Xây dựng cơ sở dữ liệu đối với nguồn dầu thô Trung Đông nhập khẩu từ Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy. Xây dựng sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn đi từ nguồn dầu thô Kuwait và nhu cầu sản phẩm dầu mỏ thực tế đã được khảo sát. Tối ưu hóa sơ đồ công nghệ nhà máy theo hướng đánh giá lại sản lượng sản phẩm thu được trên nguyên tắc tối đa lợi nhuận.
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN QUANG THÁI THIẾT LẬP VÀ TỐI ƯU HÓA SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN THANH HĨA VỚI NGUN LIỆU DẦU THƠ TRUNG ĐƠNG NHẬP TỪ KUWAIT Chun ngành: Cơng nghệ Hóa học Mã số: 60.52.75 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ THANH XUÂN Phản biện 1: TS Nguyễn Đình Lâm Phản biện 2: PGS TS Phạm Ngọc Anh Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ khoa học họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 07 năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài: Ngày nay, nhu cầu lượng ln vấn đề Đảng Nhà nước ta ñặt lên hàng ñầu Để thúc đẩy tiến trình cơng nghiệp hóa, đại hóa ñất nước vấn ñề quan trọng ñảm bảo an ninh lượng quốc gia Chính lẽ ñó Đảng Nhà nước ta ñã trọng ñầu tư nhà máy lọc dầu, với mục đích khai thác tối đa nguồn dầu thơ sẵn có, đồng thời ñáp ứng nhu cầu lượng ngày gia tăng theo phát triển ñất nước, ñảm bảo phát triển bền vững không phụ thuộc nhiều vào lượng giới Bên cạnh việc xây dựng nhà máy lọc dầu ý nghĩa đảm bảo an ninh lượng quốc gia mà cịn hữu ích để sản xuất phân ñạm, nhựa, chất dẻo, sợi tổng hợp, chất tẩy rửa, dược phẩm,… Với mong muốn tìm hiểu cách tổng qt nhiệm vụ quy trình cơng nghệ nhà máy lọc dầu, từ khâu chưng cất dầu thơ thành phân đoạn dầu mỏ cho ñến khâu chế biến phân ñoạn dầu mỏ thành nguồn phối liệu khác phối trộn chúng tạo nên loại sản phẩm dầu mỏ khác thỏa mãn nhu cầu sử dụng ñáp ứng tiêu kỹ thuật môi trường, từ thực tiễn Dự án Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn, tơi định chọn đề tài “Thiết lập tối ưu hóa sơ đồ cơng nghệ Nhà máy Lọc dầu Nghi Sơn, Thanh Hóa với nguyên liệu dầu thơ Trung Đơng nhập từ Kuwait” để thực luận văn Thạc Sĩ Ngồi mục đính thiết thực ñề tài ñối với thân việc hiểu rõ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, có hội vào làm việc nhà máy, đóng góp phần nhỏ kiến thức học vào cơng phát triển đất nước, đề tài có ý nghĩa lớn mơn Cơng nghệ hóa học – Dầu khí, khoa Hóa, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Từ số liệu thực tế thu thập q trình xây dựng sơ đồ cơng nghệ cho nhà máy, đề tài nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Bên cạnh đó, với việc tối ưu hóa sơ ñồ công nghệ, ñề tài mong muốn nguồn tài liệu tham khảo ñể ñánh giá lại mặt kỹ thuật sơ đồ cơng nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, tạo loại sản phẩm dầu mỏ khác ñáp ứng ñầy ñủ tiêu chuẩn kỹ thuật, mơi trường, đồng thời thỏa mãn nhu cầu tiêu thụ lượng dầu mỏ cho miền Bắc theo mục tiêu dự án ñề Mục ñích nghiên cứu: Đề tài tập trung vào mục ñích nghiên cứu sau: Xây dựng sở liệu ñối với nguồn dầu thô Trung Đông nhập từ Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy Xây dựng sơ ñồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn ñi từ nguồn dầu thô Kuwait nhu cầu sản phẩm dầu mỏ thực tế ñã ñược khảo sát Tối ưu hóa sơ đồ cơng nghệ nhà máy theo hướng đánh giá lại sản lượng sản phẩm thu ñược nguyên tắc tối ña lợi nhuận Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Dựa sở nguồn dầu thô Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy nhu cầu sản phẩm, tiêu chất lượng sản phẩm nhà máy để xây dựng lên mơ hình hoạt ñộng chung nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Do giới hạn thời gian tài liệu khuôn khổ luận văn Thạc Sĩ, ñề tài đề cập đến q trình tính tốn xây dựng chi tiết sơ đồ cơng nghệ nhà máy phù hợp với nguồn dầu thô sản phẩm dầu mỏ thu ñược theo ñúng số liệu khai thác ñược từ dự án Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Phương pháp nghiên cứu: Dựa assay dầu thô Kuwait, ñánh giá giá trị ñiểm cắt khác để tính tốn sơ hiệu suất thu hồi phân đoạn dầu mỏ Tính tốn tất tính chất khác liên quan đến đặc tính kỹ thuật mơi trường phân đoạn dầu mỏ dựa số liệu thu thập cơng thức liên quan Xây dựng hoàn chỉnh sở liệu cho dầu thơ Kuwait Tính chi tiết cân vật chất lượng cho phân xưởng theo cơng suất tối đa Thiết lập sơ đồ cơng nghệ cho nhà máy lọc dầu Lập trình cho toán tối ưu, dùng phần mềm Lingo giải toán phối liệu Trên sở kết nhận tính toán lại hiệu kinh tế nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Ý nghĩa khoa học thực tiễn ñề tài: Từ số liệu thực tế thu thập q trình xây dựng sơ đồ cơng nghệ cho nhà máy, ñề tài nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Với việc tối ưu hóa sơ đồ cơng nghệ, đề tài mong muốn nguồn tài liệu tham khảo ñể ñánh giá lại mặt kỹ thuật sơ ñồ công nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, tạo loại sản phẩm dầu mỏ khác đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kỹ thuật, mơi trường, ñồng thời thỏa mãn nhu cầu tiêu thụ lượng dầu mỏ cho miền Bắc theo mục tiêu dự án ñề 6 Cấu trúc luận văn: Chương Tổng quan khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn – Thanh Hóa Chương trình bày tổng quan Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn sản phẩm thương mại nhà máy Chương Thiết lập sơ đồ cơng nghệ khu Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Chương tập trung vào q trình tính tốn xây dựng sơ đồ cơng nghệ nhà máy phù hợp với nhu cầu sản lượng công suất thiết kế nhà máy Chương Tối ưu hóa sơ đồ cơng nghệ Khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn phần mềm Lingo Chương xây dựng ma trận toán tối ưu bảng tính Excel lập trình tốn phần mềm Lingo Chương Kết tối ưu từ phần mềm Lingo – Phân tích nhận xét Chương tập trung phân tích kết thu từ phần mềm Lingo Từ kết ta đánh giá lại mặt công nghệ nhà máy hiệu kinh tế phương án Chương 1: TỔNG QUAN KHU LIÊN HỢP LỌC HÓA DẦU NGHI SƠN – THANH HÓA 1.1 Giới thiệu tổng quan khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Thanh Hóa 1.1.1 Tổng quan khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn thuộc khu kinh tế Nghi Sơn nằm phía Nam tỉnh Thanh Hố, cách Hà Nội 200 km, có đường đường sắt Quốc gia chạy qua, có cảng biển nước sâu cho tàu có tải trọng đến 30.000 DWT (Dead Weight Tonnage) cập bến,…khu kinh tế Nghi Sơn ñược ñánh giá trọng ñiểm phát triển phía Nam Vùng kinh tế Bắc Bộ, ñồng thời cầu nối vùng Bắc Bộ với Trung Bộ, với thị trường Nam Lào Đơng Bắc Thái Lan 1.1.2 Mục đích xây dựng khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Thanh Hóa - Đáp ứng nhu cầu thị trường nước ñảm bảo an ninh nhiên liệu - Cung cấp ngun liệu phát triển cơng nghiệp Hóa Dầu - Góp phần phát triển kinh tế khu vực phía Bắc ñảm bảo phát triển ñồng ñều nước 1.1.3 Công suất thiết kế nhu cầu sản phẩm thương mại nhà máy Theo dự kiến, với công suất thiết kế 10 triệu dầu thô/năm từ nguồn nguyên liệu dầu thô nhập từ Kuwait, nhà máy lọc dầu Nghi Sơn ñảm bảo cung cấp xăng dầu sản phẩm dầu mỏ khác cho toàn miền Bắc 1.2 1.2.1 Nguyên liệu dùng cho khu Liên hợp lọc hóa dầu nghi Sơn Lý chọn dầu Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy Nước ta khai thác nguồn dầu thô mỏ Bạch Hổ - Vũng Tàu nguồn dầu tương ñối với hàm lượng lưu huỳnh thấp (0.041%wt) tốt ñể làm nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Tuy nhiên, khai thác mỏ dầu Bạch Hổ từ năm 1973 đất nước chưa có nhà máy lọc dầu nên nguồn dầu thơ khai thác chủ yếu bán cho nước Đến năm 2009 nhà máy lọc dầu Dung Quất vào hoạt động nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy dầu Bạch Hổ, để đảm bảo hoạt động lâu dài liên tục khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn nguồn dầu thơ cung cấp cho nhà máy phải hợp tác nhập dầu thô Trung Đông Các phương án pha trộn dầu thơ Kuwait, Dubai Sư Tử Đen nghiên cứu cho ta thấy phương án 100% dầu Kuwait cho lợi nhuận thô lớn 1041 triệu USD/năm Chính vậy, dầu thơ Kuwait lựa chọn làm nguồn nguyên liệu cho liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn 1.2.2 Các tính chất đặc trưng dầu Kuwait Dầu Kuwait thuộc loại dầu trung bình có d = 0,8760 o API =29,9 Do có chứa hàm lượng lưu huỳnh cao (khoảng 2,65%) nên dầu Kuwait thuộc loại dầu chua Dầu Kuwait chứa nhiều kim loại nặng hàm lượng Ni 10,1ppm, Vanadi 31,1ppm Iron 0,7ppm Hàm lượng Nitơ dầu Kuwait cao khoảng 372 ppm dễ gây ngộ ñộc xúc tác làm cho dầu tồn chứa có tính ổn định khơng cao 1.3 Các sản phẩm thương mại liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Sản phẩm thương mại Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn gồm: - Các sản phẩm lượng như: LPG, xăng, jet A1, diesel, FO - Các sản phẩm phi lượng như: benzen, para-xylene, polypropylene, lưu huỳnh 1.3.1 Các sản phẩm lượng 1.3.1.1 LPG LPG ñược tách từ phân ñoạn nhẹ chưng cất dầu thô, thành phần gồm propan C3 butan C4 ñược phối trộn theo tỉ lệ: C3/C4 = 7:3 hay C3/C4 = 5:5 tùy thuộc vào ñiều kiện sử dụng 1.3.1.2 Xăng (Gasoline) Phân ñoạn xăng với khoảng nhiệt ñộ sôi 1800C bao gồm hydrocacbon từ C5 – C11 Một tính chất quan trọng nhiên liệu xăng phải có khả chống lại cháy kích nổ Đặc trưng gọi trị số octane Ngồi số RON hàm lượng lưu huỳnh xăng tính chất quan trọng Tính chất quan trọng khác sử dụng xăng làm nhiên liệu áp suất bão hòa 1.3.1.3 Nhiên liệu phản lực JET A1 Một số tính chất quan trọng cần lưu ý sử dụng nhiên liệu phản lực như: Nhiệt trị: Là lượng nhiệt giải phóng ñốt cháy ñơn vị nhiên liệu ñiều kiện tiêu chuẩn Điểm đơng đặc (Freezing Point) nhiệt ñộ ñó sản phẩm lỏng ñem làm lạnh điều kiện định khơng cịn chảy 10 1.3.1.4 Nhiên liệu Diesel Nhiên liệu Diesel ñược lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil q trình chưng cất dầu mỏ có khoảng nhiệt độ sơi khoảng 2500C-3500C, với thành phần gồm hydrocacbon từ C16-C20 Tính chất sử dụng ñối với nhiên liệu diesel thương phẩm: Chỉ số cetane, thành phần phân ñoạn, ñộ nhớt, ñiểm chớp cháy, ñiểm vẩn ñục, ñiểm chảy,… 1.3.1.5 Dầu ñốt FO Nhiên liệu đốt lị (Fuel Oils – FO) sản phẩm chủ yếu trình chưng cất thu ñược từ phân ñoạn gasoil chưng cất dầu thô nhiệt độ sơi lớn 3500C Nhiên liệu đốt lị phải đáp ứng tiêu chuẩn quy định như: hàm lượng lưu huỳnh, ñộ nhớt,… 1.3.2 Các sản phẩm phi lượng 1.3.2.1 Benzen Được sản xuất phương pháp reforming xúc tác (Al-Pt) nhiệt ñộ 4800C-5200C với áp suất 20 atm 1.3.2.2 Para-xylene Được sản xuất chủ yếu phương pháp reforming xúc tác nhiệt ñộ 4800C-5200C với áp suất 35-40 atm 1.3.2.3 Poly-propylene Là ngun liệu cho ngành cơng nghiệp sản xuất vật liệu polymer composite 1.3.2.4 Lưu huỳnh Được thu hồi từ dịng khí chua có chứa hàm lượng lưu huỳnh cao (H2S, COS, CS2) 12 chuyển hóa hydrocacbon nặng thành hydrocacbon có điểm sơi thấp hơn, có giá trị cao 2.1.2.2 Phân xưởng Refoming xúc tác (CCR) Phân xưởng CCR có nhiệm vụ chuyển hóa cấu tử xăng nặng có số nguyên tử Cacbon từ C6 ñến C10 mà chủ yếu C7 ñến C9 thành hydrocacbon thơm tương ứng tác dụng xúc tác điều kiện cơng nghệ sản xuất lượng lớn H2 2.1.2.3 Phân xưởng Isome hóa (ISOM) Nhằm sản xuất xăng có số octane cao với nguyên liệu phân ñoạn xăng nhẹ q trình chuyển hóa biến đổi cấu tử parafine (C5, C6) thành iso-parafine có số octane cao 2.1.2.4 Phân xưởng Alkyl hóa (ALK) Đây trình quan trọng nhà máy lọc dầu nhằm mục ñích cải thiện chất lượng xăng 2.1.2.5 Phân xưởng khử lưu huỳnh (HDS) Phân xưởng HDS xử lý phân đoạn trung bình Ker, gasoil, LCO nhằm loại bỏ chủ yếu hàm lượng lưu huỳnh ñể thỏa mãn tiêu kỹ thuật môi trường nguồn phối liệu 2.1.2.6 Phân xưởng Merox Phân xưởng Merox ñược kế nhằm chuyển hóa thành phần lưu huỳnh mecarptan thành disulfua 2.1.2.7 Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) Mục đích thiết kế thu hồi lưu huỳnh từ khí chua 2.2 2.2.1 Sơ đồ cơng nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) Công suất thiết kế: 10 triệu tấn/năm (tương ñương 200000 thùng/ngày) 13 Phân xưởng chưng cất khí thiết kế để chế biến 100% dầu thơ Kuwait 2.2.2 Phân xưởng thu hồi xử lý LPG (LPGRU) Cơng suất thiết kế: 6500 thùng/ngày Mục đính thiết kế phân xưởng thu hồi LPG nhằm thu ñược dòng sản phẩm giàu C3/C4, thu hồi phân ñoạn C3/C4 ñể ñạt ñược hiệu mặt kinh tế, xử lý lượng LPG thu hồi ñể ñạt ñược tiêu chất lượng thương mại Đồng thời thu hồi tách lượng xăng 2.2.3 Phân xưởng xử lý naphtha hydro (NHT) Công suất thiết kế: 54100 thùng/ngày Mục đính thiết kế phân xưởng (NHT) xử lý hỗn hợp Naphtha từ phân xưởng LPGRU Raffinate từ phân xưởng AROS hydro 2.2.4 Phân xưởng Isome hóa C5/C6 (ISOM) Cơng suất thiết kế: 23400 thùng/ngày Chuyển hóa dịng naphtha nhẹ xử lý hydro có trị số octan thấp thành Isomerate có trị số octan cao 2.2.5 Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) Công suất thiết kế: 39700 thùng/ngày Mục đích thiết kế phân xưởng Reforming xúc tác (CCR) tạo Reformate có trị số octane hàm lượng chất thơm cao 2.2.6 Cụm phân xưởng hydrocacbon thơm (AROS) Mục đích tách thu hồi lượng Benzene paraxylene 2.2.7 Phân xưởng xử lý cặn RA hydro (RHDS) Công suất thiết kế : 105000 thùng/ngày 14 Phân xưởng RHDS khử tạp chất lưu huỳnh có cặn phân xưởng chưng cất khí CDU làm nguyên liệu cho phân xưởng Cracking xúc tác (RFCC) 2.2.8 Phân xưởng cracking xúc tác (RFCC) Cơng suất thiết kế: 80000 thùng/ngày Mục đích phân xưởng RFCC chuyển hóa cặn chưng cất khí ñã ñược xử lý hydro từ phân xưởng RHDS thành hydrocacbon nhẹ hơn, có giá trị cao 2.2.9 Phân xưởng xử lý Kerosene hydro (KHDS) Cơng suất thiết kế: 20000 thùng/ngày Mục đích thiết kế phân xưởng xử lý kerosene hydro khử hợp chất lưu huỳnh gây ăn mòn kerosene 2.2.10 Phân xưởng xử lý Gas oil hydro (GOHDS) Cơng suất thiết kế: 60000 thùng/ngày Mục đích thiết kế phân xưởng GO HDS xử lý lưu huỳnh 2.2.11 Phân xưởng trùng hợp Poly-propylene (PPU) Phân xưởng ñược thiết kế ñể sản xuất poly-propylene từ propylene Propylene thu ñược từ phân xưởng LPG Merox từ nguồn LPG phân xưởng RFCC 2.2.12 Phân xưởng Alkyl hóa (ALK) Cơng suất thiết kế: 707 ktấn/năm Phân xưởng Alkyl hóa để sản xuất cấu tử pha xăng Alkylate có trị số octan cao 2.2.13 Phân xưởng Merox Mục đích thiết kế chuyển hóa hợp chất mecarptan thành disulphur R-SH + 1/2 O2 → RSSR + H2O 15 2.2.14 Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) Thu hồi lưu huỳnh có thành phần khí chua (H2S,COS) 2.2.15 Phân xưởng thu hồi sản xuất hydro (HMU) Sản xuất H2 cung cấp cho phân xưởng xử lý H2 2.2.16 Phân xưởng xử lý nước chua Xử lý dòng nước chua từ phân xưởng 2.2.17 Phân xưởng tái sinh Amin Xử lý amin ñã sử dụng từ phân xưởng rữa amin 2.3 Phối trộn sản phẩm 2.3.1 Phối trộn cho LPG xăng LPG ñược phối trộn từ bán sản phẩm: C3, C4 Các bán sản phẩm ñược sử dụng ñể phối trộn tạo xăng gồm: hỗn hợp C4, xăng isomerate, xăng reformate, xăng nhẹ RFCC ñã qua merox, alkylate, xăng nặng RFCC 2.3.2 Phối trộn cho Diesel Fuel oil Các bán sản phẩm ñược sử dụng ñể phối trộn tạo auto diesel industrial diesel gồm: kerosene từ KERO HDS, diesel từ GO HDS, diesel từ RHDS, LCO từ RFCC Các bán sản phẩm ñược sử dụng ñể phối trộn tạo Fuel oil gồm: Kerosene từ KERO HDS, diesel từ GO HDS, diesel từ RHDS, HYARO từ cụm tách hydrocacbon thơm, LCO từ RFCC, HCO từ RFCC 2.3.3 Phối trộn sản phẩm hóa dầu Benzene từ phân xưởng AROS Para-xylene từ phân xưởng AROS Poly-propylene từ phân xưởng PPU Sulphur từ phân xưởng SRU 16 Chương 3: TỐI ƯU HÓA SƠ ĐỒ NHÀ MÁY NGHI SƠN BẰNG PHẦN MỀM LINGO 3.1 3.1.1 Tổng quan phần mềm lingo Khái niệm quy hoạch tuyến tính Quy hoạch tuyến tính mơ hình tốn học dùng để tìm giá trị nhỏ lớn hàm tuyến tính theo số biến cho trước, thỏa mãn số hữu hạn ràng buộc biểu diễn hệ phương trình bất phương trình tuyến tính 3.1.2 Quy hoạch tuyến tính lọc dầu 3.1.2.1 Yêu cầu tối ưu hóa nhà máy lọc dầu 3.1.2.2 Ứng dụng quy hoạch tuyến tính hoạt động nhà máy lọc dầu Trong cơng nghiệp lọc dầu, quy hoạch tuyến tính áp dụng lĩnh vực: - Thiết kế cấu hình sở nhà máy lọc dầu - Lựa chọn ñánh giá nguồn dầu thô nguyên liệu - Lên kế hoạch vận hành dài hạn ngắn hạn - Đánh giá chi phí đầu tư cho thiết bị quy trình - Quản lý hoạt động nhà máy lọc dầu - Điều khiển việc pha trộn sản phẩm - Quản lý việc tồn trữ 3.1.2.3 Đặc trưng mơ hình quy hoạch tuyến tính cho nhà máy lọc dầu Hàm mục tiêu: tối ña lợi nhuận Lợi nhuận = ∑( giá trị sản phẩm) - ∑( chi phí ngun liệu thơ)∑ (Chi phí vận hành) Các ràng buộc: 17 - Ràng buộc nguyên liệu: lượng nguyên liệu tồn trữ - Ràng buộc khả sản xuất tối ña phân xưởng - Ràng buộc tồn trữ: dung tích bồn chứa - Ràng buộc sản phẩm: tiêu chuẩn quy ñịnh chất - lượng sản phẩm - Ràng buộc tiêu thụ lượng 3.1.3 Giới thiệu phần mềm Lingo Phần mềm lingo chương trình hỗ trợ việc giải toán tối ưu quy hoạch tuyến tính cách hiệu Các bước cần tiến hành: - Mơ hình hóa q trình sản xuất - Xác ñịnh biến ràng buộc - Xây dựng ma trận toán bảng tính Excel - Khai báo mảng chứa biến, kiểu ràng buộc, RHS hệ số - Liên kết liệu Excel Lingo - Giải tối ưu Lingo trao ñổi kết 3.2 3.2.1 Xây dựng cấu trúc biến ràng buộc Cấu trúc biến Gồm biến: biến phân tách, biến chuyển hóa, biến phối trộn, lượng nội bộ, nhập khẩu, xuất 3.2.2 Cấu trúc ràng buộc Gồm ràng buộc sau: ràng buộc bán sản phẩm, ràng buộc sản phẩm nội bộ, ràng buộc max, ràng buộc 3.3 3.3.1 Xây dựng ma trận toán tối ưu bảng tính Excel Cấu trúc ma trận toán thường gặp 18 Bảng 3-1: Cấu trúc ma trận toán thường gặp Cấu trúc biến Giá trị biến Dấu RHS Cân sản phẩm bán sản phẩm Ràng buộc khống chế chất lượng Các ràng buộc ñặc biệt Ràng buộc khả sản xuất, lưu trữ HÀM KINH TẾ (MỤC TIÊU) 3.3.2 Xác ñịnh hệ số cho bảng ma trận Dựa vào bảng cân vật chất sơ đồ mơ hình hóa q trình sản xuất (theo tài liệu Foster Wheeler Energy LTD (2005), Process Document of Nghi Son Refinery and Petrochemical complex nhà máy lọc dầu Nghi Sơn) 3.4 Phương pháp khai báo liên kết liệu với Excel Lập trình liên kết liệu excel với phần mềm lingo ngơn ngữ lập trình visual basic 3.5 Giải tối ưu Lingo trao ñổi kết Sau chạy phần mềm Lingo, phần mềm tìm giá trị tối ưu kèm theo thơng số khác giúp ta phân tích kết tìm được, đồng thời phần mềm trao đổi kết với bảng tính Excel cho ta hệ số ô giá trị biến giá trị hàm mục tiêu 19 Chương 4: KẾT QUẢ TỐI ƯU TỪ LINGO – PHÂN TÍCH & NHẬN XÉT 4.1 Ý nghĩa giá trị hiển thị từ phần mềm LINGO 4.1.1 Ý nghĩa giá trị “Variable, Value, Reduced Cost” - Variable: Tên biến - Value: Giá trị biến - Reduced Cost: số lượng mà hệ số hàm mục tiêu biến số phải cải thiện trước trở nên có lợi cho biến số ñề cập giá trị dương kết tối ưu 4.1.2 Slack or Surplus Cột Slack or Sulplus bảng báo cáo kết Lingo cho biết bạn ñã gần ñáp ứng ràng buộc tính cân 4.1.3 Dual Price dual price số lượng mà hàm mục tiêu cần phải thay ñổi giá trị RHS (Right Hand Side) ràng buộc bị tăng thêm ñơn vị 4.1.4 Lingo/Range Thay ñổi hệ số hàm mục tiêu mà không gây thay ñổi giá trị tối ưu biến số định 4.2 Phân tích kết trường hợp RFCC Max propylene với nguyên liệu dầu thô Kuwait 4.2.1 Kết tối ưu phối trộn tạo xăng MG92/95 Global optimal solution found Objective value: 0.1089301E+08 Tức chi phí tối thiểu để nhà máy sản xuất sản phẩm LPG, Xăng MG92/95, JETA1, AU.DO, IN.DO, FO, Benzene, Paraxylene, Poly-propylene, Sulphur ñáp ứng tất ràng buộc toán 10893012 USD/ngày 20 Ngoài kết giá trị tối thiểu hàm kinh tế, báo cáo kết Lingo ñưa giá trị dual price với ràng buộc, phân tích kết ta thấy rằng: Khi nhu cầu tăng thêm LPG/ ngày Row 49 Slack or Surplus LPG 0.0000000 Dual Price -512.0000 Ta thấy nhu cầu tăng thêm LPG/ngày hàm kinh tế tăng lên 512 USD, hay nói cách khác chi phí tối thiểu cần phải trả thêm hàm mục tiêu ñể sản xuất thêm LPG/ngày 512 USD Chạy lại kết tối ưu cho ta thấy rõ điều đó: Global optimal solution found Objective value: 4.2.2 0.1089352E+08 Phạm vi thay ñổi giá hệ số hàm mục tiêu mà khơng làm thay đổi giá trị biến số - Phạm vi thay đổi giá dầu thơ Kuwait: Ranges in which the basis is unchanged: Objective Coefficient Ranges Current Variable Coefficient GT_BIEN(KW_CR)395.0700 Allowable Allowable Increase Decrease 119.2988 INFINITY Giá trị biến dầu thơ Kuwait thời điểm khảo sát 395.07 USD/tấn, sau chạy kết tối ưu phần mềm Lingo cho ta ñược kết biến thiên giá dầu thô Kuwait sau Giá dầu thơ phép tăng 119,2988 USD giảm đến vơ mà giá trị tối ưu biến số phương án sản xuất không thay ñổi 21 4.2.3 Phạm vi thay ñổi giá trị RHS mà khơng làm thay đổi phương án sản xuất - Phạm vi thay ñổi nhu cầu LPG: Righthand Side Ranges Row Current Allowable RHS 49 LPG 762.0000 Allowable Increase Decrease 512.9746 INFINITY Ta thấy nhu cầu thời ñiểm khảo sát LPG 762 tấn/ngày, nhiên ta tăng thêm lượng 512,9746 giảm đến vơ nhu cầu LPG hồn tồn khơng làm thay đổi giá trị tối ưu Dual price Reduced Cost 4.2.4 Phân tích giá trị Reduced Cost Variable Value Reduced Cost GT_BIEN(LPGIMP) 0.0000000 1.180000 GT_BIEN(MG92IPM) 0.0000000 16.60000 GT_BIEN(MG95IPM) 0.0000000 16.60000 GT_BIEN(JA1IPM) 0.0000000 16.86000 GT_BIEN(AUDOIPM) 0.0000000 11.13324 Tức là, hệ số hàm mục tiêu biến số LPGIMP cần phải giảm ñi 1,18 USD, biến số MG92, MG95 cần phải giảm 16,6 USD, biến số JA1 cần phải giảm 16,86 USD, biến AU.DO cần phải giảm 11,13324 USD, ñể biến số trở thành lựa chọn hấp dẫn ñể ñi tới giải pháp tối ưu nhất, hay nói cách khác chi phí tối thiểu nhà máy tăng tương ứng với giá trị Reduced Cost biến số để đưa đơn vị biến số ñi ñến giải pháp tối ưu 22 4.2.5 Kết chạy Lingo cho trường hợp phối trộn tạo xăng MG92/95/98 Sản phẩm xăng có tốc ñộ tăng trưởng tiêu thụ cao số sản phẩm lọc dầu Việt Nam Loại xăng chủ yếu RON92 ñược tiêu thụ cho hai loại xe ôtô xe máy, loại xăng RON95 ñã ñược ñưa thị trường thời gian gần ñây nhằm ñáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho dòng xe cao cấp Tuy nhiên, số năm tới nhu cầu tiêu thụ loại xăng RON92 ñược dự báo cao nhu cầu loại xăng có số RON95 RON98 tăng nhu cầu nhiên liệu cho dòng xe cao cấp năm tới tăng mạnh Do đó, khảo sát nhu cầu thị trường xăng Việt Nam Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn tính đến phương án có sản xuất xăng RON98 sau Kết chạy Lingo cho trường hợp phối trộn tạo xăng MG92/95/98: Global optimal solution found Objective value: 0.1090745E+08 Cũng phương án không sản xuất xăng MG98, phương án có sản xuất xăng MG98 chạy tối ưu kết báo cáo Lingo cho ta biết kết giá trị tối thiểu hàm kinh tế, báo cáo kết Lingo ñưa giá trị dual price với ràng buộc, giá trị Reduced Cost hay Range Report (kèm theo bảng phụ lục) 4.3 Trường hợp RFCC Max gasoline với nguyên liệu dầu thô Kuwait Trong trường hợp RFCC Max gasoline chế độ hoạt động phân xưởng RFCC thay ñổi so với trường hợp RFCC Max propylene, trường hợp Max gasoline sản phẩm C3/C4 chiếm 23 13,96%wt lượng xăng thu 43,69%wt, cịn trường hợp RFCC Max propylene sản phẩm C3/C4 26,66%wt lượng xăng thu ñược 35,21%wt Mặt khác nhu cầu tổng sản phẩm hai chế ñộ không ñổi (24672 tấn/ngày), chế ñộ vận hành RFCC Max gasoline ta tính lại nhu cầu sản phẩm ñể phù hợp với chế ñộ vận hành nhà máy, chế ñộ vận hành ta tính tốn tối ưu cho hai chế độ vận hành có sản xuất xăng MG98 không sản xuất xăng MG98 Từ nhu cầu sản phẩm trường hợp chế ñộ RFCC max gasoline ta thiết lập tính tốn lại chi phí phương án sản xuất nhà máy phần mềm Lingo trường hợp phối trộn tạo xăng MG92/95 MG92/95/98 thu ñược kết sau: Kết chạy Lingo cho trường hợp phối trộn tạo xăng MG92/95 Global optimal solution found Objective value: 0.1090758E+08 Kết chạy Lingo cho trường hợp phối trộn tạo xăng MG92/95/98 Global optimal solution found Objective value: 0.1092066E+08 Như ta thấy chi phí cho phương án sản xuất có xăng MG98 cao so với khơng sản xuất xăng MG98 0.12% Cũng trường hợp chế ñộ RFCC Max propylene, phương án khơng sản xuất xăng MG98 phương án có sản xuất xăng MG98 trường hợp chế ñộ RFCC Max gasoline chạy tối ưu, kết báo cáo Lingo cho ta biết kết giá trị tối thiểu hàm kinh tế, báo cáo kết Lingo ñưa giá trị dual price với ràng buộc, giá trị Reduced Cost hay Range Report (kèm theo bảng phụ lục) 24 4.4 Đánh giá hiệu kinh tế trường hợp tối ưu hàm kinh tế Từ kết phân tích chạy tối ưu phần mềm Lingo ta có bảng so sánh hiệu kinh tế trường hợp chế ñộ RFCC max propylene RFCC max gasoline Bảng 4-1: So sánh hiệu kinh tế trường hợp RFCC max propylene RFCC max gasoline Chế ñộ RFCC Max propylene MG Max Gasoline MG 92/95 Min chi phí USD 10893012 10907451 10907582 10920655 Giá xuất FOB USD 14081108 14101993 13618083 13640112 Max lợi nhuận USD 3188096 3194542 2710501 2719457 Tỷ lệ lợi nhuận % 22.64 23 19.9 19.94 92/95/98 MG 92/95 MG Phương án SX 92/95/98 Từ bảng so sánh hiệu kinh tế ta thấy rằng: Đối với chế ñộ RFCC max propylene cho ta lợi nhuận cao so với chế ñộ vận hành RFCC max gasoline, chi phí sản xuất thấp so với chế độ vận hành RFCC max gasoline Từ ta thấy, để thu ñược tỷ lệ lợi nhuận cao cho nhà máy giảm thiểu chi phí sản xuất chế độ vận hành RFCC max propylene tối ưu với phương án sản xuất xăng MG92, MG95 MG98 lợi nhuận thu ñược 23% Đối với phương án sản xuất xăng MG98 chi phí cao hơn, nhiên lợi nhuận thu ñược 23% lớn so với phương án không sản xuất xăng MG98, nhu cầu thị trường nên nhà máy sản xuất MG98 mà khơng làm thay đổi phương án sản xuất 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1) Kết luận: Từ số liệu thu thập ñược dự án Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Thanh Hóa, em thiết lập mơ hình hóa vận hành nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa với nguyên liệu dầu thô Trung Đông nhập từ Kuwait Sử dụng phần mềm Lingo để tìm phương án sản xuất tối ưu với mục tiêu tối thiểu chi phí vận hành cho nhà máy mà ñáp ứng ñược công suất thiết kế phương án sản xuất mà nhà máy ñã ñề , kết phân tích yếu tố ảnh hưởng đến giá trị hàm mục tiêu hay phương án sản xuất 2) Hướng phát triển ñề tài: Tuy nhiên, nhà máy chưa ñi vào hoạt ñộng thương mại nên số liệu tính tốn đề tài dựa theo tài liệu “Foster Wheeler Energy LTD (2005), Process Document Nghi Son Refinery and Petrochemical complex Limited Liability Company” nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, Báo cáo khả thi Dự án Nghi Sơn (Petrovietnam Idemitsu), tài liệu thiết kế cho dầu Arabe nhẹ (MOB) số liệu tham khảo thực tế từ nhà máy lọc dầu Dung Quất ñiểm hạn chế ñề tài Khi ñi vào hoạt ñộng thương mại vào năm 2013 với số liệu thực tế thu ñược từ nhà máy, em hy vọng ñề tài ñược áp dụng ñể ñánh giá lại mặt kỹ thuật sơ ñồ nhà máy phương án sản xuất cách tối ưu xác để giảm tối thiểu chi phí tăng tối ña lợi nhuận cho nhà máy Do thời gian có hạn số lượng số liệu cần sử lý nhà máy lọc dầu nhiều nên q trình làm đề tài khơng tránh 26 khỏi sai sót Mong góp ý thầy để đề tài em hồn thiện Đề tài ñánh giá lại mặt kỹ thuật sơ ñồ nhà máy phương án sản xuất cách tối ưu xác nhà máy ñi vào hoạt ñộng thương mại vào cuối năm 2013 ... KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1) Kết luận: Từ số liệu thu thập ñược dự án Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn Thanh Hóa, em thiết lập mơ hình hóa vận hành nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Thanh Hóa với nguyên liệu dầu. .. máy Lọc dầu Nghi Sơn, Thanh Hóa với ngun liệu dầu thơ Trung Đơng nhập từ Kuwait? ?? để thực luận văn Thạc Sĩ Ngồi mục đính thiết thực đề tài thân việc hiểu rõ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, có hội vào làm... đích nghi? ?n cứu: Đề tài tập trung vào mục đích nghi? ?n cứu sau: Xây dựng sở liệu nguồn dầu thơ Trung Đông nhập từ Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy Xây dựng sơ đồ cơng nghệ nhà máy lọc dầu Nghi Sơn