Phân xưởng BTX được thiết kế để xử lý nguyên liệu naphta để sản xuất sản phẩm benzene và paraxylene có độ tinh khiết cao
REF PARAXYLENE BENZEN BTX – NA ARO/TA HyAro L- Raf
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 28 SVTH: Lâm Hoàng Biết 2.2.6.3. Sản phẩm phân xưởng
Sản phẩm chính :
Hai sản phẩm chính mang tính kinh tế cao là benzene và paraxylene
Ngoài hai sản phẩm chính mang tính kinh tế cao, phân xưởng BTX còn sản xuất các sản phẩm khác:
Thành phần phối trộn sản phẩm :
Phân xưởng tạo ra các sản phẩm sau có chất lượng phù hợp đem đi phối trộn để đáp ứng các yêu cầu kĩ thuật của xăng:
+ Isomerat từ xưởng Penex.
+ Toluen từ xưởng Toluene-benzen fractionation. + Dòng A9 từ đỉnh tháp tách heavy aromatic.
Trong quá trình vận hành bình thường, dòng toluene và A9 trở thành nguyên liệu cho xưởng tatoray.
Ngoài ra, isomerat từ xưởng Penex bắt buộc phải có chỉ số RON tối thiểu là 88 và điểm sôi cuối của dòng A9 phải thấp hơn 2100C.
Dòng heavy aromatic : Dòng heavy aromatic sản xuất trong phân xưởng BTX được xem như fuel oil và được đưa đến bồn chứa fuel oil.
Hydro: Hydro sản xuất trong phân xưởng BTX có độ tinh khiết 99.9% được chuyến đến các máy nén và hệ thống phân phối để sử dụng trong nhà máy.
LPG từ xưởng CCR khi đã đạt được các chỉ tiêu yêu cầu sẽ được đưa đến tháp loại etan của phân xưởng LPGRU. LPG của xưởng CCR phải chứa ít hơn 1.1 %mol C5+.
Sản phẩm phụ:
Các sản phẩm phụ có thể có trong qua trình vận hành của phân xưởng BTX: Off-gas từ phân xưởng NHT sẽ được đưa đến phân xưởng LPGRU.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 29 SVTH: Lâm Hoàng Biết Fuel-gas từ xưởng Isomar và Tatoray sẽ được đưa đến hệ thống phân phối khí nhiên liệu.
Tail gas từ PSA trong xưởng CCR chuyển đến xưởng sản xuất hydro. Nước chua và nước bị ô nhiếm hydrocarbon được đem đi xử lý. Khí thải từ lò gia nhiệt trong phân xưởng BTX.
Khí thải trong thiết bị tái sinh của xưởng CCR.
Đối với khí lò, khí thải dạng hạt, sẽ được giới hạn tối đa là 50mg/Nm3
. Loại bỏ clorua và HCl trong thiết bị tái sinh của xưởng CCR. Khí nhiên liệu (fuel-gas) cần có hàm lượng H2S tối đa là 50ppmwt.
2.2.6.4. Yêu cầu thiết kế
Phạm vi hoạt động
Phân xưởng BTX được thiết kế để hoạt động tốt trong khoảng 50-100% lượng nguyên liệu thiết kế trong khi vẫn đáp ứng các thông số kĩ thuật của sản phẩm.
Chu kì hoạt động
Chất xúc tác được quy định tối thiểu 4 năm hoạt động giữa mỗi chu kì. Tất cả các thiết bị phải được xác định và không bị ảnh hưởng để hỗ trợ 4 năm vận hành liên tục.
Tháp hấp phụ paraxylene được thiết kế để tăng gấp 3 lần độ dài chu ki (12 năm) mà không cần thay chất hấp phụ mới.
Hiệu suất quá trình và thiết bị gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt sẽ sử dụng không khí được gia nhiệt trước để tận dụng nhiệt từ khí thải, trừ khi việc bổ sung khí được gia nhiệt trước là không kính tế hoặc gây hại đến các thiết bị trong phân xưởng.
Làm sạch dòng Off-gas
Nhà máy sử dụng amin để hấp thụ loại bỏ H2S từ dòng khí chua trong phân xưởng BTX.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 30 SVTH: Lâm Hoàng Biết
Xử lý và tái sinh xúc tác
Nhà máy quy định toàn bộ các quy trình tái sinh và thay thế các loại xúc tác trong phân xưởng BTX.Nhà máy có đầy đủ cơ sở vật chất cần thiết cho việc nạp và tháo bỏ xúc tác.
Các thiết bị yêu cầu tái sinh xúc tác tại chỗ, hoặc sulfur hóa sơ bộ được thiết kế phù hợp, bao gồm các thiết bị bổ sung nếu cần.
2.2.7. Phân xƣởng xử lý lƣu huỳnh trong phân đoạn cặn (RHDS) [8]
2.2.7.1. Giới thiệu phân xưởng RHDS.
Hình 2.7: Sơ đồ phân xƣởng RHDS.
Phân xưởng RHDS được thiết kế để xử lý lượng cặn từ phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU).
Phân xưởng RHDS phải có khả năng hoạt động độc lập.Tức là phân xưởng RHDS vẫn hoạt động một cách bình thường khi một vài hoặc tất cả các phân xưởng khác trong nhà máy ngừng hoạt động. Điều đó tùy thuộc vào:
Lượng hydro sẵn có. CDU- AR OFF GAS NAPHTA RH DS- AR RHDS RHDS- DO
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 31 SVTH: Lâm Hoàng Biết Nguyên liệu sẵn có.
Cơ sở vật chất sẵn có (bao gồm amin). 2.2.7.2. Nguyên liệu & sản phẩm
Nguyên liệu :
Nguyên liệu cho phân xưởng RHDS là cặn chưng cất khí quyển từ phân xưởng CDU. Nguyên liệu thường là dòng cặn nóng được cung cấp trực tiếp từ phân xưởng CDU.Nhưng cũng có thể chấp nhận một phần nguyên liệu lạnh từ thùng dự trữ.
Phân xưởng được thiết kế để xử lý lượng cặn chưng cất khí quyển có nhiệt độ sôi trên 3600C được chế biến từ 100% dầu thô Kuwait.
Sản phẩm:
Toàn bộ sản phẩm cặn của phân xưởng RHDS đưa thùng dự trữ nguyên liệu cho phân xưởng RFCC.Ngoài ra, nhà cung cấp cũng cho phép toàn bộ hoặc một phần sản phẩm cặn (lạnh) được đưa trực tiếp đến phân xưởng RFCC.
Phân xưởng RHDS sản xuất các dòng sản phẩm sau:
Cặn khí quyển đã được khử lưu huỳnh được đưa đến phân xưởng RFCC. Naphta chưa ổn định được đưa đến phân xưởng LPGRU.
Diesel đã được khử lưu huỳnh được đưa đến bể chứa diesen. Phân xưởng đồng thời cũng sản xuất ra những sản phẩm phụ sau: Off-gas thu hồi từ sản phẩm được đưa đến phân xưởng LPGRU.
Off-gas từ lò phản ứng được đưa đến máy nén và hệ thống phân phối khí hydro.
2.2.7.3. Công suất thiết kế
Phân xưởng RHDS được thiết kế để xử lý 14325 tấn/ngày cặn chưng cất khí quyển của phân xưởng CDU.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 32 SVTH: Lâm Hoàng Biết 2.2.7.4. Yêu cầu thiết kế
Phạm vi hoạt động
Phân xưởng RHDS được thiết kế để có thể vận hành tốt trong phạm vi 50 – 100% lượng nguyên liệu thiết kế trong khi đáp ứng tất cả các thông số kĩ thuật.
Module – bộ truyền động.
Lò phản ứng của RHDS có hai module bao gồm các vùng phản ứng nằm song song. Các module được thiết kế để hoạt động riêng lẻ còn phần thu hồi sản phẩm là chung cho cả hai module.
Hấp thụ khí chua bằng amin
Phân xưởng RHDS được thiết kế kết hợp hấp thụ amin để loại bỏ H2S khỏi dòng khí chua.
Amin gầy sẽ được cung cấp từ thiết bị tái sinnh amin. Thiết kế tháp hấp thụ căn cứ vào các thông số kĩ thuật sau cho amin gầy và amin giàu khí:
Dung môi amin: 40% khối lượng dung dịch MDEA Amin gầy: 0.015mol khí acid/mol MDEA
Sử dụng chất hấp thụ giàu khí có chi phí thấp hơn trong các lựa chọn sau: + 75% khối lượng MDEA để cân bằng giữa các dòng condensate chua + Tối đa 0.4mol H2S/mol MDEA.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 33 SVTH: Lâm Hoàng Biết
2.2.8. Phân xƣởng cracking xúc tác tầng sôi (RFCC) [9]
2.2.8.1. Giới thiệu phân xưởng RFCC.
Hình 2.8:Sơ đồ phân xƣởng 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.
Phân xưởng RFCC bao gồm: AR- RHDS LCO LFN HFN RFCC HyAro C3s C4s CLO
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 34 SVTH: Lâm Hoàng Biết 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.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 35 SVTH: Lâm Hoàng Biết 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
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
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 36 SVTH: Lâm Hoàng Biết Mức kim loại trên xúc tác.
2.3. Sơ đồ phối trộn cac sản phẩm.2.3.1. LPG. 2.3.1. LPG.
Hình 2.9: Sơ đồ phối trộn LPG 2.3.2. Xăng RON92
Hình 2.10:Sơ đồ phối trộn xăng RON92.
BTX- NA 390
Gasoline RON 92IMP 24 Gasoline RON 92EXP 0
92 RON GASOLINE GSL 25 Alkylate 645 Isomerate 1319 LFN 0 HFN 917 LPG 305 LPGIMP 0 LPGEXP 490 LPG Butanes 330 Propanes 179
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 37 SVTH: Lâm Hoàng Biết
2.3.3. Xăng RON95
Hình 2.11:Sơ đồ phối trộn xăng RON95. 2.3.4. Auto Diesel
Hình 2.12:Sơ đồ phối trộn Auto Diesel.
RHDS-DO 6617 AU- DOIMP 0 AU- DOEXP 0 GOHDS-DO 235 Kero 0 AU-DO BTX- NA 0
Gasoline RON 95IMP 0 Gasoline RON 95EXP 0
GSL70 Alkylate 310 Isomerate 0 LFN 1631 HFN 1307 95 RON GASOLINE
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 38 SVTH: Lâm Hoàng Biết
2.3.5. Industrial Diesel.
Hình 2.13: Sơ đồ phối trộn Industrial Diesel 2.3.6. Fuel oil
Hình 2.14: Sơ đồ phối trộn Fuel Oil.
DOHDS-FO 349
Gasoline RON 95IMP 241 Gasoline RON 95EXP 0
HyAro 61 LCO 0 CLO 927 Kero 0 FUEL OIL RHDS-FO 122 RHDS-DO 2475 IN- DOIMP 678 IN- DOEXP 0 GOHDS-DO 1057 Kero 0 IN-DO LCO 23
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 39 SVTH: Lâm Hoàng Biết
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN CHI PHÍ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN BẰNG PHẦN MỀM LINGO
3.1. Tổng quan về phần mềm Lingo.
3.1.1. Khái niệm về 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: [10]
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.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 40 SVTH: Lâm Hoàng Biết
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.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 41 SVTH: Lâm Hoàng Biết 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.