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CHINA UNI VERITY OF PETROLEUM BEUING工商管理学院 MBA学习中心班 级：2017级MBA!: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2-17 右油箱蚱流程图在分搐之后，原油】能够得到三%的丁烷"5%的石脑油、.%的轻柴油以及15%的 残渣.原油2能够得到5%的丁烷的石嘀油、25%的轻柴油以及10%的残液*对石 脑油进行重整能够得到3%的丁烷和35%的.重整油CH整石脑油）：对残渣的催化裂:解可

2、 以生成片5弘的裂解石脚油和三5 %的裂解轻柴油£注意,由于在此工艺中也招生成15 %的 气体和5%的石油焦以及其他另一种无法计入我们的向题中的残余物，因此这两个百分 比之和不等于】3汽油由三种成分混合而成：邕组石脑油（豆纽:油八烷以及裂解右脑 油口柴油可以通过将脱硫轻柴油、裂解轻柴油以及裂翩石腼油混合得到口足用燃料油山 轻柴油及裂解有脑油组成对其成分含E没有要求3法律规定了 一些汽油和柴油的规格指标时于汽油有三项重要指标：辛烷值、蒸汽 压以及挥发牲口辛烷值是-对汽油的抗爆能力的度量蒸汽压能够反映出汽油储存过程中 发生爆炸的风隆，尤其在炎热气候条件Fn探发性能够决定在寒冷气候条件下一

3、发动机是 否能够容易启动.空气污染法规制柴油的含僦量进行了规定，表£-之。中列出了最终产 品的现格指标和中间产晶的成分组成=如果对某一项没有限制.则对应区域保留为空- 假定所有这些成分部将按照质量线性泯合实际上只有含硫量才如此八2-20 中间产物和吊鲜产品斓格JK性规格1航杀整油裂解石脑油裂期粒柴油去破耗柴轴汽汕整油年烷值蒸气田1206010()2. 64. 1_12. 7推发性105312>17 冷碳曲弘Q. 126 76Q. 03£5 05F个月此精炼厂需要生产20 000吨丁烷30 000吨汽油、3。000 I吨柴油和42 000吨 燃料油.可用原油分别为非。0

4、吨嘘油1 3。0。口。吨原油2。重修炉每月加匚能力为 70 000吨,脱硫H.艺每月加工能力为80 000吨裂解工艺域月加工能力为40 0Q0吨，售 个工艺的成本取决于其中使用的燃料却催化剂。整流、重整脱硫和裂解的成本分别为每 吨 2r 10,4. 18.2. 04 和 O. 60 欧元.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

5、 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（分储）：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；3 .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。丁烷杼糖油1n- i布弗基于生产流程，设计相关变量如下：s :代表满足要求的最低生产成本；ul: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: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

6、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）加工能力（吨）分储12.1重整4.1870000脱硫2.0480000裂解0.640000分储成本：2.1 * u1 2.1 * u2重整成本：15%* 4.18 * u1 20%* 4.18 * u2脱硫成本：

7、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* u1 2.1* u2 15%* 4.18* u1 20%* 4.18* u2 40% * 2.04* u1 25% * 2.04* u2 15% *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 2: u2 M 3000002)计算前两类工艺中生产出的中

8、间产物的量从原油中经过分储工艺得到的中间产物量为：丁烷： 3% * u1 5% * u2石脑油：15%* u1 20%* u2轻柴油：40%* u1 25%* u2残渣：15%* u1 10%* u2石脑油经过重整工艺得到中间产物量为：丁烷：15% * (15% * u1 20% * 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 25% * u23)每类处理工艺的加工能力限制：

9、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%*u1 20%*u2 < 70000脱硫工艺：40% * u1 25% * u2 三 80000裂解工艺：15%*u1 10%*u2 < 400004)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%*u1 5%* u2 15%(15%*u1 20%*u2)-x1 _ 20000汽油：x1 x2 x3 - 40000柴油：y1 y2 y3 - 30000燃料油：z1

10、 z2 z3 - 420005)混合成最终产品油时，每类中间产物用量的限制：重整油：x2 <85%* (15%* u1 20%* u2)裂解石脑油：x3 y3 z3 <45%* (15%* u1 10%* u2)脱硫轻柴油：y1 z1 <40%* u1 25%* u2裂解轻柴油：y2 z2 < 35%* (15% * u1 10%* u2)6)法律规定各类成品油的规格指标的限制：汽油辛烷值：(120* x1 100* x2 74* x3)/(x1 x2 x3) _ 94汽油蒸汽压：(60*x1 2.6* x2 4.1* x3)/(x1 x2 x3) <12.7汽油

11、挥发性：(105* x1 3* x2 12* x3)/(x1 x2 x3) , 17柴油含硫量：(0.12* y3 0.76 * y2 0.03* y1)/(y1 y2 y3) < 0.052.5 模型建立根据上述条件，整理之后的线性规划模型如下：min S = 3.633 * u1 + 3.506 * u2;2.6 0.15 * u1 + 0.2 * u2 <= 70000;0.4 * u1 + 0.25 * u2 <= 80000;0.15 * u1+ 0.1* u2 <=40000;0.03 * u1+ 0.05* u2 +0.15* 0.15 * u1 + 0.

12、15 * 0.2 * u2 - x1 a= 20000;x1 + x2 +x3 >=40000;y1 十 y2 +y3 >=30000;z1 + z2 +z3 >=42000;x2 <= 0.85 * 0.15 * u1 + 0.85 * 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 <= 0.35 * 0.15 * u1 + 0.35 * 0.1 * u2;(120 * x1 + 100 * x2

13、+ 74 * x3)/(x1+ x2 + x3) >= 94;(60 * x1 +2.6 * x2 + 4.1 * x3)/(x1+ x2 + x3) <= 12.7;(105 * x1 + 3 * x2 + 12 * x3)/(x1+ x2 + x3) a= 17;(0.12 * y3 + 0.76 * y2 + 0.03 * y1)/(y1+ y2 + y3) <= 0.05;u1 <= 250000;u2 = 300000;2.6模型求解录入数据:Vwioblc »>Uiu2*1 _3«2心yirz | 嵋71z2DiiiMfofiFL

14、HL S.MlinmiXE3LE333.5OBCll0.1502S70000L2D.40.25C30.150.110000MDD525a.ooI>-?ra11110000i11>-口口口口口E7111口口口C801275017-1>-QC9D.DE75D.045-1-1-1>=CIO0.40 25-1-10EH1OD525D 035-1-1C1i226与2001347.31D1-SG<-t14m-14-50C15-QU?0.710 07-3C1I61<=Nb 口口叩C1i71<-300000LnweEBDUind0°口D°D

15、6;口uUppeiBounidMMMiMMMiMIMMiMV.iiiMrT>mcCnntinuDUx匚 OflAinilClLI!EortlinuousCantinuDUxCdtJiniJiaLi工EonAniMMisCantinuDUi CanlinuDUxEoinlnMusCantinuDUiConGinunui模型求解:13+0:35|%17-11 10 13 4S 38 下午 | 加 F-11 ID 13 +0我下午 pERII W 1±4E:38 下午 201711-1C 114B 38 下午口既痂n VdiiableSukj而昨U福 Cost op PioM 匕|j

16、jTotalConliitHitiuhReduced CatlB回曲SlalusARcwableMin.期AlfowabteMax. c(01ul7.Z10J2603.63303GJ94.39O00buic2.3C0®M2u2300.000.00003150Go1J51Jm.D000ab曰aM5.53CD3Ki4J7B.5310。n0basic3.2000M4122X022. GOOO000b己*ic39 11305*312.59B.8700000basic-24M936.1059Gfl37.271 BGDO000ba-enc00792U0»a. boundDM8f3000

17、0qt bound0MVzl4U.&12.190QpaDaIDz20000fit bound0M11z31.387 QUOnbaik-5.4B3BnDbiechweFunction|Mm.=lj077.qX.DODO(Hole：AllerrufieSaliitiinnEgH刑Conttrainiit:Left HandSideDiicotionRighl HandSideSlacki SmphjtSfudom PriceAllowdblc Min. RHSAllowable RHST01G1r04JL5200<«M0DOD0000J18.I81D0G1rD81_52D0

18、M2口77.0S4Q5OO<=nj.oqo (nnnJJ15.3*5W077.804 05QDM3C331rO®152DO<-4D.OOO.I9DOD8J10.481D031；DB1.5200M4口2DdMD.0DDa>=2OdDHl.DOnn0E* 纯口 D19JG21.47002C.2777JW5C540rD00.00D040.000. DODD07.57493Gr541_33D042.537. (BODGC£37271 SEDD>=3a.0Da.EKIMLZTlDC盹Qi-M37271BEDO7cz42rOOOLaODOA42.OaO.OOOD

19、0D1JS7.813D4S.271 MOD相coSSB.GSDD>=u2BJ 魄 6900ID-M2s49E.网间9C9-OLOOD5,二0004012.13001.387 用 40IDCIO-00039>=u0lOi-M7.271.B6M11C1110.878 5300>=010.878.53000-M10.678 53001之L12o.bosa>=0a-34.GDG.3200S7jee?ibo13Cl 3-13X774.0000一0133.774.00000133,774 0000M14C110.DM30aD.G353-41.234),8300的.249.驱。口15Cl 5745.4373c=0745.43730745.4373MIB£1£12Ml2Goh2«OjOOOJtM)02427899000Q710.1250M1?Cl?300,000,0000<=300,000.00000-2 0300294J1+.60M)304731_70003综合分析由模型求解结果得到以下分析：1）