Luận văn thạc sĩ: Thiết lập và tối ưu hóa sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa với nguyên liệu dầu thô Trung Đông nhập từ Kuwait

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

307
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết lập và tối ưu hóa sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa với nguyên liệu dầu thô Trung Đông nhập từ Kuwait nhằm xây dựng dữ liệu đối với dầu thô Trung Đông , xây dựng sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Thiết lập và tối ưu hóa sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa với nguyên liệu dầu thô Trung Đông nhập từ Kuwait

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG NGUY N QUANG THÁI THI T L P VÀ T I ƯU HÓA SƠ Đ CÔNG NGH NHÀ MÁY L C D U NGHI SƠN THANH HÓA V I NGUYÊN LI U D U THÔ TRUNG ĐÔNG NH P T KUWAIT Chuyên ngành: Công ngh Hóa h c Mã s : 60.52.75 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng - Năm 2011
2 Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N TH THANH XUÂN Ph n bi n 1: TS. Nguy n Đình Lâm Ph n bi n 2: PGS. TS. Ph m Ng c Anh Lu n văn s ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ khoa h c h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 29 tháng 07 năm 2011. Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin - H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng.
3 M Đ U 1. Lý do ch n ñ tài: Ngày nay, nhu c u năng lư ng luôn là v n ñ ñư c Đ ng và Nhà nư c ta ñ t lên hàng ñ u. Đ thúc ñ y ti n trình công nghi p hóa, hi n ñ i hóa ñ t nư c thì v n ñ quan tr ng là s ñ m b o an ninh năng lư ng qu c gia. Chính vì l ñó Đ ng và Nhà nư c ta ñã chú tr ng ñ u tư các nhà máy l c d u, v i m c ñích khai thác t i ña ngu n d u thô s n có, ñ ng th i ñáp ng nhu c u năng lư ng ngày càng gia tăng theo s phát tri n c a ñ t nư c, cũng như ñ m b o s phát tri n b n v ng không ph thu c quá nhi u vào năng lư ng c a th gi i. Bên c nh ñó vi c xây d ng các nhà máy l c d u không ch có ý nghĩa ñ m b o an ninh năng lư ng qu c gia mà còn r t h u ích ñ s n xu t ra phân ñ m, nh a, ch t d o, s i t ng h p, các ch t t y r a, dư c ph m,… V i mong mu n tìm hi u m t cách t ng quát nh t nhi m v và quy trình công ngh c a m t nhà máy l c d u, t khâu chưng c t d u thô thành các phân ño n d u m cho ñ n khâu ch bi n các phân ño n d u m này thành các ngu n ph i li u khác nhau và ph i tr n chúng t o nên các lo i s n ph m d u m khác nhau th a mãn nhu c u s d ng cũng như ñáp ng các ch tiêu k thu t và môi trư ng, t th c ti n c a D án Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn, tôi ñã quy t ñ nh ch n ñ tài “Thi t l p và t i ưu hóa sơ ñ công ngh Nhà máy L c d u Nghi Sơn, Thanh Hóa v i nguyên li u d u thô Trung Đông nh p t Kuwait” ñ th c hi n lu n văn Th c Sĩ. Ngoài m c ñính thi t th c c a ñ tài ñ i v i b n thân tôi trong vi c hi u rõ hơn v nhà máy l c d u Nghi Sơn, có cơ h i vào làm vi c trong nhà máy, ñóng góp ph n nh ki n th c h c ñư c c a mình vào công cu c phát tri n c a ñ t nư c, ñ tài này có ý nghĩa r t l n ñ i
4 v i b môn Công ngh hóa h c – D u và khí, khoa Hóa, Đ i h c Bách Khoa Đà N ng. T s li u th c t thu th p ñư c trong quá trình xây d ng sơ ñ công ngh cho nhà máy, ñ tài này s là ngu n tài li u tham kh o chính cho sinh viên c a ngành. Bên c nh ñó, v i vi c t i ưu hóa sơ ñ công ngh , ñ tài mong mu n s là ngu n tài li u tham kh o ñ ñánh giá l i v m t k thu t sơ ñ công ngh hi n t i c a nhà máy l c d u Nghi Sơn, t o ra các lo i s n ph m d u m khác nhau ñáp ng ñ y ñ tiêu chu n k thu t, môi trư ng, ñ ng th i th a mãn nhu c u tiêu th năng lư ng d u m cho c mi n B c theo m c tiêu d án ñ ra. 2. M c ñích nghiên c u: Đ tài t p trung vào các m c ñích nghiên c u sau: Xây d ng cơ s d li u ñ i v i ngu n d u thô Trung Đông nh p kh u t Kuwait làm nguyên li u cho nhà máy. Xây d ng sơ ñ công ngh nhà máy l c d u Nghi Sơn ñi t ngu n d u thô Kuwait và nhu c u s n ph m d u m th c t ñã ñư c kh o sát. T i ưu hóa sơ ñ công ngh nhà máy theo hư ng ñánh giá l i s n lư ng s n ph m thu ñư c trên nguyên t c t i ña l i nhu n. 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u: D a trên cơ s ngu n d u thô Kuwait làm nguyên li u cho nhà máy và nhu c u s n ph m, cũng như ch tiêu ch t lư ng s n ph m c a nhà máy ñ xây d ng lên mô hình ho t ñ ng chung c a nhà máy l c d u Nghi Sơn. Do gi i h n v th i gian và tài li u trong khuôn kh c a lu n văn Th c Sĩ, ñ tài này ch ñ c p ñ n quá trình tính toán và xây d ng chi ti t sơ ñ công ngh nhà máy phù h p v i ngu n d u thô và
5 các s n ph m d u m thu ñư c theo ñúng s li u khai thác ñư c t d án Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn. 4. Phương pháp nghiên c u: D a trên assay d u thô Kuwait, ñánh giá các giá tr ñi m c t khác nhau ñ tính toán sơ b hi u su t thu h i các phân ño n d u m . Tính toán t t c các tính ch t khác nhau liên quan ñ n ñ c tính k thu t và môi trư ng c a t ng phân ño n d u m d a trên s li u thu th p ñư c cũng như các công th c liên quan. Xây d ng hoàn ch nh b cơ s d li u cho d u thô Kuwait. Tính chi ti t cân b ng v t ch t và năng lư ng cho t ng phân xư ng theo công su t t i ña. Thi t l p sơ ñ công ngh cho nhà máy l c d u. L p trình cho bài toán t i ưu, dùng ph n m m Lingo gi i bài toán ph i li u. Trên cơ s k t qu nh n ñư c tính toán l i hi u qu kinh t c a nhà máy l c d u Nghi Sơn. 5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài: T s li u th c t thu th p ñư c trong quá trình xây d ng sơ ñ công ngh cho nhà máy, ñ tài này s là ngu n tài li u tham kh o chính cho sinh viên c a ngành. V i vi c t i ưu hóa sơ ñ công ngh , ñ tài mong mu n s là ngu n tài li u tham kh o ñ ñánh giá l i v m t k thu t sơ ñ công ngh hi n t i c a nhà máy l c d u Nghi Sơn, t o ra các lo i s n ph m d u m khác nhau ñáp ng ñ y ñ tiêu chu n k thu t, môi trư ng, ñ ng th i th a mãn nhu c u tiêu th năng lư ng d u m cho c mi n B c theo m c tiêu d án ñ ra.
6 6. C u trúc c a lu n văn: Chương 1. T ng quan khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn – Thanh Hóa. Chương này s trình bày t ng quan v Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn và s n ph m thương m i c a nhà máy. Chương 2. Thi t l p sơ ñ công ngh khu Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn. Chương này t p trung vào quá trình tính toán xây d ng sơ ñ công ngh nhà máy phù h p v i nhu c u s n lư ng và công su t thi t k c a nhà máy. Chương 3. T i ưu hóa sơ ñ công ngh Khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn b ng ph n m m Lingo. Chương này xây d ng ma tr n bài toán t i ưu trên b ng tính Excel và l p trình bài toán trên ph n m m Lingo. Chương 4. K t qu t i ưu t ph n m m Lingo – Phân tích và nh n xét. Chương này t p trung phân tích k t qu thu ñư c t ph n m m Lingo. T k t qu ñó ta ñánh giá l i v m t công ngh c a nhà máy cũng như hi u qu kinh t c a t ng phương án.
7 Chương 1: T NG QUAN KHU LIÊN H P L C HÓA D U NGHI SƠN – THANH HÓA 1.1. Gi i thi u t ng quan khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn Thanh Hóa 1.1.1. T ng quan v khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn thu c khu kinh t Nghi Sơn n m phía Nam c a t nh Thanh Hoá, cách Hà N i 200 km, có ñư ng b và ñư ng s t Qu c gia ch y qua, có c ng bi n nư c sâu cho tàu có t i tr ng ñ n 30.000 DWT (Dead Weight Tonnage) c p b n,…khu kinh t Nghi Sơn ñư c ñánh giá là tr ng ñi m phát tri n phía Nam c a Vùng kinh t B c B , ñ ng th i là c u n i gi a vùng B c B v i Trung B , v i th trư ng Nam Lào và Đông B c Thái Lan. 1.1.2. M c ñích xây d ng khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn Thanh Hóa - Đáp ng nhu c u th trư ng trong nư c và ñ m b o an ninh nhiên li u. - Cung c p nguyên li u phát tri n công nghi p Hóa D u. - Góp ph n phát tri n kinh t khu v c phía B c và ñ m b o s phát tri n ñ ng ñ u c a c nư c. 1.1.3. Công su t thi t k và nhu c u s n ph m thương m i c a nhà máy Theo d ki n, v i công su t thi t k 10 tri u t n d u thô/năm t ngu n nguyên li u d u thô nh p t Kuwait, nhà máy l c d u Nghi Sơn s ñ m b o cung c p xăng d u và các s n ph m d u m khác cho toàn b mi n B c.
8 1.2. Nguyên li u dùng cho khu Liên h p l c hóa d u nghi Sơn 1.2.1. Lý do ch n d u Kuwait làm nguyên li u cho nhà máy Nư c ta khai thác ngu n d u thô t i m B ch H - Vũng Tàu là ngu n d u tương ñ i s ch v i hàm lư ng lưu huỳnh th p (0.041%wt) r t t t ñ làm nguyên li u cho nhà máy l c d u. Tuy nhiên, chúng ta khai thác m d u B ch H t nh ng năm 1973 khi ñó ñ t nư c chưa có nhà máy l c d u nên ngu n d u thô khai thác ñư c ch y u là bán cho nư c ngoài. Đ n năm 2009 nhà máy l c d u Dung Qu t ñi vào ho t ñ ng thì ngu n nguyên li u ch y u cho nhà máy là d u B ch H , do ñó ñ ñ m b o s ho t ñ ng lâu dài và liên t c c a khu liên h p l c hóa d u Nghi Sơn thì ngu n d u thô cung c p cho nhà máy chúng ta ph i h p tác và nh p d u thô Trung Đông. Các phương án pha tr n d u thô Kuwait, Dubai và Sư T Đen ñã ñư c nghiên c u và cho ta th y r ng phương án 100% d u Kuwait là cho l i nhu n thô l n nh t là 1041 tri u USD/năm. Chính vì v y, d u thô Kuwait ñư c l a ch n làm ngu n nguyên li u chính cho liên h p l c hóa d u Nghi Sơn. 1.2.2. Các tính ch t ñ c trưng c a d u Kuwait D u Kuwait thu c lo i d u trung bình do có d = 0,8760 và o API =29,9. Do có ch a hàm lư ng lưu huỳnh cao (kho ng 2,65%) nên d u Kuwait thu c lo i d u chua. D u Kuwait ch a nhi u các kim lo i n ng như hàm lư ng Ni là 10,1ppm, Vanadi 31,1ppm và Iron 0,7ppm. Hàm lư ng Nitơ trong d u Kuwait cao kho ng 372 ppm do v y d gây ng ñ c xúc tác và làm cho d u khi t n ch a có tính n ñ nh không cao.
9 1.3. Các s n ph m thương m i c a liên h p l c hóa d u Nghi Sơn S n ph m thương m i c a Liên h p l c hóa d u Nghi Sơn g m: - Các s n ph m năng lư ng như: LPG, xăng, jet A1, diesel, FO. - Các s n ph m phi năng lư ng như: benzen, para-xylene, poly- propylene, lưu huỳnh. 1.3.1. Các s n ph m năng lư ng 1.3.1.1. LPG LPG ñư c tách ra t phân ño n nh khi chưng c t d u thô, thành ph n g m propan C3 và butan C4 ñư c ph i tr n theo t l : C3/C4 = 7:3 hay C3/C4 = 5:5 tùy thu c vào ñi u ki n s d ng. 1.3.1.2. Xăng (Gasoline) Phân ño n xăng v i kho ng nhi t ñ sôi dư i 1800C bao g m các hydrocacbon t C5 – C11. M t trong nh ng tính ch t quan tr ng nh t c a nhiên li u xăng là ph i có kh năng ch ng l i s cháy kích n . Đ c trưng ñó g i là tr s octane. Ngoài ch s RON thì hàm lư ng lưu huỳnh trong xăng cũng là m t tính ch t quan tr ng. Tính ch t quan tr ng khác khi s d ng xăng làm nhiên li u là áp su t hơi bão hòa. 1.3.1.3. Nhiên li u ph n l c JET A1 M t s tính ch t quan tr ng c n lưu ý khi s d ng nhiên li u ph n l c như: Nhi t tr : Là lư ng nhi t ñư c gi i phóng khi ñ t cháy m t ñơn v nhiên li u trong ñi u ki n tiêu chu n. Đi m ñông ñ c (Freezing Point) là nhi t ñ t i ñó s n ph m l ng ñem làm l nh trong ñi u ki n nh t ñ nh không còn ch y ñư c n a.
10 1.3.1.4. Nhiên li u Diesel Nhiên li u Diesel ñư c l y ch y u t phân ño n gasoil c a quá trình chưng c t d u m có kho ng nhi t ñ sôi trong kho ng 2500C-3500C, v i thành ph n g m các hydrocacbon t C16-C20. Tính ch t s d ng ñ i v i nhiên li u diesel thương ph m: Ch s cetane, thành ph n phân ño n, ñ nh t, ñi m ch p cháy, ñi m v n ñ c, ñi m ch y,… 1.3.1.5. D u ñ t FO Nhiên li u ñ t lò (Fuel Oils – FO) là s n ph m ch y u c a quá trình chưng c t thu ñư c t phân ño n gasoil khi chưng c t d u thô nhi t ñ sôi l n hơn 3500C. Nhiên li u ñ t lò ph i ñáp ng ñư c nh ng tiêu chu n quy ñ nh như: hàm lư ng lưu huỳnh, ñ nh t,… 1.3.2. Các s n ph m phi năng lư ng 1.3.2.1. Benzen Đư c s n xu t b ng phương pháp reforming xúc tác (Al-Pt) nhi t ñ 4800C-5200C v i áp su t 20 atm. 1.3.2.2. Para-xylene Đư c s n xu t ch y u b ng phương pháp reforming xúc tác nhi t ñ 4800C-5200C v i áp su t 35-40 atm. 1.3.2.3. Poly-propylene Là nguyên li u chính cho ngành công nghi p s n xu t v t li u polymer composite. 1.3.2.4. Lưu huỳnh Đư c thu h i t các dòng khí chua có ch a hàm lư ng lưu huỳnh cao như (H2S, COS, CS2).
11 Chương 2: THI T L P SƠ Đ CÔNG NGH KHU LIÊN H P L C HÓA D U NGHI SƠN 2.1. C u trúc m t nhà máy l c d u Nhà máy l c d u bao g m: - C m phân tách d u thô. - Các phân xư ng chuy n hóa. - Ho t ñ ng ph i tr n s n ph m. 2.1.1. C m phân tách d u thô 2.1.1.1. Phân xư ng chưng c t khí quy n S n ph m c a phân xư ng chưng c t khí quy n bao g m các phân ño n sau: - Phân ño n khí. - Phân ño n xăng. - Phân ño n Kerosene. - Phân ño n Gasoil hay Diesel. - Phân ño n Mazut là c n c a tháp chưng c t khí quy n (RA) 2.1.1.2. Phân xư ng chưng c t chân không (DSV) 2.1.2. Các phân xư ng chuy n hóa M c ñích các phân xư ng này nh m chuy n hóa các phân ño n n ng thành các phân ño n nh hơn, t i ña thu h i các s n ph m tr ng (khí, xăng, diesel) ñ ng th i s n xu t các ngu n ph i li u (bán s n ph m) th a mãn ch tiêu k thu t và môi trư ng theo tiêu chu n quy ñ nh. 2.1.2.1. Phân xư ng Cracking xúc tác (FCC) Cracking xúc tác là m t quá trình chuy n hóa ñư c s d ng r ng rãi nh t ñ nâng cao giá tr c a các hydrocacbon n ng, quá trình
12 này s chuy n hóa hydrocacbon n ng thành các hydrocacbon có ñi m sôi th p hơn, có giá tr cao hơn. 2.1.2.2. Phân xư ng Refoming xúc tác (CCR) Phân xư ng CCR có nhi m v chuy n hóa các c u t xăng n ng có s nguyên t Cacbon t C6 ñ n C10 mà ch y u là C7 ñ n C9 thành các hydrocacbon thơm tương ng dư i tác d ng c a xúc tác và ñi u ki n công ngh và s n xu t lư ng l n H2. 2.1.2.3. Phân xư ng Isome hóa (ISOM) Nh m s n xu t xăng có ch s octane cao nhưng v i nguyên li u là phân ño n xăng nh và quá trình chuy n hóa là bi n ñ i c u t parafine (C5, C6) thành iso-parafine có ch s octane cao. 2.1.2.4. Phân xư ng Alkyl hóa (ALK) Đây cũng là m t quá trình quan tr ng trong nhà máy l c d u nh m m c ñích c i thi n ch t lư ng c a xăng. 2.1.2.5. Phân xư ng kh lưu huỳnh (HDS) Phân xư ng HDS x lý các phân ño n trung bình như Ker, gasoil, LCO nh m lo i b ch y u hàm lư ng lưu huỳnh ñ th a mãn các ch tiêu k thu t môi trư ng c a các ngu n ph i li u này. 2.1.2.6. Phân xư ng Merox Phân xư ng Merox ñư c th k nh m chuy n hóa thành ph n lưu huỳnh mecarptan thành disulfua. 2.1.2.7. Phân xư ng thu h i lưu huỳnh (SRU) M c ñích thi t k thu h i lưu huỳnh t các khí chua. 2.2. Sơ ñ công ngh nhà máy l c d u Nghi Sơn 2.2.1. Phân xư ng chưng c t d u thô (CDU) Công su t thi t k : 10 tri u t n/năm (tương ñương 200000 thùng/ngày).
13 Phân xư ng chưng c t khí quy n ñư c thi t k ñ ch bi n 100% d u thô Kuwait. 2.2.2. Phân xư ng thu h i và x lý LPG (LPGRU) Công su t thi t k : 6500 thùng/ngày. M c ñính thi t k c a phân xư ng thu h i LPG là nh m thu ñư c dòng s n ph m giàu C3/C4, thu h i phân ño n C3/C4 ñ ñ t ñư c hi u qu v m t kinh t , và x lý lư ng LPG thu h i ñ ñ t ñư c các ch tiêu ch t lư ng thương m i. Đ ng th i thu h i và tách m t lư ng xăng. 2.2.3. Phân xư ng x lý naphtha b ng hydro (NHT) Công su t thi t k : 54100 thùng/ngày. M c ñính thi t k c a phân xư ng (NHT) là x lý h n h p Naphtha t phân xư ng LPGRU và Raffinate t phân xư ng AROS b ng hydro. 2.2.4. Phân xư ng Isome hóa C5/C6 (ISOM) Công su t thi t k : 23400 thùng/ngày. Chuy n hóa dòng naphtha nh ñã x lý hydro có tr s octan th p thành Isomerate có tr s octan cao. 2.2.5. Phân xư ng Reforming xúc tác (CCR) Công su t thi t k : 39700 thùng/ngày. M c ñích thi t k phân xư ng Reforming xúc tác (CCR) là t o ra Reformate có tr s octane và hàm lư ng các ch t thơm cao. 2.2.6. C m phân xư ng hydrocacbon thơm (AROS) M c ñích tách và thu h i lư ng Benzene và paraxylene. 2.2.7. Phân xư ng x lý c n RA b ng hydro (RHDS) Công su t thi t k : 105000 thùng/ngày.
14 Phân xư ng RHDS kh t p ch t lưu huỳnh có trong c n c a phân xư ng chưng c t khí quy n CDU làm nguyên li u cho phân xư ng Cracking xúc tác (RFCC). 2.2.8. Phân xư ng cracking xúc tác (RFCC) Công su t thi t k : 80000 thùng/ngày. M c ñích c a phân xư ng RFCC là chuy n hóa c n chưng c t khí quy n ñã ñư c x lý b ng hydro t phân xư ng RHDS thành các hydrocacbon nh hơn, có giá tr cao hơn. 2.2.9. Phân xư ng x lý Kerosene b ng hydro (KHDS) Công su t thi t k : 20000 thùng/ngày. M c ñích thi t k c a phân xư ng x lý kerosene b ng hydro là kh các h p ch t lưu huỳnh gây ăn mòn trong kerosene. 2.2.10. Phân xư ng x lý Gas oil b ng hydro (GOHDS) Công su t thi t k : 60000 thùng/ngày. M c ñích thi t k c a phân xư ng GO HDS x lý lưu huỳnh. 2.2.11. Phân xư ng trùng h p Poly-propylene (PPU) Phân xư ng ñư c thi t k ñ s n xu t poly-propylene t propylene. Propylene thu ñư c t phân xư ng LPG Merox t ngu n LPG c a phân xư ng RFCC. 2.2.12. Phân xư ng Alkyl hóa (ALK) Công su t thi t k : 707 kt n/năm. Phân xư ng Alkyl hóa ñ s n xu t c u t pha xăng Alkylate có tr s octan cao. 2.2.13. Phân xư ng Merox M c ñích thi t k chuy n hóa các h p ch t mecarptan thành disulphur. 2 R-SH + 1/2 O2 → RSSR + H2O
15 2.2.14. Phân xư ng thu h i lưu huỳnh (SRU) Thu h i lưu huỳnh có trong thành ph n khí chua (H2S,COS). 2.2.15. Phân xư ng thu h i s n xu t hydro (HMU) S n xu t H2 cung c p cho các phân xư ng x lý b ng H2. 2.2.16. Phân xư ng x lý nư c chua X lý các dòng nư c chua t các phân xư ng. 2.2.17. Phân xư ng tái sinh Amin X lý amin ñã s d ng t phân xư ng r a amin. 2.3. Ph i tr n s n ph m 2.3.1. Ph i tr n cho LPG và xăng LPG ñư c ph i tr n t các bán s n ph m: C3, C4. Các bán s n ph m ñư c s d ng ñ ph i tr n t o xăng g m: h n h p C4, xăng isomerate, xăng reformate, xăng nh RFCC ñã qua merox, alkylate, xăng n ng RFCC. 2.3.2. Ph i tr n cho Diesel và Fuel oil Các bán s n ph m ñư c s d ng ñ ph i tr n t o auto diesel và industrial diesel g m: kerosene t KERO HDS, diesel t GO HDS, diesel t RHDS, LCO t RFCC. Các bán s n ph m ñư c s d ng ñ ph i tr n t o Fuel oil g m: Kerosene t KERO HDS, diesel t GO HDS, diesel t RHDS, HYARO t c m tách hydrocacbon thơm, LCO t RFCC, HCO t RFCC. 2.3.3. Ph i tr n các s n ph m hóa d u Benzene t phân xư ng AROS. Para-xylene t phân xư ng AROS. Poly-propylene t phân xư ng PPU. Sulphur t phân xư ng SRU.
16 Chương 3: T I ƯU HÓA SƠ Đ NHÀ MÁY NGHI SƠN B NG PH N M M LINGO 3.1. T ng quan v ph n m m lingo 3.1.1. Khái ni m v quy ho ch tuy n tính Quy ho ch tuy n tính là m t mô hình toán h c dùng ñ tìm giá tr nh nh t ho c l n nh t c a m t hàm tuy n tính theo m t s bi n cho trư c, th a mãn m t s h u h n các ràng bu c ñư c bi u di n b ng h phương trình và b t phương trình tuy n tính. 3.1.2. Quy ho ch tuy n tính trong l c d u 3.1.2.1. Yêu c u v t i ưu hóa trong nhà máy l c d u 3.1.2.2. ng d ng quy ho ch tuy n tính trong ho t ñ ng c a nhà máy l c d u Trong công nghi p l c d u, quy ho ch tuy n tính ñư c áp d ng trong các lĩnh v c: - Thi t k c u hình cơ s c a nhà máy l c d u. - L a ch n ñánh giá ngu n d u thô nguyên li u. - Lên k ho ch v n hành dài h n và ng n h n. - Đánh giá chi phí ñ u tư cho các thi t b trong quy trình. - Qu n lý ho t ñ ng c a nhà máy l c d u. - Đi u khi n vi c pha tr n s n ph m. - Qu n lý vi c t n tr . 3.1.2.3. Đ c trưng c a m t mô hình quy ho ch tuy n tính cho nhà máy l c d u Hàm m c tiêu: t i ña l i nhu n. L i nhu n = ∑( giá tr c a s n ph m) - ∑( chi phí nguyên li u thô)- ∑ (Chi phí v n hành). Các ràng bu c:
17 - Ràng bu c v nguyên li u: lư ng nguyên li u t n tr . - Ràng bu c v kh năng s n xu t t i ña c a các phân xư ng. - Ràng bu c v t n tr : dung tích c a các b n ch a. - Ràng bu c v s n ph m: nh ng tiêu chu n quy ñ nh v ch t - lư ng s n ph m. - Ràng bu c v tiêu th năng lư ng. 3.1.3. Gi i thi u v ph n m m Lingo Ph n m m lingo là m t chương trình h tr vi c gi i các bài toán t i ưu trong quy ho ch tuy n tính m t cách khá hi u qu . Các bư c c n ti n hành: - Mô hình hóa quá trình s n xu t. - Xác ñ nh các bi n và các ràng bu c. - Xây d ng ma tr n c a bài toán trên b ng tính Excel. - Khai báo các m ng ch a bi n, các ki u ràng bu c, RHS và các h s . - Liên k t d li u gi a Excel và Lingo. - Gi i t i ưu b ng Lingo và trao ñ i k t qu . 3.2. Xây d ng c u trúc bi n và các ràng bu c 3.2.1. C u trúc bi n G m các bi n: bi n phân tách, bi n chuy n hóa, bi n ph i tr n, năng lư ng n i b , nh p kh u, xu t kh u. 3.2.2. C u trúc các ràng bu c G m các ràng bu c sau: ràng bu c bán s n ph m, ràng bu c v s n ph m n i b , ràng bu c max, ràng bu c min. 3.3. Xây d ng ma tr n c a bài toán t i ưu trên b ng tính Excel 3.3.1. C u trúc ma tr n c a bài toán thư ng g p
18 B ng 3-1: C u trúc ma tr n c a bài toán thư ng g p C u trúc bi n Giá tr bi n D u RHS Cân b ng s n ph m và bán s n ph m Ràng bu c kh ng ch ch t lư ng Các ràng bu c ñ c bi t Ràng bu c v kh năng s n xu t, lưu tr HÀM KINH T (M C TIÊU) 3.3.2. Xác ñ nh các h s cho b ng ma tr n D a vào b ng cân b ng v t ch t và sơ ñ mô hình hóa quá trình s n xu t (theo tài li u Foster Wheeler Energy LTD (2005), Process Document of Nghi Son Refinery and Petrochemical complex c a nhà máy l c d u Nghi Sơn). 3.4. Phương pháp khai báo và liên k t d li u v i Excel L p trình liên k t d li u gi a excel v i ph n m m lingo b ng ngôn ng l p trình visual basic. 3.5. Gi i t i ưu b ng Lingo và trao ñ i k t qu Sau khi ch y ph n m m Lingo, ph n m m s tìm ra m t giá tr t i ưu kèm theo các thông s khác giúp ta phân tích các k t qu tìm ñư c, ñ ng th i ph n m m cũng s trao ñ i k t qu v i b ng tính Excel cho ta các h s t i các ô giá tr bi n và giá tr c a hàm m c tiêu.
19 Chương 4: K T QU T I ƯU T LINGO – PHÂN TÍCH & NH N XÉT 4.1. Ý nghĩa các giá tr hi n th t ph n m m LINGO 4.1.1. Ý nghĩa các giá tr “Variable, Value, Reduced Cost” - Variable: Tên bi n. - Value: Giá tr bi n. - Reduced Cost: là s lư ng mà h s hàm m c tiêu c a bi n s ph i c i thi n trư c khi nó tr nên có l i cho bi n s ñang ñ c p m t giá tr dương trong k t qu t i ưu. 4.1.2. Slack or Surplus C t Slack or Sulplus trong b ng báo cáo k t qu c a Lingo cho bi t b n ñã g n ñáp ng các ràng bu c v tính cân b ng như th nào. 4.1.3. Dual Price dual price như là s lư ng mà hàm m c tiêu c n ph i thay ñ i khi giá tr RHS (Right Hand Side) c a ràng bu c b tăng thêm m t ñơn v . 4.1.4. Lingo/Range Thay ñ i m t h s trong hàm m c tiêu mà không gây ra thay ñ i c a b t kỳ giá tr t i ưu c a bi n s quy t ñ nh. 4.2. Phân tích k t qu trong trư ng h p RFCC Max propylene v i nguyên li u là d u thô Kuwait 4.2.1. K t qu t i ưu khi ph i tr n t o xăng MG92/95 Global optimal solution found. Objective value: 0.1089301E+08 T c là chi phí t i thi u ñ nhà máy s n xu t ra các s n ph m LPG, Xăng MG92/95, JETA1, AU.DO, IN.DO, FO, Benzene, Para- xylene, Poly-propylene, Sulphur ñáp ng t t c các ràng bu c c a bài toán là 10893012 USD/ngày.
20 Ngoài k t qu v giá tr t i thi u c a hàm kinh t , trong b n báo cáo k t qu c a Lingo cũng ñưa ra m t giá tr dual price v i m i ràng bu c, phân tích k t qu ta th y r ng: Khi nhu c u tăng thêm m t t n LPG/ ngày Row Slack or Surplus Dual Price 49 LPG 0.0000000 -512.0000 Ta th y r ng n u nhu c u tăng thêm m t t n LPG/ngày thì hàm kinh t s tăng lên 512 USD, hay nói cách khác chi phí t i thi u c n ph i tr thêm c a hàm m c tiêu ñ s n xu t thêm 1 t n LPG/ngày là 512 USD. Ch y l i k t qu t i ưu cho ta th y rõ ñi u ñó: Global optimal solution found. Objective value: 0.1089352E+08 4.2.2. Ph m vi thay ñ i giá các h s c a hàm m c tiêu mà không làm thay ñ i giá tr c a các bi n s - Ph m vi thay ñ i giá c a d u thô Kuwait: Ranges in which the basis is unchanged: Objective Coefficient Ranges Current Allowable Allowable Variable Coefficient Increase Decrease GT_BIEN(KW_CR)395.0700 119.2988 INFINITY Giá tr bi n c a d u thô Kuwait t i th i ñi m kh o sát là 395.07 USD/t n, sau khi ch y k t qu t i ưu b ng ph n m m Lingo cho ta ñư c k t qu bi n thiên v giá c a d u thô Kuwait như sau. Giá d u thô ñư c phép tăng 119,2988 USD và gi m ñ n vô cùng mà giá tr t i ưu c a bi n s cũng như phương án s n xu t v n không thay ñ i.