2.2.8.I. Giới thiệu phân xưởng RFCC.
C4s LCO
C3s
AR- RHDS
RFCC
C O
Hình 2.8:Sơ đồ phân xưởng RFCC.
Phân xưởng RFCC xử lý cặn chưng cất khí quyển đã qua xử lý bằng hydro từ phân xưởng RHDS, để sản xuất propylene làm nguyên liệu cho phân xưởng sản xuất polypropylene (PPU), gasoline nhẹ và gasoline nặng được chuyển đến bồn chứa xăng, propane, hỗn hợp butane làm nguyên liệu cho phân xưởng InAlk, LCO làm nguyên liệu cho phân xưởng GOHDS và CLO.
Phân xưởng RFCC vận hành ở 2 chế độ: max propylene và max gasoline. Khi vận hành ở chế độ max propylene, phân xưởng sản xuất được propylene với lưu lượng khoảng 48 tấn/h. Chế độ này được thiết kế để phù hợp với công suất tối đa của phân xưởng PPU.
• RFCC (bao gồm lò phản ứng, thiết bị tái sinh xúc tác, dự trữ và xử lý xúc tác, tháp cất phân đoạn chính, tháp tách,...).
• GCU (bao gồm máy nén khí ẩm, tháp tách, tháp tách butane, tháp tách
naphta, tháp hấp thụ chính và phụ và thiết bị xử lý amine).
• Hấp thụ LPG.
• Tái sinh amin.
• Tách riêng C3 và C4.
• Thu hồi propylene.
2.2.8.2. Nguyên liệu và sản
phẩm ♦♦♦ Nguyên liệu :
Phân xưởng RFCC xử lý cặn chưng cất khí quyển đã qua xử lý bằng hydro từ phân xưởng RHDS
♦♦♦ Sản phẩm:
Phân xưởng RFCC sản xuất ra các dòng sản phẩm sau:
• Dòng LPG đã được xử lý bằng amin. Dòng LPG này sẽ được xử lý tiếp tục
bằng xút để loại mercaptan sau đó được đưa đến tháp tách riêng propane và butane.
• Sau khi đã được loại bỏ mercaptan, dòng LPG sẽ được tách ra. Một dòng
C3 được đưa đi làm nguyên liệu cho xưởng thu hồi propylene (PRU) để sản
xuất propylene, C4s được đưa đến phân xưởng InAlk, và một dòng C3 sẽ
được đưa đi phối trộn LPG thương phẩm.
• Gasoline nhẹ (LFG) được đưa đến bồn chứa sau khi đã qua xử lý bằng xút.
• Gasoline nặng (HFG) được đưa trực tiếp đến bồn chứa.
• LCO được đưa đi làm nguyên liệu cho phân xưởng GOHDS hoặc được đưa
đi phối trộn FO.
• CLO được đưa đi phối trộn FO.
• Off-gas được đưa đi làm fuel gas làm nhiên liệu đốt.
• Nước chua được đưa đi khử chua.
2.2.8.3. Công suất thiết kế.
Phân xưởng RFCC được thiết kế để xử lý 10914 tấn/ngày cặn của phân xưởng RHDS. Cả hai chế độ max propylene và max gasoline đều có thể vận hành với công suất trên.
2.2.8.4. Yêu cầu thiết kế♦♦♦ Phạm vi hoạt động ♦♦♦ Phạm vi hoạt động
Phân xưởng RFCC được thiết kế để hoạt động tốt trong khoảng 50-100% lượng nguyên liệu thiết kế trong khi vẫn đáp ứng tất cả các chỉ tiêu kĩ thuật của sản phẩm.
♦♦♦ Cấu hình lò phản ứng/tái sinh xúc tác
Cấu hình một ống đứng đáp ứng các mục tiêu cần thiết về sản lượng propylene. Để thu hồi tối đa propylene trong quá trình xử lý khí không bão hòa, phân xưởng được lắp đặt thêm một tháp hấp thụ/tách. Dự kiến cấu hình này sẽ không bao gồm thiết bị làm mát xúc tác.
Hệ thống lò phản ứng/tái sinh được thiết kế bao gồm các chi tiết sau đây:
• Đường kính lò phản ứng/tái sinh
• Số cyclone
• Đường kính ống đứng
• Tiêm nguyên liệu
• Vị trị và việc sắp xếp các van trượt
Nhà sản xuất cung cấp điều kiện vận hành bao gồm:
• Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu
• Nhiệt độ và áp suất của lò phản ứng/tái sinh
• Mức kim loại trên xúc tác. 2.3. Sơ đồ phối trộn cac sản phẩm.
2.3.1. LPG.
LPGEXP 490
Hình 2.9: Sơ đồ phối trộn LPG
2.3.2. Xăng RON92
2.3.3. Xăng RON95
Gasoline RON 95EXP 0 Gasoline RON 95IMP 0
GSL70 BTX- NA 0 Alkylate 310 Isomerate 0 LFN 1631 HFN 1307 95 RON GASOLINE
Hình 2.11: Sơ đồ phối trộn xăng RON95.
2.3.4. Auto Diesel
2.3.5. Industrial Diesel. IN- DOEXP 0 < --- - --- IN- DOIMP 678 RHDS-DO 2475 --- — --- > GOHDS-DO 1057 --- — --- > IN-DO LCO 23 Kero 0 --- >
Hình 2.13: Sơ đồ phối trộn Industrial Diesel
2.3.6. Fuel oil
Gasoline RON 95EXP 0 <--- - --- Gasoline RON 95IMP 241
HyAro 61 DOHDS-FO 349 LCO 0 CLO 927 RHDS-FO 122 Kero 0
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHI PHÍ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN BẰNG PHẦN MỀM LINGO
.1. Tổng quan vê phân mêm Lingo.
3.1.1. Khái niệm vê quy hoạch tuyến tính.
Quy hoạch tuyến tính là một mô hình toán học dùng để tìm giá trị nhỏ nhất hoặc lớn nhất của một hàm tuyến tính theo một số biến cho trước, thỏa mãn một số hữu hạn các ràng buộc được biểu diễn bằng hề phương trình và bất phương trình tuyến tính, nó có thể giải quyết nhiều vẫn đề liên quan đến quá trình sản xuất.
Các thành phần chính của một quy hoạch tuyến tính:
• Biến: biểu diễn các đại lượng mà ta có thể điều chỉnh. Mục đích của bài toán là tìm các giá trị của các biến để cho giá trị hàm mục tiêu đạt tối ưu.
• Hàm mục tiêu: là các biểu thức toán học, liên kết các biến để biểu thức mục tiêu đạt tối ưu.
• Các ràng buộc: là các đẳng thức hay các bất đẳng thức thể hiện giới hạn của các phương án khả thi hoặc giới hạn giá trị của các biến.
Dạng cơ bản của quy hoạch tuyến tính là dạng chính tắc:
Ứng dụng của quy hoạch tuyến tính: quy hoạch tuyến tính được sử dụng nhiều trong công nghiệp.
• Xác định các hợp kim trong công nghiệp luyện kim.
• Tối ưu hóa những hỗn hợp trong công nghiệp thực phẩm.
• Tối ưu hóa sản xuất trong công nghiệp ôtô.
• Tối ưu hóa sự cung cấp, sự sản xuất và sự phân phối trong công nghiệp lọc
dầu.
3.1.2. Quy hoạch tuyến tính trong lọc dầu
Đa phần các nhà máy lọc dầu đều được sở hữu bởi các công ty khác nhau, liên kết với nhau trong nhiều hoạt động như thăm dò, khai thác, mua bán, lọc dầu, hóa dầu,...Tất cả các công việc này diễn ra rất phức tạp, cũng như phần lớn các nhà máy công nghiệp trong môi trường cạnh tranh, nhà máy lọc dầu cần phải tối đa hóa lơi nhuận trong quá trình sản xuất.
Để làm được điều này cần phải tối đa hóa giá trị marge của nó, nghĩa là sự khác nhau giữa việc mua và bán những sản phẩm được sản xuất, nó phụ thuộc vào:
Việc mua nguyên liệu ban đầu là dầu thô và các nguyên liệu khác. Dầu thô chiếm phần lớn chi phí đầu vào của nhà máy lọc dầu, do đó việc lựa chọn nguồn dầu thô để xử lý ảnh hưởng đến lợi nhuận thu được. Có rất nhiều lựa chọn trong việc mua dầu thô, có thể mua theo hợp đồng dài hạn với nhà cung cấp lớn hay mua ngay tại thị trường dầu mỏ, phương án vận chuyển dầu thô từ nơi mua về nhà máy cũng được xét đến.
Giá vận hành: chi phí cố định (nhân công, bảo trì,.) chi phí biến đổi (sản phẩm hóa học, xúc tác,.)
Nhưng đặc trưng cho hoạt động của nhà máy lọc dầu là các sản phẩm được sản xuất từ các nguồn dầu thô khác nhau.
Quan hệ tỷ lệ giữa các sản phẩm sản xuất phụ thuộc vào:
• Sự đa dạng của nguyên liệu được xử lý.
• Những phân xưởng đảm bảo được việc xử lý.
• Những sự điều chỉnh có thể có của các phân xưởng.
Với một công cụ đã cho, toàn bộ các phân xưởng trong nhà máy lọc dầu, và viễn cảnh thị trường tiêu thụ các loại sản phẩm khác nhau, các nhà máy lọc dầu sẽ tìm kiếm cùng một loại nguyên liệu và cách thức xử lý nó để đạt lợi nhuận tối đa.
Người ta hiểu rằng có rất nhiều phương để lựa chọn nguyên liệu và phương án xử lý để có thể đạt được các sản phẩm cần thiết và người ta biết rằng cơ chế của quy hoạch tuyến tính có khả năng tìm được, trong bối cảnh kinh tế sẵn có, một lời giải và chỉ một lời giải tối ưu hóa về khả năng kinh tế.
Bằng cách:
• Chuyển toàn bộ sự vận hành của nhà máy lọc dầu về những phương trình
tuyến tính.
• Sử dụng phần mềm để tìm ra giải pháp kinh tế tối ưu.
Trong nhà máy lọc dầu, công việc tối ưu được đặt ra ở nhiều khía cạnh:
• Tối thiểu chi phí nhập dầu thô.
• Tối ưu hóa việc pha trộn các loại dầu thô cần xử lý.
• Tối thiểu những tiêu chuẩn quy định cần phải thỏa mãn.
• Tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu, tối thiểu lượng hao hụt.
• Tối ưu hóa quản lý tồn trữ.
• Tối đa lợi nhuận.
Với sự hoạt động rất rộng và phức tạp của lĩnh vực lọc dầu thì các nhà máy lọc dầu cần phải sử dụng hỗ trợ cho việc ra quyết định, từ nhiều phương án, chọn ra một phương án tối ưu sao cho lợi nhuận thu được là cao nhất. Quy hoạch tuyến tính là một trong những công cụ tuyệt vời để thực hiện tốt công việc này.
♦♦♦ Ứng dụng quy hoạch tuyến tính trong nhà máy lọc dầu
Trong công nghiệp lọc dầu, quy hoạch tuyến tính được áp dụng trong các lĩnh vực:
• Thiết kế cấu hình cơ sở của nhà máy lọc dầu.
• Lên kế hoạch vạn hành dài hạn và ngắn hạn.
• Đánh giá chi phí đầu tư cho các thiết bị trong quy trình.
• Quản lý hoạt động của nhà máy lọc dầu.
• Điều khiển việc pha trôn sản phẩm.
• Quản lý tồn trữ.
♦ Đặc trưng của một mô hình quy hoạch tuyến tính cho nhà máy lọc
dầu Hàm mục tiêu: tối đa lợi nhuận.
Lọi nhuận = x( g i á trị sản phẩm) — X(c/Ú phí vận hành)
Các ràng buộc:
• Ràng buộc về nguyên liệu: lượng nguyên liệu tồn trữ.
• Ràng buộc về khả năng sản xuất tối đa của phân xưởng.
• Ràng buộc về tồn trữ: dung tích của các bồn chứa.
• Ràng buộc về sản phẩm: những tiêu chuẩn quy định về chất lượng sản
phẩm.
• Ràng buộc về tiêu thụ năng lượng.
3.1.3. Giới thiệu về phần mềm Lingo.
Lingo là phần mềm được thiết kế để thực hiện xây dựng và giải quyết các bài toán tối ưu hóa trong quy hoạch tuyến tính một cách khá hiệu quả và cho ra kết quả nhanh chóng. Do đó hoàn toàn có thể áp dụng để giải quyết các bài toán tối ưu trong lĩnh vực dầu khí nhằm mục đích tối ưu hoá sự vận hành của nhà máy lọc dầu để tối thiểu hoá nguồn nguyên liệu và tối đa lợi nhuận để đưa lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Các bước cần tiến hành khi giải bài toán tối ưu bằng Lingo: Mô hình hoá quá trình sản xuất
ị
Xác định cấu trúc các biến và ràng buộc
ị
Xây dựng ma trận của bài toán trên bảng tính Excel
ị
Khai báo các mảng chứa biến, các kiểu ràng buộc, RSH và các hệ số của bài toán
ị
Liên kết dữ liệu giữa Excel và Lingo
ị
Giải tối ưu bằng Lingo và trao đổi kết quả
3.1.4. Cơ sở quá trình mô hình hóa sự hoạt động của nhà máy lọc dầu
3.1.4.1. Hoạt động chính
• Phân tách các phân đoạn «-> Chưng cất
Dựa vào các điểm cắt trong bảng 1.1 ta có xác định được lưu lượng của từng phân đoạn chưng cất.
• Chuyển hóa <-» Chất lượng sản phẩm (reforming, GOHSD, KHDS,...) hiệu
suất sản phẩm (RFCC).
• Phối trộn <-> Sản phẩm cuối
Để đạt được các sản phẩm có các chỉ tiêu chất lượng theo yêu cầu, ta phải phối trộn các bán sản phẩm dựa vào các tính chất ràng buộc để thu được các sản phẩm thương mại (Xăng RON92, xăng RON95, LPG,.)
3.1.4.2. Phân tách và chuyển hóa.
S Xem Được thực hiên bởi các Phân xưởng sẵn có trong Nhà máy lọc dầu S Xem xét hoạt động của phân xưởng
- Chế độ làm việc ổn định
- Lưu lượng và đặc tính của nguyên liệu
- Các thông số làm việc: T, P, tỷ số hồi lưu,...
Sản phẩm <=- Xi m3/h ^ X2 m3 /h Nguyên liệu
X---mMi---
Tỷ lệ tuyến tính giữa lưu lượng sản phẩm và năng lượng:
X 1 = a 1 X
X2=a2X
X3=a3X
Chế độ làm việc của phân xưởng <-> a 1 , ư2, a 3
3.1.4.3. Phối ttộn các bán sản phẩm
Sản phẩm cuối phụ thuộc vào các tiêu chuẩn sản phẩm: bao gồm các ràng buộc tối đa hoặc tối thiểu của các tính chất vật lý.
Các tiêu chuẩn sản phẩm phải thoả mãn yêu cầu khách hàng hoặc các tiêu chuẩn nhà nước.
Sản phẩm cuối của nhà máy lọc dầu: Nhờ vào quá trình phối trộn các sản phẩm.
Phương pháp dự đoán các tính chất của sản phẩm phối trộn Bán sản phẩm 1 Bán sản phẩm 1 Bán sản phẩm 1 ỉ i Q , Z j Y.iZi Trong đó:
- Z: số lượng của các bán sản phẩm và sản phẩm cuối (thể tích và khối lượng)
- Q: tính chất cần cần khảo sát hoặc các giả tính chất.
Một sản phẩm p có tính chất Q thu được từ sư phối trộn i của các bán sản
phẩm có thể tích vi có tính chất qi.
Sự phối trộn tuân theo quy tắc cộng tính thể tích:
ị Ư
max
Q
i
Nếu Q < Smax: Xch~s ma x X V,- < 0
Sự phổi trộn tuân theo quy tắc cộng tính khối lượng:
^ diíqi ~ Sm a x ) XV ị < 0
Công thức mở rộng:
ỵ v , = v
ỵc ^ < s n
3.2. Xây dựng cấu trúc biến và các ràng buộc
3.2.1. Cấu trúc biến
Các biến bao gồm các bán sản phẩm của các phân xưởng trong vào bảng cân bằng vật chất, năng lượng nội bộ, các sản phẩm thương mại, các ràng buộc min, max về chất lượng của các bán sản phẩm với sản phẩm, công suất của nhà máy ở trục tung và nguyên liệu của từng phân xưởng, các bán sản phẩm đem đi phối trộn, các sản phẩm xuất khẩu và nhập khẩu ở trục hoành.
3.2.2. Cấu trúc các ràng buộc
Ở đây cần lưu ý việc quản lý dữ liệu thông tin được thực hiện theo từng volume
tương ứng, cụ thể là:
- Volume 1: Tất cả các ràng buộc thuộc về bán sản phẩm hay năng lượng nội
bộ và biến (dựa vào bảng cân bằng vật chất).
- Volume 2: Ràng buộc về sản phẩm và biến.
- Volume 3: Ràng buộc min liên quan đến tiêu chuẩn sản phẩm hay công suất
CDU và biến (dựa vào bảng tính chất sản phẩm, bán sản phẩm và các công thức ràng buộc tính chất).
- Volume 4: Ràng buộc max liên quan đến tiêu chuẩn sản phẩm hay công suất
CDU và biến (dựa vào bảng tính chất sản phẩm, bán sản phẩm và các công thức ràng buộc tính chất).
3.2.3. Xác định biến và ràng buộc cho bảng ma trận.
• Biến phân tách: CDU.
• Biến chuyển hóa: LPGRU, NHT, KHDS, GOHDS, RHDS, RFCC, Penex,
InAlk, CCR, BTX, GASPA, SRU , PSA, H2 Plant, PPU, RFG, LOSSES.
• Biến phối trộn:
✓ Gasoline 95: C4MG95, Isomerate95, Lt GSL - RFCC95, Hvy GSL - RFCC95, BTX-NA95, Alkylate95.
✓ Gasoline 92: C4MG92,Isomerate92, Lt GSL - RFCC92, Hvy GSL -
RFCC92, BTX-NA92, Alkylate92.
✓ AU - DO: KEHDSAUDO, DOHDSAUDO, DORHDSAUDO.
✓ IN - DO: KEHDSINDO, LCOINDO, DOHDSINDO,
DORHDSINDO.
✓ FO: KEHDSFO, DOHDSFO, DORHDSFO, LCOFO, HvyAroFO,
CLOFO .
✓ JET A1: KeroJET.