Nhiệt trị là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu đốt lò. Thường thì nhiệt trị của nhiên liệu đốt lò khá cao (>1000 cal/g) đây chính là một trong những yếu tố chính làm cho nhiên liệu đốt lò được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Nhiệt trị này phụ thuộc vào thành phần hóa học, nếu trong thành phần nhiên liệu càng nhiều hydrocacbon mang tính paraffine, càng có ít hydrocacbon thơm nhiều vòng và trọng lượng phân tử càng bé thì nhiệt năng của chúng càng cao.
Những thành phần không thuộc loại hydrocacbon trong dầu cặn cũng có ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt trị của nó. Các hợp chất lưu huỳnh trong dầu mỏ tập trung chủ yếu vào dầu cặn. Sự có mặt của lưu huỳnh đã làm giảm bớt nhiệt năng của dầu cặn, khoảng 85kcal/kg tính cho 1% lưu huỳnh.
1.1.4. Sơ đồ công nghệ
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu Dung Quất (Xem phụ lục) 1.1.5. Các phân xưởng công nghệ
1.1.5.1. Phân xưởng chưng cất dầu thô:
Công suất thiết kế: 6,5 triệu tấn/năm (tương đương 148000 thùng/ngày trường hợp dầu ngọt và 141000 thùng/ngày trường hợp dầu chua).
Dầu thô được đưa vào phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và được gia nhiệt sơ bộ bằng các dòng sản phẩm và dòng bơm tuần hoàn trước khi vào lò gia nhiệt. Dầu thô được phân tách thành một số sản phẩm trong tháp chưng cất chính và các cột tách bằng hơi nước bên cạnh sườn tháp chính. Sản phẩm Naphta ở đỉnh được xử lý thêm trong một tháp ổn định.
Bảng 1.2: Các sản phẩm của CDU
Sản phẩm Đến
Toàn bộ phân đoạn Naphta Phân xưởng xử lý naphta bằng hydro
Kesosene Phân xưởng xử lý kerosene
Gasoil nhẹ (LGO) Bể chứa
Gasoil nặng (HGO) Bể chứa
Cặn chưng cất khí quyển (RA) Phân xưởng RFCC
Sản phẩm nhẹ từ đỉnh tháp CDU được đưa qua cụm xử lý khí của phân xưởng RFCC và sau đó qua phân xưởng xử lý khí hóa lỏng LPG (LTU).
Dòng naphta được đưa tới phân xưởng xử lý napthta bằng Hydro và sau đó tới tháp tách Naphta, tại đây dòng naphta được tách thành dòng Naphta nhẹ và dòng Naphta nặng.
Dòng Naphta nhẹ từ tháp tách được đưa đến phân xưởng Isome hóa
Dòng Naphta nặng từ tháp tách được đưa đến phân xưởng Reforming xúc tác liên tục.
Dòng Kerosene từ phân xưởng chưng cất khí quyển được đưa tới phân xưởng xử lý Kerosene (KTU) và được dẫn trực tiếp vào bể chứa Kerosene hoặc sử dụng để phối trộn diesel hoặc dầu đốt. Trong phân xưởng KTU thì hàm lượng mercaptan, hydrogen sulphide và axít napthenic bị giảm xuống, nước bị loại bỏ,
Kerosene được xử lý sẽ đưa đến bể chứa, tại đây nó được sử dụng làm nhiên liệu phản lực Jet A1.
Gasoil nhẹ từ CDU được bơm trực tiếp đến các hệ thống pha trộn Diezel, và cuối cùng tới bể chứa tại khu vực bể chứa sản phẩm.Một phần LGO được đưa qua phân xưởng xử lý LCO khi cần.
Cặn của CDU được đưa tới phân xưởng RFCC để nâng cấp lên thành các sản phẩm trung gian có giá trị thương phẩm cao hơn.
1.1.5.2. Phân xưởng xử lý naphta bằng hydro (NHT)
Công suất: 23500 thùng/ngày
Phân xưởng xử lý naphta bằng hydro được thiết kế để xử lý toàn bộ phân đoạn Naphta từ phân xưởng chưng cất khí quyển nhằm loại bỏ các hợp chất O, N, S.
Phân xưởng gồm một lò phản ứng xúc tác tầng cố định, với tuổi thọ của xúc tác tối thiểu là 2 năm.
Sản phẩm Naphta từ phân xưởng xử lý Naphta bằng Hydro được dẫn trực tiếp đến tháp tách Naphta.
Khí thoát ra từ phân xưởng NHT sẽ được đưa vào cum xử lý khí của phân xưởng RFCC và được làm sạch bằng quá trình hấp phụ amin.
1.1.5.3. Phân xưởng reforming xúc tác liên tục (CCR)
Công suất: 21000 thùng/ngày
Phân đoạn xăng nặng được đưa vào phân xưởng CCR để tăng tỷ lệ các hợp chất aromatic có trong xăng nhằm tăng chỉ số Octane.Từ lò phản ứng thu được hai dòng sản phẩm: dòng hydrocacbon lỏng, và dòng khí giàu hydro.
Một phần dòng hydrocacbon lỏng có giá trị được thu hồi từ dòng khí giàu hydro
Dòng lỏng reformat được cho tiếp xúc lại và phân đoạn để sinh ra sản phẩm reformat và khí hóa lỏng LPG chưa ổn định.
Sản phẩm reformat được đưa trực tiếp tới bể chứa tại nhà máy lọc dầu. LPG chưa ổn định được pha trộn với các dòng LPG khác của nhà máy trước khi đưa tới bể chứa tại khu vực bể chứa sản phẩm.
Như vậy quá trình này thu được các sản phẩm sau:
Dòng khí giàu hydro: cung cấp cho các quá trình cần xử lý bằng hydro.
Xăng reformat có RON cao dùng để phối trộn xăng. Khí hóa lỏng LPG.
1.1.5.4. Phân xưởng xử lý Kerosen (KTU)
Công suất: 10000 thùng/ngày
Phân đoạn Kerosen được đưa qua phân xưởng này làm giảm hàm lượng RSH, H2S, axit Naphtenic và H2O theo công nghệ tiếp xúc màng sợi với xút tinh khiết có nồng độ thích hợp. Phân xưởng xử lý kerosene loại bỏ toàn bộ nước ra khỏi sản phẩm, tiêu chuẩn sản phẩm đạt được bằng chiết một giai đoạn.
Sản phẩm từ phân xưởng xử lý Kerosene được dẫn tới bể chứa, từ bể chứa nó được bán như nhiên liệu phản lực JetA1 hoặc sử dụng làm nguyên liệu phối trộn diesel và dầu đốt lò. Phân xưởng xử lý Kerosene tạo ra kerosene đáp ứng các tiêu chuẩn nhiên liệu phản lực JetA1.
Dung dịch amin loãng (MEA) sẽ được sử dụng trong phân xưởng KTU theo từng mẻ gián đoạn để tái sinh xúc tác.
1.1.5.5. Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi (RFCC)
Công suất : 69700 thùng/ngày
Phân xưởng RFCC gồm hai chế độ vận hành: Max Naphta RFCC (tối đa xăng) Max LCO (Tối đa diesel)
Phân xưởng RFCC gồm hai bộ phận: Bộ phận chuyển hóa:
Phân xưởng RFCC nhận trực tiếp cặn chưng cất khí quyển nóng từ CDU, hoặc cặn nguội từ bể chứa.
Bộ phận chuyển hóa của phân xưởng RFCC sẽ cho ra các dòng sau: • Dòng khí ướt được dẫn tới cụm xử lý khí RFCC.
• Dòng sản phẩm chưng cất ở đỉnh được đưa tới cụm xử lý khí RFCC.
• Dòng dầu nhẹ (LCO) được đưa đến bể chứa và sau đó tới phân xưởng LCO-HDT.
• Dòng dầu cặn (DCO) được đưa đến hệ thống pha trộn dầu đốt hoặc bồn chứa dầu dùng cho nhà máy.
Bộ phận chuyển hóa gồm có lò phản ứng/lò tái sinh, tháp chưng cất chính, lò đốt, thiết bị kiểm soát xúc tác, cột tách LCO, thiết bị làm nguội /tháo sản phẩm LCO và các thiết bị phụ trợ khác.
Cụm xử lý khí RFCC
• Dòng khí ướt và các sản phẩm từ đỉnh tháp chưng cất chính được đưa tới cụm xử lý khí của phân xưởng RFCC, sẽ tạo ra các dòng sau:
• Dòng khí thải chưa bão hòa thoát ra từ tháp hấp thụ bằng amin nằm trong cụm xử lý khí RFCC.
• Dòng hỗn hợp C3/C4 được đưa tới phân xưởng xử lý LPG trước khi tách ra trong phân xưởng thu hồi propylene.
• Toàn bộ dòng naphta được đưa tới phân xưởng xử lý naphta của phân xưởng RFCC
• Cụm xử lý khí RFCC gồm có hai tháp hấp thụ bằng amin để xử lý nhiên liệu và khí hóa lỏng LPG trước khi chúng ra khỏi thiết bị và sẽ sử dụng dòng amin sạch từ tháp tái sinh amin (ARU). Dòng amin bẩn sẽ được đưa trở lại ARU đế tái sinh từ cụm xử lý khí RFCC.
1.1.5.6. Phân xưởng xử lý khí LPG (TLPG)
Công suất 21100 thùng/ngày
Phân xưởng xử lý LPG được thiết kế để xử lý dòng C3/C4 từ cụm xử lý khí RFCC trước khi đưa tới phân xưởng thu hồi Propylen. Phần lớn H2S trong dòng LPG được tách ra trong tháp hấp thụ bằng amin nằm trong cụm xử lý khí RFCC.
Phân xưởng xử lý LPG được thiết kế làm giảm hàm lượng mercaptan, cacbonyl sulphit và H2S trong dòng C3/C4.
1.1.5.7. Phân xưởng xử lý naphta của phân xưởng RFCC (NTU)
Công suất 45000 thùng/ngày
Phân đoạn Naphta từ phân xưởng RFCC được đưa qua phân xưởng xử lý Naphta bằng hydro để hàm giảm lượng RSH và S, tạo ra xăng FCC có chất lượng tốt.
Các hợp chất S được trung hòa bởi xút sạch (từ phân xưởng trung hòa xút).Xút đã qua sử dụng từ tháp xử lý được đem đi trung hòa
Sản phẩm từ phân xưởng NTU được đưa tới hệ thống phối trộn xăng
1.1.5.8. Phân xưởng xử lý nước chua
Nước chua từ các phân xưởng NTU, NHT và RFCC được đưa tới bình ổn định, tại đây các hydrocacbon được tách khí. Dòng khí chua này được đưa tới đầu đuốc đốt khí chua.Hỗn hợp nước chua được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt nguyên liệu và sản phẩm đáy tới cột tách, tại đây ammoniac và H2S hòa tan được loại bỏ khỏi nước chua.
Khí chua ở đỉnh của tháp tách được ngưng tụ và hồi lưu, phần khí chua còn lại với nồng độ cao được dẫn tới đuốc đốt khí chua.
Nước đã khử chua được làm mát bằng dòng nguyên liệu và không khí trước khi dẫn tới phân xưởng xử lý dòng thải. Một phần nước đã khử chua được sử dụng làm nước tách muối trong phân xưởng CDU.
Một bể chứa nước chua được trang bị trong trường hợp phân xưởng xử lý nước chua ngừng hoạt động. Bể có dung tích chứa được nước chua trong năm ngày dừng phân xưởng. Trong điều kiện hoạt động bình thường, nước chua được nạp vào cột tách nên thông thường thì bể sẽ không chứa nước.
1.1.5.9. Phân xưởng tái sinh amin
Dòng amin bẩn từ phân xưởng RFCC được đưa tới bình ổn định để tách bỏ các hydrocacbon và khí khỏi amin. Dầu hớt ra được dẫn tới bể chứa dầu thải nhẹ và khí chua được làm sạch và được dẫn tới hệ thống khí nhiên liệu.
Dòng amin bẩn được đưa tới thiết bị trao đổi nhiệt giữa nguyên liệu và sản phẩm, rồi tới tháp tái sinh để tách hydrosulphit (H2S).
Khí chua từ đỉnh cột được ngưng tụ và hồi lưu, và khí chua còn lại nồng độ cao được đưa đến đuốc khí chua.
Dòng amin sạch tách ra được làm mát bằng dòng nguyên liệu và không khí. Amin sạch sau đó được xử lý bằng tác nhân chống tạo bọt và bơm ngược trở lại các tháp hấp thụ H2S trong phân xưởng RFCC. Một phần dòng amin được lọc để loại bỏ tạp chất.
Trong trường hợp phân xưởng dừng hoạt động, một bể có khả năng chứa toàn bộ lượng amin đã qua sử dụng. Amin sạch được chứa trong một bể nhỏ bổ sung để pha chế dung dịch ban đầu và dung dịch amin bổ sung.
1.1.5.10. Phân xưởng trung hòa xút thải
Phân xưởng trung hòa xút thải dùng để trung hòa và loại bỏ dầu phenolic và naphtenic ra khỏi các dòng xút thải.
Xút thải được tách khí và sau đó được trung hòa bằng axít sulfuaric. Nước muối trung hòa được tới phân xưởng xử lý dòng thải. Khí chua sinh ra từ phân xưởng được đưa đến đuốc đốt khí chua.
Các dòng đưa tới phân xưởng trên từng mẻ và liên tục.
Phân xưởng được thiết kế để tạo ra nước muối trung tính có pH nằm trong khoảng từ 6-8, với nguyên liệu theo thiết kế
1.1.5.11. Phân xưởng thu hồi Propylen (PRU)
Phân xưởng thu hồi propylene được thiết kế để xử lý dòng hỗn hợp C3/C4 từ phân xưởng xử lý LPG. Phân xưởng PRU sẽ tách và tinh chế propylene để đạt được đặc tính kỷ thuật của loại propylene độ sạch polymer hóa 99,6% khối lượng. Giai đoạn đầu trong quá trình loại C4’s ra khỏi LPG trong một tháp tách C3/C4. Thiết bị tách chính propan/propylene có hai cấp. Cấp một là giai đoạn tách etan mà sẽ tách những sản phẩm. Cấp hai là cột tách propan/propylene ở bơm nhiệt độ áp suất thấp. Sản phẩm propylen từ cột tách propan/propylene tiếp tục được tinh chế thêm. Giai đoạn thứ nhất sẽ loại bỏ cacbonyl sulfua bằng xúc tác khô. Giai đoạn thứ hai thông thường bao gồm việc loại bỏ asen, photpho và antimoan bằng tầng xúc tác khô. Các giai đoạn tinh chế được kết hợp trong cùng một tháp.
1.1.5.12. Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh
Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh bằng phương pháp Claus (SRU) sẽ được lắp đặt ở dạng cụm. Phân xưởng sẽ có công suất xử lý 3 tấn lưu huỳnh/ ngày để xử lý khí axit từ phân xưởng ARU, khí thoát ra từ phân xưởng SWS và khí thải từ CNU.
Khí axít từ ARU được đưa tới lò phản ứng, khí thoát ra từ phân xưởng SWS và khí thải từ CNU được đưa tới lò đốt.
Sản phẩm lưu huỳnh thu hồi tối thiểu là 99,9% và hiệu suất thu hồi lưu huỳnh của phân xưởng Claus không nhỏ hơn 92,6%.
Nồng độ phát tán các khí NOX, SOX và CO từ lò đốt của phân xưởng sẽ đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng khí Việt Nam.
1.1.5.13. Phân xưởng đồng phân hóa
Công suất: 65000 thùng/ngày
Phân xưởng đồng phần hóa sẽ được bổ sung để tạo ra sản phẩm Isomate có chỉ số octan cao bằng cách sử dụng nguyên liệu là naphta nhẹ đã xử lý hydro.
1.1.5.14. Phân xưởng xử lý LCO bằng hydro
Công suất: 1320000 tấn/năm
Phân xưởng LCO-HDT sẽ được bổ sung để xử lý dòng LCO từ phân xưởng RFCC để nó có thể phối trộn vào diesel ô tô, bằng cách xử lý LCO bằng hydro để làm tăng sự ổn định.
1.1.5.15. Chế độ vận hành
Nhà máy lọc dầu Dung Quất được vận hành theo hai chế độ của cụm phân xưởng cracking xúc tác:
Sản xuất tối đa xăng Sản xuất tối đa distillate
1.1.6. Phối trộn sản phẩm
Phân xưởng phối trộn sản phẩm bao gồm nhiều hệ thống phân chia nhằm cung cấp những cấu tử và lưu lượng xác định cho vòi phun, sau đó từ vòi phun các sản phẩm đã được phối trộn sẽ đi vào các thùng chứa
Có 4 sản phẩm chính được phối trộn trong nhà máy lọc dầu: Xăng Mogas 92 (hoặc Mogas 95)
Xăng Mogas 90
Dầu Diesel động cơ (DO) Dầu đốt công nghiệp (FO)
Một hỗn hợp xăng có thể được tạo ra từ việc phối trộn từ hai loại xăng Mogas 92 và Mogas 95. Ban đầu xăng Mogas 92 sẽ được tạo ra từ hỗn hợp này nhưng cấp độ này sẽ bị thay thế trong tương lai khi sản phẩm xăng Mogas 95 được sản xuất.
Hệ thống phối trộn xăng và auto diesel được thiết kế trong điều kiện bình thường hoạt động liên tục, các cấu tử phối trộn được bơm từ bể chứa của nhà máy , phối trộn nối tiếp nhau và dẫn tới thùng chứa sản phẩm được thay đổi theo chu kỳ. Từ những hỗn hợp nhận từ những sản phẩm trung gian ở thiết bị chứa, chúng có thể bị dừng hoặc khởi động lại một cách độc lập so với sự vận hành các phân xưởng xử lý trong nhà máy lọc dầu khi cần thiết.
1.1.6.1.Phối trộn xăng Mogas 92 (hoặc Mogas 95) và Mogas 90
Xăng Mogas 92 (hoặc Mogas 95) và Mogas 90 được phối trộn từ những cấu tử sau:
Hổn hợp C4’s. Xăng Isomerate Xăng Reformate
Xăng từ RFCC đã qua xử lý
Trong mỗi đường ống cung cấp một cấu tử , có một thiết bị điều khiển lưu lượng đặt tại vòi phun.
1.1.6.2. Phối trộn Auto Diesel và Fuel oil
Các cấu tử được sử dụng để phối trộn tạo Auto Diesel: Kerosene
LGO HGO
Các cấu tử được sử dụng để phối trộn tạo Fuel oil: LGO HGO LCO đã xử lý hydro DCO từ RFCC Cặn từ CDU
Trong chế độ vận hành bình thường cặn từ CDU là nguyên liệu của phân xưởng RFCC và nó không là nguyên liệu để phối trộn tạo FO.
Bảng 1.3 Các sản phẩm thương mại sau khi phối trộn.
Sản phẩm Thành phần phối trộn Propylen Propylen LPG CCR LPG C4 Propane Xăng Mogas 90/92/95 C4 Isomerate Reformate Xăng RFCC Jet A1 Kerosene Auto Diesel Kerosene LGO HGO LCO Fuel oil Kerosene LGO HGO LCO DCO
1.2. Tổng quan về phần mềm lingo
1.2.1. Khái niệm về quy hoạch tuyến tính
Ông A.N Kolmogorov nhà toán học xác suất nổi tiếng thế giới người Liên Xô, là người đầu tiên nhận thức được mô hình qui hoạch tuyến tính trước thế chiến thứ hai. Vào năm 1945, một áp dụng đầu tiên của QHTT do Stigler thực hiện vào bài toán khẩu phần. Năm 1947, một bước tiến chủ yếu trong QHTT được thực hiện do Geogre D. Dantzig (nhà toán học làm việc cho cơ quan không lực Mỹ) và nhà