабрикатов;
- сложностью взаимосвязей материальных и энергетических потоков;
- нелинейной зависимостью затрат от параметров технологического режима;
- нечеткостью информации о себестоимости дальнейшей обработки полуфабриката;
- ошибками прогноза изменения состояния рынка за время производства
продукта.
Для определения критериев и целей управления необходимо разделить управление предприятием на несколько уровней [13]. Верхним уровнем управления производством является управление предприятием в целом. Критерием, по которому оптимизируется производство на этом уровне, является прибыль. В данной работе этот уровень управления не рассматривается. Средним уровнем управления производством мы принимаем цех, который объединяет несколько установок. В настоящей работе критерии для управления на данном уровне не рассматриваются.
Низшим уровнем управления является управление технологической установкой. Именно исследованию критериев управления на данном уровне производства повещён настоящий раздел диссертации.
При оперативном управлении принципиальным вопросом при оптимизации производства по ТЭП является отсутствие нормативного обеспечения отнесения затрат на тех или иных технологических циклах на стоимость производимого продукта. Общая схема управления по ТЭП приведена на рис. 5. При этом фоном выделена подзадача оперативного управления.
На рисунке показаны задачи, решаемые на определенном уровне производства; входная информация, используемая для решения задач; ресурсы управления; результат (выходная информация).
При определении технико-экономического критерия для управления технологическим процессом в оперативном режиме мы принимаем постоянным следующее:
- рыночные цены на готовую продукцию;
- расценки на энергетические услуги, услуги сторонних организаций, расходные материалы и т.д.
- амортизационные отчисления;
- заработная плата персонала;
- административные расходы;
- накладные расходы, и т.п.
В таком случае, ресурсами управления являются:
1) при управлении технологической установкой - изменение технологических параметров процесса, вызывающих перераспределение материальных потоков, изменение показателей качества полуфабрикатов, энергетические затраты и т.д. 2) при управлении цехом (комплексом установок) - параметры технологического регламента.
Исходя из принципов рыночной экономики, предприятие может влиять на объем своей выручки, которая является одной из форм проявления прибыли, в основном путем изменения объемов производства продукции, но с учетом ограничения по емкости рынка, поскольку цены регулируются рыночными механизмами и зависят от соотношения спроса и предложения. При этом, большое воздействие на величину прибыли оказывает себестоимость. У предприятия есть ресурсы снижения себестоимости за счет внутренних резервов, т.е. за счет совершенствования производственного процесса.
В себестоимость входит множество статей, учитывающих различные затраты. Управляя этими затратами можно оперативно влиять на величину себестоимости. Но управление не может и не должно являться единым процессом, сосредоточенным в одном месте и охватывающем весь производственный процесс одновременно. Как разделение труда повышает его производительность, так и разделение управления повышает его эффективность, при условии соблюдения единого производственного поля. Более общие ограничения первичны по отношению к конкретным ограничениям, накладываемым на определенный производственный процесс. То есть, ограничения, используемые при управлении цехом первичны по отношению к ограничениям, используемым при управлении установкой. То же и для управления предприятием-цехом соответственно.
Процесс управления связан с планированием производства. В зависимости от временного интервала в рамках которого проводится планирование, его принято подразделять на долгосрочное (больше года), среднесрочное (6 месяцев-1 год) и краткосрочное (до 6 месяцев). Но данная классификация справедлива для уровня производства. Когда же объектом планирования является технологическая установка, то невозможно вести речь о долго-, средне- или краткосрочном планирование в понимании, как указанно выше.
Планирование на определенный срок в масштабах отдельно взятой установки невозможно в непрерывных технологических процессах, поскольку большинство планируемых показателей связаны между собой на уровне как минимум цеха (группы установок) или предприятия в целом [11]. Планирование работой установки заключается в установлении технологического регламента, который задается системой ограничений. Ряд параметров может варьироваться в рамках этих ограничений.
Поскольку отсутствует возможность однозначно планировать работу технологической установки, следственно нет и экономических критериев для оперативного управления процессом. Именно поиск критерия управления, имеющего экономическую природу, является одной из задач настоящей работы.
Рассматривая отдельную технологическую установку
нефтеперерабатывающего (нефтехимического) предприятия, как объект управления, примем как аксиомы следующие утверждения:
- принцип максимизации прибыли на уровне предприятия в целом справедлив и для уровня установки;
- механизм формирования прибыли справедлив и для уровня установки;
- управление должно иметь циклический характер;
- ограничения верхнего уровня (уровня цеха, предприятия) первичны по отношению к ограничениям уровня установки.
Изложенные утверждения будут являться основой разработки критериев оперативного управления.
Применение системы оперативного управления процессом прокалки кокса
Одним из перспективных направлений развития нефтеперерабатывающих заводов Уфимской группы является внедрение процесса прокаливания нефтяного кокса [5]. Сырьем для данного процесса является сырой нефтяной кокс, получаемый в некоторых технологических процессах. На использовании нефтяного прокаленного кокса базируются такие отрасли, как производство алюминия и электростали. Ежегодное мировое потребление прокаленного кокса для производства анодов для алюминиевой промышленности составляет 9-11 млн. т при удельном расходе 0,4-0,5 т/т алюминия. Доля прокаленного кокса, используемого для производства алюминия, составляет по различным странам мира 78-90%. Остальное потребление приходится на долю производства электростали — 8,0% (4,5-5,4 кг/т электростали), пигментов — 6%, конструкционных материалов и др. В США прокаливание 35-40 % кокса осуществляется на заводах-производителях кокса, 30-35 % на алюминиевых и электродных заводах и 30 % независимыми фирмами. В России соотношение иное — 7, 83 и 10 % соответственно.
Процесс прокаливания кокса является высокорентабельным, поскольку цена прокаленного кокса в 2-3 раза выше сырого. Цена прокаленного кокса для алюминиевой промышленности в зависимости от качества составляет 160-200 долл./т, игольчатого для производства спец. электродов — 550-600 долл./т.
Сам процесс заключается в нагреве в специальной печи нефтяного кокса до температуры 1200-400 С, и выдержке его при данной температуре в течение 1-8 ч с последующим охлаждением. Для прокаливания кокса, в основном, используются контактные футерованные барабанные печи непрерывного прокаливания. -7
К современным процессам прокаливания предъявляются жесткие требования:
- эффективное прокаливание суммарного кокса (0-250 мм);
- высокий выход прокаленного кокса;
- хорошее качество прокаленного кокса;
- достаточно полное улавливание или дожиг пыли;
- утилизация тепла дымовых газов и прокаленного кокса и, при необходимости, очистка дымовых газов от двуокиси серы.
Башкирский институт проблем нефтехимпереработки обладает технологией, позволяющей строить подобные печи с производительностью 140 тыс. т в год. При данной производительности выручка от производства прокаленного кокса составит 28 млн. долларов в год.
При эксплуатации печей для прокаливания коксов возникает ряд вопросов, связанных с обеспечением управляемости данного процесса. Одним из важнейших показателей качества прокаленного кокса является его истинная плотность, которая должна составлять от 2.02 до 2.06 г/см3 (для алюминиевой отрасли). Выход за данные рамки ведет к выбраковыванию партии кокса. Это связано с тем, что если плотность кокса на выходе меньше допустимой минимальной границы интервала, то кокс не может использоваться в дальнейшей переработке в металлургической отрасли, и подлежит либо еще одному циклу прокаливания, либо списания в отходы. В случае если плотность кокса больше верхней границы допустимого интервала - кокс не подлежит дальнейшей переработки и списывается в отходы производства, поскольку также не пригоден для дальнейшего производства в металлургической отрасли и не подлежит дополнительной переработке и приведению плотности в соответствие с нормами. Проблемы несоответствия качества у коксов не решаются методами компаундирования, как в случае со светлыми нефтепродуктами. В связи с этим, значение плотности кокса так критично, и во многом эффективность процесса зависит от плотности прокаленного кокса.
Анализ целесообразности оперативного управления по ТЭП технологической установкой Л-3 5/11-1000 ОАО «Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод».
Установка Л-35-11/1000 ОАО «Новойл» включает в себя процессы каталитического риформинга и изомеризации бензиновой фракции. Задача снижения затрат на производство продукции на данной установке является весьма актуальной, поскольку напрямую влияет на себестоимость производства высокооктановых бензинов [37].
Оптимизация работы по критерию снижения себестоимости ведется по нескольким направлениям.
Во-первых - изменение конструкции различных узлов установки, направленных на снижение нагрузок на агрегаты (насосы, компрессоры), повышение безопасности работы.
Во-вторых - оптимизация показателей технологического режима за счет изменения температурного режима, организации реакционных потоков внутри рабочих реакторов и т.д.
Однако, при оптимизации даже если и выполняются экономические расчеты, то не полностью и полной оценки эффективности работы установки с учетом максимального количества технико-экономических факторов, влияющих на себестоимость и выручку от производства продукции не производится.
Основным фактором, способствующим низкой эффективности эксплуатации крупнотоннажных установок является низкий уровень их загрузки. Несмотря на ряд исследований в области оптимальной загрузки установок, оптимальная загрузка не обеспечивается. В течение эксплуатации установки Л-35/1000 ее производительность не превышала 60% при нестабильном снабжении сырьем.
Имеются данные о том, что в зависимости от октанового числа производимого бензина существенно изменяются технико-экономические показатели затрат, связанных с данным процессом. Одним из важнейших факторов, влияющих на величину затрат является расход катализатора, поскольку содержание платины делает эксплуатацию катализатора достаточно дорогой. Известно, что при режиме производства бензина с октановым числом 98 затраты на эксплуатацию контура регенерации составляют 6449 рублей, выход стабильного платформата снижается на 3-4%, при этом в результате поддержания высоких температур скорость дезактивации катализатора в реакторах риформинга в 5-10 раз выше, чем при работе установки в режиме производства бензина с октановым числом 96. В результате всего этого себестоимость стабильного платформата возрастает на 56 рублей за тонну. Помимо перечисленных, существует еще множество факторов, влияющих на ТЭП и зависящих от технологического режима.
Возникают производственные ситуации, при которых производится вынужденная рециркуляция стабильного изомеризата. При этом себестоимость 1 т бензина, производимого на установке, повышается на 161 рубль.
Себестоимость - это лишь одна сторона производства. Для оценки эффективности работы установки необходимо определить выручку от производимой продукции, поскольку большие затраты на обеспечение процесса подразумевают больший результат. В случае с установкой Л-35/1000 большие затраты обеспечивают получение бензина с октановым числом 98. Такой бензин дороже чем 96, но, например, его расход меньше при компаундировании в цехе производства товарных бензинов, т.е. расходы на высококтановый бензин в цехе компаундирования будут меньше при использовании 98 бензина, по сравнению с 96 бензином, а также цена на 98 бензин выше чем на 96.
Таким образом, при управлении процессом риформинга есть объективная необходимость оценки параметров технологического режима с учетом технико-экономических показателей. Поскольку процесс протекает непрерывно, параметры технологического режима постоянно меняются, подобную оценку необходимо проводить в оперативном режиме.
Приведем некоторые показатели процесса риформинга установки Л-35-11/1000 в таблице 14.
Как видно из таблицы 22, разница величины затрат при производстве бензиновой фракции с ОЧ 98 на установке риформинга составляет 55,7 руб., по сравнению с производством бензиновой фракции с ОЧ 96, т.е. на 4% больше, что в масштабах производства составляет 395228,5 руб в сутки по данной установке.
Однако, компонент бензина с ОЧ 98 дороже компонента бензина с ОЧ 96. Учитывая это, нельзя сделать обоснованного заключения об эффективности того или иного режима работы установки только по приведенным данным. Кроме того, в приведенной таблице не учтены и такие затраты, зависящие от режима ведения процесса как:
- расход катализатора на 1 т. сырья (или затраты на регенерацию катализатора);
- затраты на ремонт технологического оборудования;
- убытки от простоя при ремонтных работах.
Поскольку зависимости подобных показателей от параметров технологического режима в большинстве случаев имеют нелинейную характер и трудно поддаются формализации, их прогнозирование в оперативном режиме позволит повысить эффективность работы установки.
Графически зависимость представлена на рис. 11.
Из графика (рис. 12) видно, что с повышением октанового числа платформата, после определенного значения резко возрастает скорость дезактивации катализатора, что приводит к резкому увеличению себестоимости производимого нефтепродукта.
При эксплуатации процесса среднетемпературной изомеризации пентан-гексановой фракции НК-80 С , выделенной после гидроочистки широкой бензиновой фракции, из-за превышения конца кипения фракции верха до 90-100 С на катализатор попадало большее количество бензола и углеводородов Cj и выше. Экзотермические реакции гидрирования приводят к увеличению температуры, увеличению коксообразования на катализаторе и более быстрой дезактивации катализатора. При нормальных условиях работы катализатор, согласно паспорту, работает в течение 24 месяцев до регенерации. При превышении температурного режима, этот период снижается в 2-3 раза.
В процессе снижения температуры проведения процесса снизилось октановое число стабильного изомеризата с 78-80 пунктов до 74-76 по ИМ, т.е. снизилась внутренняя цена производимой на установке продукции.
