石油精炼问题案例分析报告(运筹学作业)

1、数据模型与决策石油精炼问题案例分析报告LHiFiAUMVfcKSii y LM- PE7K0.LUM工商管理学院 MBA学习中心班 级：2017级MBA全日制1班姓名：苏景霞 学 号：2017217536石油精炼问题1案例描述1）问题背景石油精炼厂使用两种原油生产丁烷、汽油、柴油、和燃料油。下图是市场流程示意图饶汽油删Zd7 石油精焼就程風隹分悯之丘昇垠油1能够側到3%的丁烷、的石诙油必的朴紫油丄棗心的 戒渣一睡油2能讎得到吕陽拘厂蛻0 %的右脑油*药的轻柴油LL及10诂的蛾我。对 脑淌讥行重秸庭够得到石X的咲和E5妇的車能mu歪巒布抽油） 对我溃的鄴化製解可 以_生成45泛的製解和购油和35

2、坏的裂解尿乘油C注:ft.由于袂此工艺中电梅生成15%的 气体和7；劣的fi油饋収及耳他另一科扎法-计人我心的问题申的建余物同就垃洌个日分 比之和不卑于I ）.庄讪由三眸股分浪酱而成! EtR d严詁的成分细成口如卑対呆-啖说虧阳制，则対应l工域保朗为少* 權定所书这吩说分邯将按輔備址哉件混合实际I- R fi 琉坯才汕此儿2-2H 中同产物相堰践产哉.规塔性丁烷五棲油穀解佇苗油离略図悄袖汽油華油辛熄直120h二聲弋圧&Q T3s41k盂1益7, 1053 1iz1 -41了 1CK 1 20. 7fi0. 030.05尸牛月 此带炼厂需幣中.产20 000吨丁烷.40 QOO吨汽油、3 00

3、0吨柴i由和42 uOJ 1吨 燃.料油”可用原油时别为莎。000吨煉油1 300 000吨原油2.乖幣炉毎M加【能力为 70 aoo吨.脱做上艺毎月加H1S力为B0 000呻報解工邑嚮刀册【淮力为 小000吨务 个艺的底卒取决丁识中便出的燃料和催化削o策流、重搭、脱琉利裂解的诫本分捌为每 吨 2. 10 J. 18,2.04 fil 0. 60 政元试给出加工成本最低的生产（加工）方案2建模分析及模型求解2.1问题分析与定位基于问题的背景描述该问题可以理解为：石油精炼厂使用两种原油生产丁烷、汽油、柴油 和燃料油，结合精炼厂当月产量要求，及满足相关法律要求指标的前提下，设计一种加工 成本最低的

4、方案。模型选择：线性规划，求成本最小的最优解。2.2变量设计整个生产工艺流程参照图2-17，整个过程需要经过三类工艺。1. 第一类工艺（分馏）：产生丁烷、石脑油、残渣、轻柴油第一类中间产物;2. 第二类工艺（重整、催化裂解、脱硫）：产生重整油等第二类中间产物；n? in itiTftt3. 第三类工艺（混合）：产生丁烷、汽油、柴油和燃料油这四类最终产物。HLZ二混訂坠貳基于生产流程，设计相关变量如下：S :代表满足要求的最低生产成本；u1：代表使用原油1的量；u2:代表使用原油2的量；x1 :代表生产汽油的丁烷用量； x2 :代表生产汽油的重整油用量；x3 :代表生产汽油的裂解石脑油用量;yl

5、:代表生产柴油的脱硫轻柴油用量； y2 :代表生产柴油的裂解轻柴油用量； y3 :代表生产柴油的裂解石脑油用量； zl:代表生产燃料油的脱硫轻柴油用量; z2：代表生产燃料油的裂解轻柴油用量; z3：代表生产燃料油的裂解石脑油用量;2.3目标函数由题意可知，在三类工艺中，第一类工艺和第二类工艺需要花费成本， 每类工艺花费的成本如下所示：丁烷石脑油轻柴油残渣可用量原油13%15%40%15%250,000原油25%20%25%10%300,000工序单位成本（欧兀/吨）力口工能力（吨）分馏2.1一重整4.1870000脱硫2.0480000裂解0.640000分馏成本：2.1 * u1 2.1

6、* u2重整成本：15%* 4.18 * u1 20%* 4.18 * u2脱硫成本：40%* 2.04* u1 25%* 2.04* u2裂解成本：15%* 0.6* u1 10%* 0.6* u2则目标函数可表示为:S 2.1*u12.1* u2 15%* 4.18* u1 20%* 4.18* u2 40%* 2.04* u1 25%* 2.04* u215%* 0.6* u1 10%* 0.6* u2整理后可得：S 3.633* u1 3.506* u22.4约束条件1）可用原油1和原油2的质量分别为250,000和300,000吨,则约束条件1为: 原油 1: u1 250000原油

7、 2: u2 3000002) 计算前两类工艺中生产出的中间产物的量从原油中经过分馏工艺得到的中间产物量为:丁烷：3% * u15% *r u2石脑油：15%* u120%* u2轻柴油：40%* u125%* u2残渣：15%* u110%*u2石脑油经过重整工艺得到中间产物量为：丁烷：15%*(15%*u120% * u2)重整油：85%* (15% * u1 20% * u2)残渣经过裂解得到的中间产物量为：裂解石脑油：45%* (15% * u1 10%* u2)裂解轻柴油：35%* (15%* u1 10%* u2)轻柴油经过脱硫工艺得到的中间产物量为：脱硫轻柴油：40% * u1

8、25% * u23) 每类处理工艺的加工能力限制：重整炉每月加工能力为70000吨，脱硫工艺每月加工能力为 80000吨，裂解工艺每月加工能力为40000吨重整工艺：15%*u120%* u270000脱硫工艺：40%* u125%* u280000裂解工艺：15%*u110%* u2400004) 下个月精炼厂需要的最终产品油量的限制：精炼厂下个月需要生产 20000吨丁烷，40000吨汽油，30000吨柴油，42000吨燃料油。丁烷：3%*u15%*u215%(15%*u120%*u2)-x120000汽油：x1 x2x3 40000柴油：y1 y2y3 30000燃料油：z1 z2 z3

9、 420005) 混合成最终产品油时，每类中间产物用量的限制:裂解石脑油:x3 y3z3 45%* (15% *u110%*u2)脱硫轻柴油:y1 z140%* u1 25%*u2裂解轻柴油:y2 z235%* (15% * u110%* u2)法律规定各类成品油的规格指标的限制：汽油辛烷值：(120* x1100* x2 74*x3)/(x1 x2 x3)94汽油蒸汽压：(60 * x12.6* x2 4.1* x3)/(x1x2x3)12.7汽油挥发性：(105* x13*x212* x3)/(x1x2x3)17柴油含硫量：(0.12* y30.76* y2 0.03*y1)/(y1y2y

10、3)重整油：x20.056)85%* (15% * u1 20%* u2)2.5模型建立u1 250000;300000;u2根据上述条件，整理之后的线性规划模型如下:minS =3.633* u1 + 3.506* u2;s.t0.15* u10.2 * u270000;0.4* u10.25 * u280000;0.15* u10.1 * u240000;0.03* u10.05 * u20.15 *0.15* u1 0.15 * 0.2 * u2 - x120000;x1x2x340000;y1y2y330000;z1z2z342000;x2 =:0.85* 0.15 * u1 +0.8

11、5 *0.2 *u2;x3 +y3 + z3 = 0.45* 0.15 * u1 +0.45* 0.1 *u2;y1 +z1 =0.4 * u1+ 0.25 * u2;y2 +z2 Li?HlT11* 1sr zDircctMnn m s.3 61)HMM1ni0150770DM1C2a 40 25 =111Him闻DE111 =iixinNiC7111-4X)M)U8D12750174-0raU.UBUJMEj1-11*0C1UVI 40洱-IlK-anmna3!i1-1*9riax.aC1I347 3-na.iBE-aCi4-14-5?=aCISa/iOLD/0cutli药冈DQcir1K

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16、53113VB3DQ3049.0015R15-74!i 41731)715 41710-745 J173MItCIEUio 1AUzbomwwzzjsslwciqQ710.12WM17ci?im nnn rmnaCsrmo.nnn nnnnn2 nnni734114 Rl)nnW 731 Tfflll)3综合分析由模型求解结果得到以下分析：1）精炼厂在满足该月产量的前提下，最低成本为： 1,077,994欧元。2）成本最低时，使用的原油1和原油2的量分别为：7,210吨和300000吨。原油2的余量 为0,可见大量使用原油2可以使得生产工艺成本降低。3）通过计算发现，在成本最小的情况下，通过计算发现汽油的各项规格指标值为：辛烷值：94=94蒸气压：9.35612.7挥发性：17=17则汽油的辛烷值和挥发值刚好达到标准，而汽油的蒸气压优于标准3.344个单位，符合国家相关法律的规定。通过对模型运算结果的分析，可以看出此末次那个满足石油精炼厂生产过程中的各种约束条件，并且在符合国家相关法律标准的前提下完成了生产指标。最后整理数据的到的模型汇总结果如下：分馏得到的产品丁烷石脑油轻柴油残渣实际用量可用量（吨）原油13%15%40%15%7,210250000原油25%20%25%10