Supply chain optimization for the petrochemical shutdown of the OMV refinery Schwechat : A linear programming approach

Abstract

Turnarounds stellen Unternehmen vor sehr große Herausforderungen und beeinflussen die gesamte Supply Chain. Jeder Tag an dem die Produktion still steht, verursacht Kosten und verringert die Erträge. In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein logistisches Konzept entwickelt, um den Petrochemie Shutdown der OMV Raffinerie Schwechat im zweiten Quartal 2017 abzuwickeln. Dieses Ziel wird durch Simulation der gesamten Supply Chain mittels linearer Optimierung erreicht. Die Simulationen werden mit der LP-Software Aspen PIMSTM der Firma AspenTech® durchgeführt. Mittels der Simulationen soll das optimale Verhältnis zwischen Zu- und Verkäufen von Rohstoffen, Zwischen- und Fertigprodukten ermittelt werden. Basierend auf diesen Ergebnissen sollen Entscheidungen getroffen werden, ob die OMV Raffinerie Schwechat und die Märkte aus Eigenproduktion oder durch Zukäufe von Dritten ver-sorgt werden. Ein weiteres Ziel ist es Szenarienbetrachtungen durchzuführen, um auf die Möglichkeit einer verzögerten Inbetriebnahme vorbereitet zu sein. Ausgehend vom Instandhaltungsplan der OMV Raffinerie Schwechat wird die not-wendige Anzahl an Perioden definiert, in die das Jahr 2017 aufgeteilt wird. Die Da-tenbasis bilden die Prognosen für 2017 der Mittelfristplanung für 2016 (MTP). Diese Daten werden entsprechend auf die einzelnen Perioden aufgeteilt und das Modell der Raffinerie Schwechat wird für die Simulation des Shutdowns angepasst. Zusammen-fassend kann gesagt werden, dass die für 2017 geplanten Verkaufsmengen eingehalten werden können und das sogar Potential für zusätzliche Verkäufe aufgezeigt werden konnte. Die höchsten Bestände werden zu Beginn des Turnarounds erreicht, aber im Vorfeld des Shutdowns müssen einige Tankbestände auch minimiert wer-den, um einen durchgehenden Betrieb der restlichen Anlagen gewährleisten zu können. Dieser Bestandsaufbau zusammen mit der Abschaltung einiger Anlagen führen zu einer stark geänderten Rohölauswahl gegenüber der MTP. Besonderes Augenmerk wird den drei Szenarienbetrachtungen beigemessen. Diese zeigen, dass eine verzögerte Inbetriebnahme der Ethylenanlage (AC) besonders kritisch ist, da die Produktion direkt mit einem anderen Unternehmen verbunden ist. Daher ist eines der vordergründigen Ziele, den Turnaround innerhalb der geplanten Zeit abzuschließen. Bei Betrachtung der Ergebnisse konnte auch noch zukünftiges Optimierungspotential entdeckt werden. Um die Auswirkungen auf die Raffineriemarge beurteilen zu können, sind allerdings weitere Simulationen notwendig, die den Rahmen dieser Arbeit überstiegen hätten.

Turnarounds pose enormous challenges for companies and influence the whole supply chain. Every day without production has a huge impact on costs and revenues. This thesis develops a supply and processing concept for the petrochemical shut-down of the OMV Refinery Schwechat in the second quarter of 2017. This goal is reached by modeling and simulation of the supply chain using linear optimization. The simulations are performed with the LP-software Aspen PIMSTM, powered by AspenTech®. The optimum balance between sales and purchases of raw materials, semi-finished and finished products has to be found. Decisions have to be taken whether the OMV Refinery Schwechat and the markets can be supplied by own production or by additional purchases. To evaluate the impacts of a delayed start-up, scenario analyses are another major goal of this thesis. Starting with the maintenance schedule, provided by the Refinery Schwechat, the necessary number of periods is defined. The data of the one period model from the annual forecast for 2017 of medium term planning 2016 (MTP) are broken down into single periods of the year 2017, before the model is further adapted to simulate the shutdown. Summing up the results, it can be concluded that the planned sales volumes can generally be met and that even additional sales can be realized. The stocks reach the highest levels in the run-up to the turnaround, but also some stocks have to be minimized in the run-up to the shutdown. The crude oil selection is fundamentally changed compared to the MTP. Particular attention is paid to the three calculated risk scenarios that show that a delayed start-up of the thermal cracking unit (AC) is especially challenging, because the production is directly connected to another company. Thus, it is very important to finish the turnaround in time. The results of the simulations also allow to identifying further potential for optimization. The quantification of the impact of this optimization potential on the gross refining margin has to be evaluated in further calculations, but this would have exceeded the scope of this work.