案例炼油厂生产计划安排问题的提出某炼油厂的工艺流程图如图.doc
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案例:
炼油厂生产计划安排
一、问题的提出
蒸馏
原油1
原油2
石脑油
轻油
重整
裂解
发动机油
混合
高档
发动机油
普通
发动机油
重油
煤油、燃料油混合
煤油
燃料油
渣油
油渣处理
润滑油
重整汽油
裂解汽油
裂解油
某炼油厂的工艺流程图如图1所示。
图1某炼油厂的工艺流程图
炼油厂输入两种原油(原油1和原油2)。
原油先进入蒸馏装置,每桶原油经蒸馏后的产品及份额见表1,在分馏过程中有少量损耗。
其中轻、中、重石脑油的辛烷值分别为90、80和70。
表1每桶原油经蒸馏后的产品及份额表
轻石脑油
中石脑油
重石脑油
轻油
重油
油渣
合计
原油1
0.1
0.2
0.2
0.12
0.2
0.13
0.95
原油2
0.15
0.25
0.18
0.08
0.19
0.12
0.97
石脑油部分直接用于发动机油混合,部分输入重整装置,得辛烷值为115的重整汽油。
1桶轻、中、重石脑油经重整后得到的重整汽油分别为0.6、0.52、0.45桶。
蒸馏得到的轻油和重油,一部分直接用于煤油和燃料油的混合,一部分经裂解装置得到裂解汽油和裂解油。
裂解汽油的辛烷值105。
1桶轻油经裂解后得0.68桶裂解油和0.28桶裂解汽油。
;桶重油经裂解后得0.75桶裂解油和0.2桶裂解汽油。
其中裂解汽油用于发动机油混合,裂解油用于煤油和燃料油的混合。
油渣可直接用于煤油和燃料油的混合,或用于生产润滑油。
1桶油渣经处理后可得0.5桶润滑油。
混合成的发动机油高档的辛烷值应不低于94,普通的辛烷值不低于84。
混合物的辛烷值按混合前各油料辛烷值和所占比例线性加权计算。
规定煤油的气压不准超过1kg/cm2,而轻油、重油、裂解油和油渣的气压分别为1.0、0.6、1.5和0.05kg/cm2。
而气压的计算按各混合成分的气压和比例线性加权计算。
燃料油中,轻油、重油、裂解油和渣油的比例应为10:
3:
4:
1。
已知每天可供原油1为20000桶,原油2为30000桶。
蒸馏装置能力每天最大为45000桶,重整装置每天最多重整10000桶石脑油,裂解装置能力每天最大为8000桶。
润滑油每天产量应在500—1000桶之间,高档发动机油产量应不低于普通发动机油产量的40%。
又知最终产品的利润(元/桶)分别为:
高档发动机油700,普通发动机油600,煤油400,燃料油350,润滑油150,试为该炼油厂制定一个使总赢利为最大的计划。
二、问题建模
这是一个线性规划问题
(1)变量设置参见图2。
1.变量说明:
用分别代表原油1和原油2的输入量,分别为由蒸馏后得到的轻、中、重石脑油的数量,为第种石脑油用于高档和普通发动机油混合的数量,为种石脑油输入重整装置的量()。
为由重整装置得到的重整汽油量,为重整汽油分别用于高档和普通发动机油混合的数量。
为裂解装置得到的裂解汽油,为裂解汽油分别用于高档和普通发动机油混合的数量。
轻油()和重油()有一部分输入裂解装置,一部分直接输入煤油、燃料油的混合装置。
由蒸馏装置得到渣油()一部分输入渣油处理装置,提炼的润滑油;一部分输入煤油、燃料油混合装置。
该炼油最终产品为高档发动机油、普通发动机油、煤油、燃料油和润滑油的数量分别为。
(2)目标函数
(3)约束条件:
①各装置投入产出关系
对蒸馏装置有:
;;;
;;;
;;;
;;;
对重整装置有:
;;
对裂解装置有:
;;
;;
对渣油处理装置有:
;
对发动机混合装置有:
;
;
对煤油、燃料油混合装置有:
;
;
②各装置能力限制
;
;
;
③发动机油辛烷值限制
;
;
④煤油气压的限制
;
⑤燃料油比例的限制
;
⑥原油供应限制
;;
⑦最终产品数量限制
;;
⑧变量非负限制,所有变量均。
完整的线性规划模型为:
三、求解结果
用lingo10.0求解的程序:
!
目标函数;
max=700*y1+600*y2+400*y3+350*y4+150*y5;
!
约束条件;
!
各装置投入产出关系;
x1=0.1*z1+0.15*z2;x2=0.2*z1+0.25*z2;x3=0.2*z1+0.18*z2;
x7=0.12*z1+0.08*z2;x8=0.2*z1+0.19*z2;x9=0.13*z1+0.12*z2;
x1=x11+x12+x13;x2=x21+x22+x23;x3=x31+x32+x33;
x7=x71+x72+x73;x8=x81+x82+x83;x9=x91+x92+x93;
!
对重整装置;
x4=0.6*x13+0.52*x23+0.45*x33;x4=x41+x42+x43;
!
对裂解装置;
x5=0.28*x73+0.2*x83;x5=x51+x52;x6=0.68*x73+0.75*x83;x6=x61+x62;
!
对渣油处理装置;
y5=0.5*x93;
!
对发动机油处理装置;
y1=x11+x21+x31+x41+x51;y2=x12+x22+x32+x42+x52;
!
对煤油和燃料油处理装置;
y3=x61+x71+x81+x91;y4=x62+x72+x82+x92;
!
各装置能力限制;
z1+z2<=45000;x13+x23+x33<=10000;x73+x83<=8000;
!
发动机油辛烷值限制;
90*x11+80*x21+70*x31+115*x41+105*x51>=94*x11+94*x21+94*x31+94*x41+94*x51;
90*x12+80*x22+70*x32+115*x42+105*x52>=84*x12+84*x22+84*x32+84*x42+84*x52;
!
煤油气压的限制;
1.5*x61+1.0*x71+0.6*x81+0.05*x91<=x61+x71+x81+x91;
!
燃料油比例的限制;
x62/4=x72/10;x72/10=x82/3;x82/3=x92;
!
原油供应限制;
x1<=20000;x2<=30000;
!
最终产品数量限制;
y5<=1000;y5>=500;y1>=0.4*y2;
程序结果为:
Globaloptimalsolutionfound.
Objectivevalue:
0.2153383E+08
Totalsolveriterations:
20
VariableValueReducedCost
Y17154.3770.000000
Y217885.940.000000
Y314298.000.000000
Y40.0000000.000000
Y5500.00000.000000
X16750.0000.000000
Z10.00000026.48772
Z245000.000.000000
X211250.000.000000
X38100.0000.000000
X73600.0000.000000
X88550.0000.000000
X95400.0000.000000
X11321.43140.000000
X126428.5690.000000
X130.00000090.49117
X210.0000000.000000
X2211250.000.000000
X230.00000050.03629
X312740.5810.000000
X320.0000000.000000
X335359.4190.000000
X710.00000039.28285
X720.0000000.000000
X733600.0000.000000
X814150.0000.000000
X820.000000430.9428
X834400.0000.000000
X914400.0000.000000
X920.0000000.000000
X931000.0000.000000
X42411.7390.000000
X412204.3650.000000
X42207.37380.000000
X430.000000958.1418
X51888.0000.000000
X511888.0000.000000
X520.0000000.000000
X65748.0000.000000
X615748.0000.000000
X620.0000000.000000
RowSlackorSurplusDualPrice
10.2153383E+081.000000
20.000000665.3762
30.000000548.2700
40.000000431.1638
50.000000439.2828
60.000000400.0000
70.000000400.0000
80.000000-665.3762
90.000000-548.2700
100.000000-431.1638
110.000000-439.2828
120.000000-400.0000
130.000000-400.0000
140.000000958.1418
150.000000-958.1418
160.000000841.0356
170.000000-841.0356
180.000000400.0000
190.000000-400.0000
200.000000800.0000
210.000000712.2187
220.000000595.1125
230.000000400.0000
240.000000350.0000
250.000000473.6261
264640.5810.000000
270.00000068.20711
280.000000-11.71062
290.000000-11.71062
302966.0000.000000
310.000000-200.0000
320.000000-1092.828
330.00000050.00000
3413250.000.000000
3518750.000.000000
36500.00000.000000
370.000000-650.0000
380.000000-12.21873
结果列表如下:
0
45000
6750.000
321.4314
6428.569
0.000000
11250.00
0.000000
11250.00
0.000000
8100.000
2740.581
0.000000
5359.419
2411.739
2204.365
207.3738
0.000000
1888.000
1888.000
0.000000
5748.000
5748.000
0.000000
3600.000
0.000000
0.000000
3600.000
8550.000
4150.000
0.000000
4400.000
5400.000
4400.000
0.000000
1000.000
7154.377
17885.94
14298.00
0.000000
500.0000
最优计划可获得的利润为:
21533830元。
结果描述与解释:
7
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- 案例 炼油厂 生产 计划 安排 问题 提出 工艺 流程图