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. 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. Lựa chọn đánh giá nguồn dầu thô nguyên liệu.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 42 SVTH: Lâm Hoàng Biết 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.
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 ợc thiết kế để thực hiện xây dựng và giải quyế
ối ưu hóa trong quy hoạch tuyến tính một cách khá hiệu quả và cho ra kết quả
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 43 SVTH: Lâm Hoàng Biết Các bước cần tiến hành khi giải bài toán tối ưu bằng Lingo:
↓ ↓ ↓ , ↓ ↓
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.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 44 SVTH: Lâm Hoàng Biết
Xem Được thực hiên bởi các Phân xưởng sẵn có trong Nhà máy lọc dầu
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,…
Tỷ lệ tuyến tính giữa lưu lượng sản phẩm và năng lượng: X1= 1X
X2= 2X X3= 3X
Chế độ làm việc của phân xưởng 1, 2, 3 3.1.4.3
.
c.
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 45 SVTH: Lâm Hoàng Biết :
) .
i i.
Sự phối trộn tuân theo quy tắc cộng tính thể tích:
. i i i i i q v Q v max: max . i i i q v S v max . i i i q v S v max 0 i i q S v ộ : Công thức mở rộng: i v V max . i i q v S V Bán sản phẩm 1 Sản phẩm cuối Bán sản phẩm 1 Bán sản phẩm 1 Q1 Q2 Q3 Z1 Z1 Z1 Z(Q)
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 46 SVTH: Lâm Hoàng Biết
0
i
v V q vi. i Smax V 0
3.2. Xây dựng cấu trúc biến và các ràng buộc 3.2.1. Cấu trúc biến 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,