Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái i SVTH: Lâm Hoàng Biết
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những nội dung trong đồ án tốt nghiệp này là do tôi thực
hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Nguyễn Quang Thái. Các dẫn chừng,
tham khảo dùng trong đồ án tốt nghiệp này đều được trích dẫn, chú thích rõ ràng.
Mọi sao chép không hợp lệ và vi phạm quy chế đào tạo, tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm.
Vũng Tàu, ngày 06 tháng 07 năm 2014
Sinh viên
Lâm Hoàng Biết
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
DANH MỤC HÌNH x
TỪ VIẾT TẮT xi
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY NGHI SƠN 2
1.1. Tổng quan về Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn. 2
1.1.1. Giới thiệu Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn. 2
1.1.2. Mục tiêu xây dựng: 2
1.1.3. Công suất thiết kế. 2
1.2. Nguyên liệu dùng cho Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn. 3
1.2.1. Lý do chọn dầu Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy. 3
1.2.2. Tính chất dầu thô Kuwait . 3
1.3.1. LPG: 5
1.3.2. Xăng (Gasoline). 6
1.3.2.1. Xăng RON92. 6
1.3.2.2. Xăng RON95. 6
1.3.2.3. Xăng RON98. 7
1.3.3. Nhiên liệu phản lực JET A1. 7
1.3.4. Nhiên liệu Diesel. 8
1.3.4.1. Auto Diesel 8
1.3.4.2. Industrial Diesel. 8
1.3.5. Dầu đốt Fuel oil (FO). 9
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái iv SVTH: Lâm Hoàng Biết
1.3.6. Benzene. 9
1.3.7. Paraxylene. 9
1.3.8. Polypropylene. 9
1.3.9. Lưu huỳnh. 9
CHƢƠNG 2: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHU LỌC HÓA DẦU
2.2.2.3. Yêu cầu thiết kế 16
2.2.3. Xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn Kerosene (KHDS) 17
2.2.3.1. Giới thiệu xưởng KHDS 17
2.2.3.2. Nguyên liệu xưởng KHDS 18
2.2.3.3. Sản phẩm phân xưởng KHDS 18
2.2.3.4. Công suất vận hành của phân xưởng KHDS 18
2.2.3.5. Trường hợp thiết kế 19
2.2.3.6. Yêu cầu thiết kế 19
2.2.4. Phân xưởng thu hồi LPG (LPGRU) 20
2.2.4.1. Giới thiệu xưởng LPGRU. 20
2.2.4.2. Sản phẩm của phân xưởng LPGRU 22
2.2.4.3. Công suất vận hành 23
2.2.4.4. Yêu cầu thiết kế 23
2.2.5. Phân xưởng Ankyl hóa (InAlk) 24
2.2.5.1. Giới thiệu phân xưởng 24
2.2.5.2. Yêu cầu thiết kế 24
2.2.5.3. Trường hợp & công suất thiết kế 25
2.2.6. Phân Xưởng BTX (The Naphta And Aromatic Complex) 26
2.2.6.1. Giới thiệu phân xưởng thơm 26
2.2.6.2. Đặc tính nguyên liệu. 27
2.2.6.3. Sản phẩm phân xưởng 28
2.2.6.4. Yêu cầu thiết kế 29
2.2.7. Phân xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn cặn (RHDS) 30
2.2.7.1. Giới thiệu phân xưởng RHDS. 30
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái vi SVTH: Lâm Hoàng Biết
2.2.7.2. Nguyên liệu & sản phẩm 31
2.2.7.3. Công suất thiết kế 31
3.2.3. Xác định biến và ràng buộc cho bảng ma trận. 46
3.3. Xây dựng ma trận của bài toán tối ƣu trên Excel. 48
3.3.1. Cấu trúc ma trận của bài toán thường gặp. 48
3.3.2. Xác định các hệ số cho bảng ma trận 49
3.4. Phƣơng pháp khai báo và liên kết dữ liệu với Excel 50
3.5. Giải tối ƣu bằng Lingo và trao đổi kết quả 51
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ TỐI ƢU TỪ LINGO – PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT.53
4.1. Ý nghĩa các giá trị hiển thị từ phần mêm Lingo 53
4.1.1. Ý nghĩa các giá trị “Variable, Value, Reduce Cost” 53
4.1.2. Slack or Surplus 54
4.1.3. Dual price 55
4.1.4. Lingo/Range 55
4.2. Phân tích kết quả 57
4.2.1. Kết quả tối ưu khi phối trộn xăng MG92/95 57
4.2.1.1. Phạm vi thay đổi giá trị các hệ số của hàm mục tiêu mà không làm thay
đổi bất kì giá trị tối ưu của biến số quyết định. 61
4.2.1.2. Phạm vi thay đổi giá trị RHS mà không làm thay đổi phương án sản
xuất. 65
4.2.1.3. Tính toán lợi nhuận và tỷ lệ lợi nhuận cho nhà máy khi vận hành chế độ
Max Propylene trong trường hợp phối trộn xăng 92/95 68
4.2.2 Kết quả tối ưu khi phối trộn xăng MG92/95/98 69
4.2.2.2 Phạm vi thay đổi giá trị RHS mà không làm thay đổi phương án sản
xuất. 78
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái viii SVTH: Lâm Hoàng Biết
4.2.2.3. Tính toán lợi nhuận và tỷ lệ lợi nhuận cho nhà máy khi vận hành chế độ
Max Propylene trường hợp phối trộn xăng 92/95/98. 81
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái x SVTH: Lâm Hoàng Biết
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ phân xưởng CDU. 12
Hình 2.2: Sơ đồ phân xưởng GOHDS 15
Hình 2.3: Sơ đồ phân xưởng KHDS. 18
Hình 2.4: Sơ đồ phân xưởng LPGRU. 22
Hình 2.5: Sơ đồ phân xưởng InAlk. 24
Hình 2.6: Sơ đồ phân xưởng BTX. 27
Hình 2.7: Sơ đồ phân xưởng RHDS. 30
Hình 2.8: Sơ đồ phân xưởng RFCC. 33
Hình 2.9: Sơ đồ phối trộn LPG 36
Hình 2.10: Sơ đồ phối trộn xăng RON92 36
Hình 2.11: Sơ đồ phối trộn xăng RON95. 37
Hình 2.12: Sơ đồ phối trộn Auto Diesel 37
Hình 2.13: Sơ đồ phối trộn Industrial Diesel 38
Hình 2.14: Sơ đồ phối trộn Fuel Oil. 38
Hình 4.1 : Kết quả chạy tối ưu trường hợp Max Propylene phối trộn tạo
MG92/95. 57
PPU : Phân xưởng sản xuất polypropylene
RFG : Fuel gas
Losses : Hao hụt
LPG : Khí hóa lỏng
Gasoline 92 : Xăng RON 92
Gasoline 95 : Xăng RON 95
Gasoline 98 : Xăng RON 98
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái xii SVTH: Lâm Hoàng Biết
AU-DO : Auto Diesel
IN-DO : Industrial Diesel
FO : Fuel oil
Jet A1 : Jet A1
Paraxylene : Paraxylene
Benzen : Benzen
PPL : Polypropylene
Sulfur : Sulfur
LPGIMP : LPG nhập khẩu
Gasoline RON 92IMP : Xăng RON 92 nhập khẩu
Gasoline RON 95IMP : Xăng RON 95 nhập khẩu
Gasoline RON 98IMP : Xăng RON 98 nhập khẩu
Jet A1IMP : Jet A1 nhập khẩu
AU-DOIMP : Auto Diesel nhập khẩu
IN-DOIMP : Industrial Diesel nhập khẩu
FOIMP : FO nhập khẩu
LPGEXP : LPG xuất khẩu
Gasoline RON 92EXP : Xăng RON92 xuất khẩu
Gasoline RON 95EXP : Xăng RON95 xuất khẩu
RHDS-RE : Cặn của phân xưởng RHDS
RFCC-LCO : LCO của phân xưởng RFCC
RFCC-CLO : CLO của phân xưởng RFCC
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái xiv SVTH: Lâm Hoàng Biết
RFCC-LNA : Xăng nhẹ của phân xưởng RFCC
RFCC-HNA : Xăng nặng của phân xưởng RFCC
RFCC-C3 : C3 của phân xưởng RFCC
RFCC-C4 : C4 của phân xưởng RFCC
RFCC-H2S : H
2
S của phân xưởng RFCC
Isomerate : Isomerate của phân xưởng Penex
Alkylat : Alkylate của phân xưởng InAlk
C4 : C
4
đem đi phối trộn LPG
CCR-Reformate : Reformate của phân xưởng CCR
CCR-H2RG : H
2
rich gas của phân xưởng CCR
CCR-LPG : LPG của phân xưởng CCR
H2 tong : Hydro tổng
H2-Rich Gas : H
2
rich gas của phân xưởng GOHDS và RHDS
BTX-NA : Naphta của phân xưởng BTX
BTX-HyARO : Heavy aromatic của phân xưởng BTX
15
0
C
RONMG92MIN : Chỉ số RON tối thiểu của xăng RON 92
RONMG95MIN : Chỉ số RON tối thiểu của xăng RON 95
RONMG98MIN : Chỉ số RON tối thiểu của xăng RON 98
RVPMG92MIN : Áp suất hơi bão hòa của xăng RON 92
RVPMG95MIN : Áp suất hơi bão hòa của xăng RON 95
RVPMG98MIN : Áp suất hơi bão hòa của xăng RON 98
CDUMIN : Công suất tối thiểu của xưởng chưng cất dầu thô
d15MG92-MAX : Khối lượng riêng tối đa của xăng RON 92 ở 15
0
C
d15MG95-MAX : Khối lượng riêng tối đa của xăng RON 95 ở 15
0
C
d15MG98-MAX : Khối lượng riêng tối đa của xăng RON 98 ở 15
0
C
d15JETA1-MAX : Khối lượng riêng tối đa của JetA1 ở 15
0
C
d15AUDO-MAX : Khối lượng riêng tối đa của Auto Diesel ở 15
0
C
d15INDO-MAX : Khối lượng riêng tối đa của Industrial Diesel ở 15
0
C
d15FO-MAX : Khối lượng riêng tối đa của Fuel Oil ở 15
0
phối trộn LPG
C4LPG : C
4
phối trộn LPG
C4MG98 : C
4
phối trộn xăng RON 98
Isomerate98 : Isomerat phối trộn xăng RON 98
Lt GSL – RFCC98 : Naphta nhẹ của RFCC phối trộn xăng RON 98
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái xvii SVTH: Lâm Hoàng Biết
Hvy GSL – RFCC98 : Naphta nặng của RFCC phối trộn xăng RON 98
BTX – NA98 : Naphta của BTX phối trộn xăng RON 98
Alkylate98 : Alkylate phối trộn xăng RON 98
C4MG95 : C
4
phối trộn xăng RON 95
Isomerate95 : Isomerat phối trộn xăng RON 95
Lt GSL – RFCC95 : Naphta nhẹ của RFCC phối trộn xăng RON 95
Hvy GSL – RFCC95 : Naphta nặng của RFCC phối trộn xăng RON 95
BTX – NA95 : Naphta của BTX phối trộn xăng RON 95
Alkylate95 : Alkylate phối trộn xăng RON 95
C4MG92 : C
4
phối trộn xăng RON 92
Isomerate92 : Isomerat phối trộn xăng RON 92
Lt GSL – RFCC92 : Naphta nhẹ của RFCC phối trộn xăng RON 92
Hvy GSL – RFCC92 : Naphta nặng của RFCC phối trộn xăng RON 92
LỜI MỞ ĐẦU
Để đáp ứng nhu cầu sử dụng xăng dầu trong nước đang ngày càng tăng và
phục vụ xuất khẩu, theo sau dự án Nhà máy lọc dầu Dung Quất( đã chính thức đi
vào hoạt động từ tháng 02/2009), nước ta tiếp tục thực hiện dự án xây dựng Nhà
máy lọc dầu thứ hai với quy mô kinh tế lớn hơn tại Khu Kinh tế Nghi Sơn- Thanh
Hóa.
Dự án Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn do 4 đơn vị kinh tế lớn là Tập đoàn Dầu
khí Quốc gia Việt Nam(PVN), Tập đoàn Dầu khi quốc tế Kuwait(KPI), Tập đoàn
Dầu khí Idemitsu Kosan Nhật Bản(IKC) và Tập đoàn hóa chất Mitsui Nhật
Bản(MIC) tham gia góp vốn thành lập Công ty Liên doanh lọc hóa dầu Nghi Sơn.
Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn dự đoán sẽ hoạt động vào giữa năm 2017, nhà máy sẽ
hoạt động với công suất là 10 triệu tấn dầu thô/năm trong giai đoạn đầu.
Với chi phí xây dựng dự án Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn rất cao, nên việc tính
toán chi phí vận hành và tối ưu hóa sơ đồ công nghệ cho nhà máy là điều cần thiết
và quan trọng, để đảm bảo vấn đề nhà máy hoạt động có hiệu quả. Nhưng tính toán
chi phí hay tối ưu hóa cho nhà máy lọc dầu là rất phức tạp, để thực hiện việc tính
toán chi phí vận hành của nhà máy lọc dầu một cách dễ dàng hơn thì nên sử dụng
phần mềm chuyên dụng, từ đó lựa chọn phương án hoạt động giảm thiểu chi phí vận
hành đến xuống mức thấp nhất, sao cho nhà máy có thể thu được lợi nhuận cao. Đó
là lý do tôi chọn đề tài tốt nghiệp:
“Ứng dụng phần mềm Lingo tính toán chi phí vận hành cho nhà máy lọc
dầu Nghi Sơn với chế độ Max Propylene.”
Đồ án tốt nghiệp- Khóa 2010-2014 Trường ĐHBRVT
GVHD: ThS. Nguyễn Quang Thái 2 SVTH: Lâm Hoàng Biết
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY NGHI SƠN
1.1. Tổng quan về Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn.
Diesel thường: 1.441 nghìn tấn/năm; Paraxylene: 670 nghìn tấn/năm; Benzene: 238
nghìn tấn/năm; Polypropylene: 366 nghìn tấn/năm; Lưu huỳnh rắn: 244 nghìn
tấn/năm.
Trong liên hợp còn có các cụm phân xưởng hóa dầu để sản xuất ra các sản
phẩm hydrocarbon thơm (benzene, paraxylene) và polypropylene.
1.2. Nguyên liệu dùng cho Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn.
1.2.1. Lý do chọn dầu Kuwait làm nguyên liệu cho nhà máy.
Dầu thô tại mỏ Bạch Hổ- Vũng Tàu là nguồn dầu rất tốt để làm nguyên liệu
cho nhà máy lọc dầu vì nó tương đối sạch với hàm lượng lưu huỳnh thấp
(0.041%wt). Nhưng, nước ta đã khai thác dầu thô Bạch Hổ vào thời gian đất nước
chưa có nhà máy lọc dầu, do đó nguồn dầu thô khai thác được chủ yếu bán cho
nước ngoài. Đến khi nhà máy lọc dầu Dung Quất khởi công xây dựng và đi vào
hoạt động năm 2009 thì dầu Bạch Hổ là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho nhà máy,
do đó nguồn dầu thô Trung Đông được lựa chọn để đảm bảo cho nhà máy lọc hóa
dầu Nghi Sơn hoạt động ổn định, lâu dài và liên tục. Những phương án pha trộn dầu
thô Kuwait, Dubai và Sư Tử Đen đã được nghiên cứu và cho thấy rằng phương án
100% dầu Kuwait mang lại lợi nhuận cao nhất. Vì vậy, dầu thô Kuwait là dầu được
lựa chọn làm nguyên liệu chủ yếu chính cho Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn- Thanh
Hóa.
1.2.2.Tính chất dầu thô Kuwait [1].
Các thông số của nguyên liệu sẽ được chủ yếu sử dụng chủ yếu trong phần
thiết kế của phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU). Xác định thông số thiết kế của
nguyên liệu cho các phân xưởng chế biến sâu dựa trên dữ liệu này.(Thử nghiệm dầu
thô bằng cách mô phỏng quá trình và các phương tiện khác).
Bảng 1.1:KuWait Export 29.9
0
[1] Crude
ppm
ppm
2.65
135.0
<1
930.0
2.64
-
-
956.2
CON Carbon
Ash
Asphaltenes
Wax Content
Iron
Nikel
Vanadium
Sodium
wt%
wt%
wt%
wt%
ppm
ppm
ppm
ppm
6.11
0
2.50
3.80
-
-
-
Kin.Viscosity 15.5
0
C
20
0
C
37.8
0
C
40
0
C
50
0
C
60
0
C
cSt
cSt
cSt
cSt
cSt
cSt
-
22.73
-
dụng kỹ thuật thẩm định và kiểm tra để các dữ liệu trong phòng thí nghiệm nguyên.
Sử dụng chương trình Haverly System’iCDM và phần mềm Petro Tech Intel, đường
cong chưng cất được dựng lên từ các số liệu trong phòng thí nghiệm. Năng suất
chưng cất và cân bằng các thuộc tính riêng lẻ được tiến hành và sự chẩn đoán lại
của dữ liệu đã được kiểm tra để cho phép đánh giá chính xác chất lượng của dầu
thô. Sự tương quan công việc đã đảm bảo rằng phương pháp chưng cất trong cân
bằng vật chất, cân bằng tỷ trọng và dữ liệu các phân đoạn là nhất quán.
1.3. Các sản phẩm thƣơng mại của nhà máy.
1.3.1. LPG:
LPG được tách ra từ phân đoạn nhẹ khi chưng cất dầu thô, thành phần gồm
propan C
3
và butan C
4
được phối trộn theo tỉ lệ C
3
/C
4
= 7:3 hay C
3
/C
4
= 5:5 tùy
thuộc vào điều kiện sử dụng.
Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn LPG, nhưng dưới đây là
các tính chất cơ bản để có thể phối trộn LPG thương phẩm:
Bảng 1.2: Tính chất của sản phẩm LPG [12]
Specification
Unit
Feed design base
1.3.2.1. Xăng RON92.
Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn xăng RON92, nhưng dưới
đây là các tính chất cơ bản để phối trộn xăng RON92:
Bảng 1.3: Tính chất của xăng RON92 [12]
Specification
Unit
Feed design base
Desity (15
0
C)
kg/l
0.72-0.76
RVP
kPa
60>
Aromatic
vol%
40>
RON
92
Sulphur
wt%
0.005
1.3.2.2. Xăng RON95.
Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn xăng RON95, nhưng dưới
đây là các tính chất cơ bản để phối trộn xăng RON95:
Bảng 1.4: Tính chất của xăng RON95 [12]
Specification
Unit
0
C)
kg/l
0.72-0.76
RVP
kPa
60>
Aromatic
vol%
40>
RON
98
Sulphur
wt%
0.005
1.3.3. Nhiên liệu phản lực JET A1.
Một số tính chất quan trọng khi sử dụng nhiên liệu phản lực như:
Nhiệt trị: là lượng nhiệt được giải phóng khi đốt cháy một đơn vị nhiên
liệu trong điều kiện tiêu chuẩn.
Điểm đông đặc( Freezing Point) là nhiệt độ tại đó sản phẩm lỏng đem
làm lạnh trong điều kiện nhất định không còn chảy được nữa.
Copyright: Tài liệu đại học ©