Khóa luận ứng dụng phần mềm lingo tính toán chi phí vận hành cho nhà máy lọc dầu nghi sơn với chế độ max propylene

TỔNG QUAN NHÀ MÁY NGHI SƠN

Tổng quan về Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn

1.1.1 Giới thiệu Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn.[14]

Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, tọa lạc tại khu kinh tế Nghi Sơn, huyện Gia Tĩnh, tỉnh Thanh Hóa, có tổng diện tích hơn 500ha Khu kinh tế này được xem là trọng điểm phía Nam của Vùng kinh tế Bắc Bộ, đồng thời đóng vai trò là cầu nối giữa các vùng miền Bắc.

Vào ngày 23/10/2013, dự án Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn đã chính thức khởi công với sự tham dự của Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng và nhiều cán bộ cấp cao Công ty TNHH Lọc Hóa dầu Nghi Sơn là chủ đầu tư của dự án, với tổng vốn đầu tư lên tới hơn 9 tỷ USD Các nhà đầu tư chính bao gồm Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PetroVietnam - PVN) chiếm 21,1% vốn, Công ty Dầu khí Quốc tế Cô-Ôét (Kuwait Petroleum International - KPI) và Công ty Idemitsu Kosan Nhật Bản (Idemitsu Kosan Company - IKC) đều nắm giữ 35,1%, cùng với Công ty Hóa chất Mitsui Nhật Bản (Mitsui Chemicals) chiếm 4,7% Dự án dự kiến sẽ hoàn thành và đi vào vận hành vào giữa năm.

• Đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia (50%)

• Cung cấp nguyên liệu phát triển ngành công nghiệp Hóa Dầu

• Tạo tiền đề cho ngành công nghiệp phụ trợ và các ngành dịch vụ phát triển

• Góp phần phát triển kinh tế khu vực phía Bắc và đảm bảo sự phát triển đồng đều của cả nước

Dự án dự kiến sẽ chính thức vận hành thương mại vào giữa năm 2017, với công suất lọc dầu đạt 200 nghìn thùng/ngày, tương đương 10 triệu tấn/năm Nguyên liệu dầu thô sẽ được nhập khẩu từ Kuwait Sản phẩm chính bao gồm: khí hóa lỏng LPG 32 nghìn tấn/năm, xăng RON 92 và RON 95 mỗi loại 1.131 nghìn tấn/năm, nhiên liệu phản lực 580 nghìn tấn/năm, và diesel cao cấp 2.161 nghìn tấn/năm.

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.

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 có chất lượng tốt, với hàm lượng lưu huỳnh thấp (0.041%wt), là nguyên liệu lý tưởng cho nhà máy lọc dầu Tuy nhiên, trong thời gian đầu khai thác, nguồn dầu này chủ yếu được xuất khẩu do chưa có nhà máy lọc dầu trong nước Khi nhà máy lọc dầu Dung Quất đi vào hoạt động năm 2009, dầu Bạch Hổ trở thành nguồn nguyên liệu chính Để đảm bảo hoạt động ổn định cho nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn, dầu thô từ Trung Đông đã được lựa chọn, trong đó phương án 100% dầu Kuwait được nghiên cứu và cho thấy mang lại lợi nhuận cao nhất Do đó, dầu thô Kuwait đã được chọn làm nguyên liệu chính cho Nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn tại Thanh Hóa.

1.2.2 Tính chất dầu thô Kuwait [1]

Các thông số của nguyên liệu đóng vai trò quan trọng trong thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) Việc xác định các thông số thiết kế cho các phân xưởng chế biến sâu cần dựa trên dữ liệu thu thập được, bao gồm cả thử nghiệm dầu thô thông qua mô phỏng quá trình và các phương tiện khác.

Dầu thô Kuwait được phân loại là dầu trung bình với chỉ số API trong khoảng 0.875 đến 0.885, và có hàm lượng lưu huỳnh cao (2.65%kl), khiến nó trở thành loại dầu chua Để xử lý, nhà máy chế biến dầu thô trang bị các phân xưởng HDS nhằm khử lưu huỳnh Ngoài ra, hàm lượng nitơ và các kim loại như sắt, niken, vanadi cũng rất cao, gây ra ngộ độc xúc tác và làm sẫm màu sản phẩm Trước khi vào phân xưởng chưng cất khí quyển (CDU), dầu thô được xử lý từ để loại bỏ kim loại, và nhà máy còn thiết kế thêm phân xưởng RHDS để xử lý sâu lưu huỳnh và các hợp chất lưu huỳnh có trong dầu thô.

Dữ liệu thử nghiệm dầu thô trong bảng này được thu thập từ việc áp dụng kỹ thuật thẩm định và kiểm tra, nhằm đảm bảo độ chính xác của 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 xây dựng từ dữ liệu phòng thí nghiệm Năng suất chưng cất và cân bằng các thuộc tính riêng lẻ được thực hiện, đồng thời dữ liệu được chẩn đoán lại để đánh giá chính xác chất lượng dầu thô Sự tương quan công việc 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 thương mại của nhà máy

LPG, hay khí hóa lỏng, được chiết xuất từ phân đoạn nhẹ trong quá trình chưng cất dầu thô Thành phần chính của LPG bao gồm propan (C3) và butan (C4), thường được pha trộn theo tỷ lệ C3/C4 là 7:3 hoặc 5:5, tùy thuộc vào mục đích 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

Phân đoạn xăng với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180 o C bao gồm các hydrocacbon từ C5 - C11

Tính chất quan trọng của nhiên liệu xăng:

• Có khả năng chống lại sự kích nổ (gọi là chỉ số octane)

• Hàm lượng lưu huỳnh trong xăng

• Áp suất hơi bão hòa

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]

Bảng 1.4: Tính chất của xăng RON95 [12]

Bảng 1.5: Tính chất của xăng RON98

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

Nhiên liệu Diesel được lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil của quá trình chưng cất dầu thô khoảng nhiệt độ sôi từ 250 o C -350 o C, với thành phần hydrcacbon từ

Tính chất sử dụng của nhiên liệu diesel thương phẩm: Chỉ số cetane, thành phần phân đoạn, nhiệt độ chớp cháy, độ nhớt, điểm chảy,

Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn Auto Diesel, nhưng dưới đây là các tính chất cơ bản để phối trộn Auto Diesel:

Bảng 1.6: Tính chất của Auto Diesel [12]

Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn Industrial Diesel, nhưng dưới đây là các tính chất cơ bản để phối trộn Industrial Diesel:

Bảng 1.7: Tính chất của Industrial Diesel [12]

1.3.5 Dầu đốt Fuel oil (FO)

Nhiên liệu đốt lò FO là sản phẩm chính từ quá trình chưng cất, được chiết xuất từ phân đoạn gasoil nặng khi chưng cất dầu thô ở nhiệt độ sôi trên 350 độ C.

Tính chất cần lưu ý khi sử dụng đối với nhiên liệu đốt lò: hàm lượng lưu huỳnh, độ nhớt,

Có rất nhiều tính chất để ràng buộc trong phối trộn Fuel Oil, nhưng dưới đây là các tính chất cơ bản để phối trộn Fuel Oil:

Bảng 1.8: Tính chất của Fuel Oil [12]

1.3.6 Benzene Được sản xuất bằng phương pháp reíorming xúc tác (Al-Pt) ở nhiệt độ 480 o C-

1.3.7 Paraxylene Được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp reforming xúc tác ở nhiệt độ

Là nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp sản xuất vật liệu polymer composite

1.3.9 Lưu huỳnh Được thu hồi từ các dòng khí chua có chưa hàm lượng lưu huỳnh cao như

THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ KHU LỌC HÓA DẦU

Cấu trúc của một nhà máy lọc dầu

Nhà máy lọc dầu bao gồm:

• Cụm phân tách dầu thô

• Các phân xưởng chuyển hóa

• Hoạt động phối trộn sản phẩm

2.1.1 Cụm phân tách dầu thô

2.1.1.1, Phân xưởng chưng cất khí quyển

Sản phẩm của phân xưởng chưng cất khí quyển bao gồm các phân đoạn sau:

• Phân đoạn Gasoil hay Diesel

• Phân đoạn Mazut là cặn của tháp chưng cất khí quyển

2.1.1.2 Phân xưởng chưng cất chân không

2.1.2 Cụm phân xưởng chuyển hóa

Mục tiêu của các phân xưởng là chuyển hóa các phân đoạn nặng thành các phân đoạn nhẹ hơn, tối ưu hóa việc thu hồi các sản phẩm trắng như khí, xăng và diesel, đồng thời sản xuất các nguồn nguyên liệu (bán sản phẩm) đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật và môi trường theo tiêu chuẩn quy định.

2.1.2.1 Phân xưởng cracking xúc tác (FCC)

Cracking xúc tác là quá trình chuyển hóa hydrocarbon nặng thành các hydrocarbon có nhiệt độ sôi thấp hơn và giá trị cao hơn, nhằm nâng cao giá trị sử dụng của chúng.

2.1.2.2 Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR)

Phân xưởng CCR chuyển hóa các cấu tử xăng nặng có số nguyên tử Carbon từ C6 đến C10, chủ yếu từ C7 đến C9, thành các hydrocacbon thơm tương ứng Quá trình này diễn ra dưới tác dụng của xúc tác và điều kiện công nghệ, nhằm sản xuất một lượng lớn sản phẩm.

2.1.2.3 Phân xưởng Isome hóa (ISOM)

Để sản xuất xăng có chỉ số octane cao, quy trình sử dụng nguyên liệu là phân đoạn xăng nhẹ và chuyển hóa cấu tử parafine (C5, C6) thành iso-parafine với chỉ số octane cao.

2.1.2.4 Phân xưởng Alkyl hóa (ALK) Đây cũng là một phân xưởng quan trọng trong nhà máy lọc dầu nhằm mục đích cải thiện chất lượng của xăng

2.1.2.5 Phân xưởng khử lưu huỳnh (HDS)

Phân xưởng HDS chuyên xử lý các phân đoạn trung bình như Kero, gasoil và LCO, với mục tiêu chính là loại bỏ hàm lượng lưu huỳnh, nhằm đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật môi trường cho các nguồn phối liệu.

Phân xưởng Merox được thiết kế nhằm để chuyển hóa thành phần lưu huỳnh mecarptan thành disulfua

2.1.2.7 Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU)

Mục đích thiết kế thu hồi lưu huỳnh từ các khí chua.

Các phân xưởng trong nhà máy

2.2.1 Xưởng chưng cất dầu thô CDU [2]

Xưởng chưng cất dầu thô (CDU) đóng vai trò quan trọng trong việc phân tách các sản phẩm từ dầu thô, cung cấp nguyên liệu cho việc phối trộn các sản phẩm khác và là nguồn nguyên liệu cho các xưởng xử lý tiếp theo.

Phân xưởng cần hoạt động đồng bộ với Phân xưởng thu hồi LPG để ổn định naphta, điều này phụ thuộc vào loại nguyên liệu và thiết bị phụ trợ hiện có.

Hình 2.1: Sơ đồ phân xưởng CDU

Nguyên liệu dầu thô được gia nhiệt sơ bộ trước khi vào lò nung, nhờ vào nhiệt từ dòng sản phẩm và dòng hồi lưu Quá trình phân tách diễn ra chủ yếu trong bình preflash, cột phân tách dầu thô chính và cột chưng cất các dòng trích ngang Sản phẩm đỉnh là Naphta được ổn định trong cột ổn định naphta của Phân xưởng thu hồi LPG, sau đó được làm lạnh và đem đi phối trộn, lưu trữ trung gian hoặc chế biến cho phù hợp.

Phân xưởng CDU được thiết kế nhằm tối đa hóa sản phẩm chưng cất và giảm thiểu lượng dư thừa sau quá trình chưng cất Sản phẩm chính của phân xưởng này bao gồm nhiều dòng khác nhau.

• Sản phẩm khí được đưa đến Phân xưởng thu hồi LPG

• Toàn bộ dòng naphta không ổn định được đưa đến Phân xưởng thu hồi LPG để tiếp tục xử lý

• Dòng kerosene được đưa đến Phân xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn kerosene (KHDS) hoặc đến bể chứa dầu thải trong trường hợp KHDS ngừng hoạt động

• Dòng gas oil được đưa đến Phân xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn gas oil (GOHDS) hoặc đưa đến bể chứa trung gian GOHDS

• Dòng cặn chưng cất nóng được đưa đến Phân xưởng xử ly lưu huỳnh trong cặn để chế biến sâu hoặc đến bể chứa trung gian

2.2.1.3 Nguyên liệu của xưởng CDU

Nguyên liệu là 100% dầu thô nhập khẩu từ Kuwait [2]

2.2.1.4 Các trường hợp thiết kế ♦♦♦ Trường hợp cơ sở

CDU được thiết kế dựa trên các điểm cắt TPB và thông số kỹ thuật của sản phẩm, với khí thừa được quy định ở mức 5%, chỉ thực hiện trong trường hợp này.

CDU có thể tăng lượng sản phẩm naphta chưa ổn định trong trường hợp giá kerosene giảm để tối đa hóa lợi nhuận

2.2.1.5 Các trường hợp kiểm tra ♦♦♦ Trường hợp maximum kerosene

CDU cần nâng cao khả năng sản xuất kerosene với chất lượng chấp nhận được để tận dụng tối đa sự thay đổi của thị trường, với mục tiêu sản xuất kerosene cao hơn 17% so với mức thông thường.

♦♦♦ Trường hợp hồi lưu lạnh

CDU có khả năng hoạt động linh hoạt với tỉ số hồi lưu lạnh là 5 wt% (naphta lạnh/bơm hồi lưu) Thiết bị này nhận dòng naphta chưa ổn định từ cột nhận ở phía trên và chuyển vào bơm hồi lưu CDU sẽ vận hành theo cách này trong quá trình khởi động, làm sạch và hoạt động.

CDU được thiết kế để tối đa là 5% Overflash Overflash là tỷ lệ chất lỏng thoát ra khỏi đĩa trên vùng cháy so với lượng dầu thô ban đầu ở 15 0 C

Sản phẩm trích ngang từ các phân đoạn chính được chưng cất sâu để cải thiện sự phân tách các phân đoạn

Giảm thiểu tối đa sự trao đổi nhiệt giữa dòng nóng và dòng lạnh là rất quan trọng Trước khi đưa vào quá trình chưng cất, dầu thô được gia nhiệt bằng các dòng sản phẩm nhằm đảm bảo thu hồi nhiệt hiệu quả nhất.

Số lượng bơm hồi lưu và công suất bơm được chọn để tối đa hóa nhiệt thu hồi

Giai đoạn khử muối giúp giảm nồng độ muối trong dầu thô, tối thiểu hóa cặn để phù hợp với hoạt động của RHDS Nước trong hệ thống khử muối được tái chế nhằm giảm thiểu lượng nước yêu cầu Hệ thống này sử dụng tháp bay hơi để tách nước ra khỏi nước chua.

♦♦♦ Hệ thống bơm hồi lưu

Thiết kế bao gồm bơm hồi lưu nhằm giảm tải công suất cho các bình ngưng tụ, đồng thời các bơm hồi lưu khác được cung cấp để tối ưu hóa việc thu hồi nhiệt từ các phân đoạn sản phẩm.

Sử dụng thiết bị gia nhiệt nằm ngang với lượng nhiệt trung bình cho phép là 12000 Btu/hr/ft² Thiết bị này được trang bị máy sấy sơ bộ nhằm tối đa hóa hiệu quả gia nhiệt.

Tất cả các cột chưng cất trong CDU đều sử dụng loại mâm van

2.2.2 Xưởng xử lý lưu huỳnh trong phân đoạn Gasoil (GOHDS)[3]

Phân xưởng GOHDS có vai trò quan trọng trong việc giảm nồng độ lưu huỳnh, nitơ và axit naphthenic từ Gasoil nhẹ và Gasoil nặng, được thu nhận từ phân xưởng chưng cất dầu thô (CDU) và dầu nhẹ hồi lưu (LCO) từ phân xưởng RFCC.

Gasoil sau khi được xử lí sẽ đáp ứng yêu cầu chất lượng để sản xuất nhiên liệu động cơ diesel với nồng độ lưu huỳnh thấp (50 ppmwt).[3]

Hình 2.2: Sơ đồ phân xưởng GOHDS

2.2.2.2 Nguyên liệu của xưởng GOHDS

Xưởng GOHDS có khả năng xử lý 5.934 tấn gasoil cất trực tiếp nóng mỗi ngày (trong trường hợp cơ sở CDU) và 2.251 tấn dầu hồi lưu nhẹ lạnh (trong trường hợp tối đa RFCC Propylene) LCO chiếm 29,9% tổng khối lượng nguyên liệu.

Các đặc tính của nguyên liệu dựa trên nguyên liệu khô ở điều kiện tiêu chuẩn.Hàm lượng nước cho phép trong nguyên liệu ướt là 0.09% khối lượng

Ngoài sản phẩm chính là diesel, phân xưởng GOHDS cũng cho ra một số sản phẩm phụ khác:

• Naphta chưa ổn định (wild naphta) sẽ được đưa đi bão hòa khí để ổn định

• Khí ngọt được đưa đến phân xưởng HCDS cho việc thu hồi H2 trong PSA

• Off gas được đi bão hòa khí

• Nước chua được đưa đến thiết bị khử chua trong nước

• Nước nhiễm dầu được đưa đi xử lý như nước thải

2.2.2.3 Các trường hợp kiểm tra

Trường hợp 1: Lương tối đa LCO tinh khiết (100%)

Trường hợp 2: Lượng tối đa LCO (tối thiểu 652.15 tấn/ngày) cùng với

8185.8 tấn/ngày gas oil từ chưng cất trực tiếp

Xưởng GOHDS được thiết kế để hoạt động trong phạm vi 50 - 100% tỷ lệ nguyên liệu trong trường hợp nguyên liệu đáp ứng đủ các yêu cầu kĩ thuật

Xưởng GOHDS cần được thiết kế với vòng chu kỳ tối thiểu 4 năm dựa trên các nguyên liệu sử dụng Hệ thống chất xúc tác phải hoạt động hiệu quả trong ít nhất 4 năm mà không cần phải tái sinh hoặc thay đổi chất xúc tác.

❖ Hiệu suất quá trình và thiết bị gia nhiệt

Thiết bị gia nhiệt có công suất từ 30 MW trở lên, kết hợp với không khí đã được gia nhiệt trước (APH), giúp tận dụng nhiệt thải từ khói thải để đạt hiệu suất nhiệt 92% Đối với các lò gia nhiệt dưới 30 MW, cần tối đa hóa hiệu suất, trong đó khí thoát ra từ lò gia nhiệt qua ống khói sẽ trao đổi nhiệt với dòng đầu vào có nhiệt độ tối thiểu là 55°C.

Thu hồi nhiệt thải bằng cách thêm các dòng gia nhiệt sơ bộ trong lò được xem xét để tối đa hóa hiệu suất thiết bị gia nhiệt

Sơ đồ phối trộn cac sản phẩm

Hình 2.9: Sơ đồ phối trộn LPG 2.3.2 Xăng RON92

Gasoline RON 95EXP 0 Gasoline RON 95IMP 0

Hình 2.11: Sơ đồ phối trộn xăng RON95

Hình 2.13: Sơ đồ phối trộn Industrial Diesel

Hình 2.14: Sơ đồ phối trộn Fuel Oil.

TÍNH TOÁN CHI PHÍ NHÀ MÁY LỌC DẦU NGHI SƠN BẰNG PHẦN MỀM LINGO

Phương pháp khai báo và liên kết dữ liệu với Excel

Sau khi hoàn thành ma trận của bài toán trên bảng tính excel ta tiến hành khai báo trên phần mềm Lingo và liên kết dữ liệu với excel

Thuật toán khai báo trên Lingo được viết như sau:

TEN_BIEN :GT_BIEN,CHI_PHI;

LINKS1(BAN_SP,TEN_BIEN) : VOLUME1;

LINKS2(SP_NB,TEN_BIEN) :VOLUME2;

LINKS3(RB_MAX,TEN_BIEN) :VOLUME3;

LINKS4(RB_MIN,TEN_BIEN) :VOLUME4;

Min=@SUM(TEN_BIEN(J):GT_BIEN(J)*CHI_PHI(J));

VOLUME2(K,J)*GT_BIEN(J))=NHU_CAU(K));

VOLUME3(L,J)*GT_BIEN(J))=GT_MIN(M));

BAN_SP,ZERO,SP_NB,NHU_CAU,RB_MAX,GT_MAX,RB_MIN,GT_MIN,TE N_BIEN,CHI_PHI,VOLUME1,VOLUME2,VOLUME3,VOLUME4

=@OLE(”D:\HOC TAP\LUAN VAN\Max Propylen\Max Propylene 95.xlsx",'BAN_SP','ZERO','SP_NB','NHU_CAU','RB_MAX','GT_MAX','RB_MIN ','GT_MIN','TEN_BIEN',

'CHI_PHI','VOLUME1','VOLUME2','VOLUME3','VOLUME4');

@OLE("D:\HOC TAP\LUAN VAN\Max Propylen\Max Propylene 95.xlsx",'GT_BIEN')=GT_BIEN;

Giải tối ưu bằng Lingo và trao đổi kết quả

Sau khi sử dụng phần mềm Lingo, người dùng sẽ nhận được giá trị tối ưu cùng với các thông số hỗ trợ phân tích kết quả Phần mềm cũng tích hợp với bảng tính Excel, cung cấp các hệ số tại các ô giá trị biến và giá trị hàm mục tiêu.

• Đánh giá và so sánh nhanh vào thời điểm hiệu quả kinh tế của các phương án hoạt động khác nhau của một nhà máy lọc dầu

• Tối đa lợi nhuận của thời điểm khảo sát

• Dựa trên mức độ hoạt động cơ sở

• Chi phí cố định được trang trải đủ ở mức hoạt động cơ sở

• Giá trị của các phương án hoạt động khác nhau được tính từ mức độ hoạt động cơ sở và chỉ xét các chi phí biến đổi đi kèm

Các phương pháp tiếp cận :

• Xác định trường họp cơ sở

• Liệt kê các phương án hoạt động có thể có bằng cách sử dụng khả năng uyển chuyển của nhà máy và các ràng buộc

• Đánh giá hiệu quả kinh tế của các phương án khác nhau:

• Cân bằng vật chất và các sự thay đổi đi kèm với sản phẩm xem xét

• Chi phí biến đổi đi kèm

• Giá trị của sản phẩm theo cơ chế tái cân bằng của nhà máy lọc dầu

• Phân loại các hoạt động theo thứ tự hiệu quả kinh tế và quyết định.

KẾT QUẢ TỐI ƯU TỪ LINGO - PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT.53 4.1 Ý nghĩa các giá trị hiển thị từ phần mêm Lingo

Slack or Surplus

Cột Slack or Surplus trong bảng báo cáo kết quả của Lingo thể hiện mức độ gần đạt được các ràng buộc về tính cân bằng Nếu giá trị này nhỏ hơn hoặc bằng các ràng buộc, nó được gọi là slack; ngược lại, nếu giá trị lớn hơn hoặc bằng các ràng buộc, thì được gọi là surplus.

Nếu một ràng buộc thỏa mãn chính xác về tính cân bằng, giá trị slack hoặc surplus sẽ bằng không Khi ràng buộc bị vi phạm, giá trị này sẽ âm, cho thấy giải pháp bất khả thi Hiểu rõ điều này giúp xác định các ràng buộc vi phạm trong mô hình không thể giải được, nơi không tồn tại tập hợp giá trị biến số thỏa mãn tất cả các ràng buộc Các ràng buộc nonbinding, với giá trị slack hoặc surplus lớn hơn 0, sẽ có giá trị dương trong cột này.

Dual price

Báo cáo kết quả của Lingo cung cấp giá trị dual price cho mỗi ràng buộc, cho thấy số lượng cần thay đổi của hàm mục tiêu khi giá trị RHS (Right Hand Side) của ràng buộc tăng thêm một đơn vị.

"Thay đổi" là khái niệm tương đối trong tối ưu hóa Trong bài toán Max, việc thay đổi có nghĩa là giá trị hàm mục tiêu sẽ tăng, trong khi trong bài toán Min, giá trị hàm mục tiêu sẽ giảm khi tăng RHS của ràng buộc với một giá trị dual price dương.

Dual price đôi khi được gọi là shadow prices, bởi vì nó cho bạn biết bạn cần trả thêm bao nhiêu đơn vị.

Lingo/Range

Ranges in which the basis is unchanged:

Hình phụ lục 3: Bảng Range Report

Sử dụng câu lệnh Range để xuất hiện bảng Range Report (hình phụ lục 3) bảng báo cáo này thể hiện phạm vi bạn có thể:

- Thay đổi một hệ số trong hàm mục tiêu mà không gây ra thay đổi của bất kỳ giá trị tối ưu của biến số quyết định

- Thay đổi hệ số của RHS mà không gây ra thay đổi của bất kỳ giá trị tối ưu của Dual Price hoặc Reduced Cost

Trong phần đầu tiờn của bảng bỏo cỏo là tiờu đề ô Objective Coefficient Ranges ằ, trong đú:

- Cột tiếp theo ô Current Coefficient ằ, liệt kờ cỏc hệ số hiện tại của biến số trong hàng mục tiêu

Cột tiếp theo ô Allowable Increase liệt kê khoảng cho phép mà chúng ta có thể tăng hệ số của hàm mục tiêu mà không làm thay đổi các giá trị tối ưu của biến số.

Cột cuối cùng, Allowable Decrease, chỉ ra khoảng giảm tối đa mà hệ số hàm mục tiêu của biến số có thể chịu đựng mà không làm thay đổi giá trị tối ưu của các biến số đó.

Phần thứ hai của bản báo cáo có tiêu đề Righthand Side Ranges (hình phụ lục

- Cột đầu tiờn ô Row ằ, liệt kờ tờn của tất cả cỏc hàng tối ưu, hoặc cỏc ràng buộc, trong mô hình

- Cột thứ hai, ô Current RHS ằ, là giỏ trị hiện tại ở cột RHS cho mỗi hàng

Cột tiếp theo ô Allowable Increase và ô Allowable Decrease cho biết mức tăng hoặc giảm tối đa của giá trị RHS mà không làm thay đổi giá trị tối ưu của Dual Price và Reduced.

Phân tích kết quả

Hình 4.1 : Kết quả chạy tối ưu trường hợp Max Propylene phối trộn tạo

Phần mềm Lingo thông báo "Global Optimum" khi đạt được kết quả tối ưu, cho thấy quá trình tối ưu đã hoàn tất Ngược lại, nếu phần mềm hiển thị "Infeasible", điều này có nghĩa là phương án tối ưu không khả thi.

Trong báo cáo kết quả của Lingo, ngoài giá trị tối thiểu của hàm kinh tế, còn có giá trị dual price cho mỗi ràng buộc Phân tích kết quả cho thấy tầm quan trọng của các giá trị này trong việc hiểu rõ hơn về các ràng buộc và ảnh hưởng của chúng đến kết quả tối ưu.

Tức là chi phí tối thiểu để nhà máy sản xuất ra các sản phẩm LPG, Xăng MG92/95, JETA1, AU.DO, IN.DO, FO, Benzene, Paraxylene, Poly-propylene,

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn LPG/ngày

Row Slack or Surplus Dual Price

Nếu nhu cầu tăng thêm 1 tấn LPG/ngày, hàm kinh tế sẽ tăng lên 512 USD, nghĩa là chi phí tối thiểu cần phải trả để sản xuất thêm 1 tấn LPG/ngày là 512 USD.

Chạy lại kết quả tối ưu cho ta thấy rõ điều đó:

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn xăng MG95/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn xăng MG92/ngày Row

Slack or Surplus Dual Price

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn JetA1/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn AU-DO/ngày Row Slack or

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn IN.DO/ngày

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn FO/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Benzene/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Sulphur/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Para-xylene /ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Poly-propylene/ngày Row Slack or

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

- Phạm vi thay đổi giá của dầu thô Kuwait:

Current Allowable Allowable Variable Coefficient Increase Decrease

GT_BIEN(KW_CR) 395.0000 119.0285 INFINITY

Tại thời điểm khảo sát, giá trị biến của dầu thô Kuwait là 395 USD/tấn Sau khi tối ưu hóa bằng phần mềm Lingo, giá dầu thô Kuwait có thể tăng lên 119.0285 USD hoặc giảm không giới hạn, trong khi giá trị tối ưu của biến số và phương án sản xuất vẫn giữ nguyên.

- Phạm vi thay đổi giá nhập của LPG:

- Phạm vi thay đổi giá nhập MG92

Current Allowable Variable Coefficient Increase

GT BIEN(MG95IPM) 582.6000 INFINITY 7.870000

- Phạm vi thay đổi giá nhập JetA1

GT BIEN(JetA1IPM) 578.8500 INFINITY 16.85000

- Phạm vi thay đổi giá nhập AU-DO

- Phạm vi thay đổi giá nhập IN-DO

- Phạm vi thay đổi giá nhập FO

- Phạm vi thay đổi giá xuất LPG

- Phạm vi thay đổi giá xuất MG92

Allowable Decrease GT_BIEN(MG92EXP) -558.0000 INFINITY 16.73000

Allowable Increase GT_BIEN(MG95EXP) -566.0000 INFINITY

- Phạm vi thay đổi giá xuất JetA1

- Phạm vi thay đổi giá xuất AU-DO

- Phạm vi thay đổi giá xuất IN-DO

- Phạm vi thay đổi giá xuất FO

- Phạm vi thay đổi giá xuất Benzene

GT BIEN(BEZEXP) -747.0000 4458.084 - Phạm vi thay đổi giá xuất Para-xylene

- Phạm vi thay đổi giá xuất Poly-propylene

Allowable Decrease GT_BIEN(PPLEXP) -1026.0000 3139.861 INFINITY

- Phạm vi thay đổi giá xuất Sulphur

Variable Coefficient Increase Decrease GT_BIEN(SEXP) -37.00000 4508.337 7823.478

4.2.1.2, Phạm vi thay đổi giá trị RHS mà không làm thay đổi phương án sản xuất

- Phạm vi thay đổi nhu cầu LPG:

Nhu cầu LPG tại thời điểm khảo sát đạt 778 tấn/ngày Tuy nhiên, việc tăng thêm 490.2803 và giảm nhu cầu LPG đến mức vô cùng không ảnh hưởng đến giá trị tối ưu của Dual price và Reduced Cost.

- Phạm vi thay đổi nhu cầu MG95:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu JetA1:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu AU-DO:

Phạm vi thay đổi nhu cầu IN-

Phạm vi thay đổi nhu cầu FO:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Benzen:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Sulfur:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Poly-propylene:

4.2.I.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

Lợi nhuận tối đa của nhà máy được tính như sau:

Lợi nhuận tối đa = tổng giá trị sản phẩm — chi phí vận hành tối thiểu

♦♦♦ Tổng giá trị sản phẩm được tính trong bảng 4-2 sau:

Bảng 4-1: Giá trị sản phẩm thu được của nhà máy trong trường hợp phối trộn xăng 92/95

Giá trị SP (USD/ngày)

Tổng giá trị sản phẩm 14,266,203

❖ Chi phí vận hànhtối thiểu

Kết quả phân tích tối ưu bằng phần mềm Lingo cho thấy chi phí vận hành tối thiểu của nhà máy ở chế độ Max propylene đạt 11,180,873 USD mỗi ngày.

Như vậy, lợi nhuận tối đa của nhà máy thu được khi vận hành chế độ Max Propylene là: 14,266,203 - 11,180,873 = 3,085,330 USD/ngày

❖ Tỷ lệ lợi nhuận (%): là phần trăm lợi nhuận mà nhà máy lãi được, tính bằng công thức:

Tỷ lệ lợi nhuận (%) = x 100 = 21.62685 % tông giá trị sản phâm 14,266,203

4.2.2 Kết quả tối ưu khi phối trộn xăng MG92/95/98

Hình 4.2 :Kết quả chạy tối ưu trường hợp Max Propylene phối trộn tạo

Khi chạy được kết quả tối ưu, phần mềm Lingo sẽ báo “Global Opt”.Còn khi phần mềm sẽ báo “ Infeasible”, tức là phương án không khả thi

Bên cạnh giá trị tối thiểu của hàm kinh tế, báo cáo kết quả từ Lingo còn cung cấp giá trị dual price cho từng ràng buộc Phân tích các kết quả này cho thấy mối liên hệ quan trọng giữa các yếu tố trong mô hình.

The minimum cost for the factory to produce LPG, MG92/95 gasoline, JETA1, AU.DO, IN.DO, FO, Benzene, Paraxylene, Polypropylene, and Sulphur, while meeting all the constraints of the problem, is 11,519,889.

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn LPG/ngày

Nếu nhu cầu tăng thêm 1 tấn LPG/ngày, hàm kinh tế sẽ tăng lên 512 USD, tức là chi phí tối thiểu cần trả thêm để sản xuất thêm 1 tấn LPG/ngày là 512 USD.

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn JetA1/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn AU-DO/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn IN.DO/ngày

> Khi nhu cầu tăng thêm một tấn FO/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Benzene/ngày

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Sulphur/ngày Row Slack or

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Para-xylene /ngày Row Slack or

> Khi nhu cầu cần tăng thêm một tấn Poly-propylene/ngày Row Slack or

4.2.2.1 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

- Phạm vi thay đổi giá của dầu thô Kuwait:

GT BIEN(KW CR) 395.0000 119.2352 INFINITY

Giá trị biến của dầu thô Kuwait hiện tại là 395 USD/tấn Sau khi sử dụng phần mềm Lingo để tối ưu hóa, kết quả cho thấy giá dầu thô Kuwait có thể tăng tối đa 119.2352 USD và giảm không giới hạn, trong khi giá trị tối ưu của biến số và phương án sản xuất vẫn giữ nguyên.

- Phạm vi thay đổi giá nhập của LPG:

Current Allowable Allowable Variable Coefficient Increase Decrease GT_BIEN(MG95IPM)582.6000 INFINITY 6.735000

GT BIEN(MG98IPM)594.1400 INFINITY 17.14000

- Phạm vi thay đổi giá nhập JetA1

GT BIEN(JetA1IPM)587.8500 INFINITY 16.85000

- Phạm vi thay đổi giá nhập AU-DO Objective

- Phạm vi thay đổi giá nhập IN-DO

- Phạm vi thay đổi giá nhập FO

- Phạm vi thay đổi giá xuất LPG

GT_BIEN(MG92EXP)-558.0000 INFINITY

GT_BIEN(MG95EXP)-566.0000 INFINITY

Allowable Decrease 13.47000 Phạm vi thay đổi giá xuất JetA1

Allowable Variable Coefficient Increase Decrease

GT BIEN(JetA1EXP)-571.0000 INFINITY

- Phạm vi thay đổi giá xuất AU-DO

- Phạm vi thay đổi giá xuất IN-DO

- Phạm vi thay đổi giá xuất FO

- Phạm vi thay đổi giá xuất Benzene

- Phạm vi thay đổi giá xuất Para-xylene

- Phạm vi thay đổi giá xuất Poly-propylene

- Phạm vi thay đổi giá xuất Sulphur

4.2.2.2 Phạm vi thay đổi giá trị RHS mà không làm thay đổi phương án sản xuất

- Phạm vi thay đổi nhu cầu LPG:

Nhu cầu LPG tại thời điểm khảo sát là 778 tấn/ngày Tuy nhiên, việc tăng thêm 490.2803 tấn và giảm nhu cầu LPG đến mức tối thiểu sẽ không ảnh hưởng đến các giá trị tối ưu của giá kép (Dual price) và chi phí giảm (Reduced Cost).

- Phạm vi thay đổi nhu cầu JetA1:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu AU-DO:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu IN-DO:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu FO:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Benzen:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Sulíur:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Paraxylene:

- Phạm vi thay đổi nhu cầu Poly-propylene:

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

Tương tự như trường hợp phối trộn không có xăng 98, thì cách tính Lợi nhuận tối đa trường hợp phối trộn có xăng 98 được tính như sau:

Lợi nhuận tối đa = tổng giả trị sản phẩm — chi phí vận hành tối thiểu

♦♦♦ Tổng giá trị sản phẩm được tính trong bảng 4-2 sau:

Bảng 4-2: Giá trị sản phẩm thu được của nhà máy trường hợp phối trộn xăng 92/95/98

Giá trị SP (USD/ngày)

Tổng giá trị sản phẩm 14,607,210

❖ Chi phí vận hành tối thiểu

Kết quả phân tích tối ưu bằng phần mềm Lingo cho thấy chi phí vận hành tối thiểu của nhà máy khi hoạt động ở chế độ Max propylene là 11,519,889 USD/ngày.

Như vậy, lợi nhuận tối đa của nhà máy thu được khi vận hành chế độ Max Propylene là: 14,607,210 - 11,519,889 = 3,087,321USD/ngày

❖ Tỷ lệ lợi nhuận (%): là phần trăm lợi nhuận mà nhà máy lãi được, tính bằng công thức:

Tỷ lệ lợi nhuận (%) = x 100 = 21.1356 % tng giấtrị sảnphâm 14,607,210

Kết luận và kiến nghị: Sau khi mô phỏng sơ đồ sản xuất tại nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, tôi đã sử dụng phần mềm Lingo để tính toán chi phí sản xuất cho các trường hợp phối trộn xăng MG92/95 và MG92/95/98, và đã thu được những kết quả đáng chú ý.

Bảng phạm vi thay đổi giá trị RSH mà không làm thay đổi phương án sản xuất

Gasoline RON 95 3320.000 INFINITY 23.61045 Polypropylene 1055.000 1.898384 INFINITY

Gasoline RON 92 3320.000 INFINITY 900.8640 Gasoline RON 95 3320.000 572.5070 416.5571 Gasoline RON 98 591.0000 286.2535 INFINITY Polypropylene 1055.000 1.898384 INFINITY

Kết quả so sánh cho thấy, với phương án sản xuất có xăng MG98, nhu cầu thị trường đối với xăng RON cao có thể tăng tối đa 286.2535 tấn/ngày và giảm mạnh đối với MG98 Trong khi đó, phương án không có xăng MG98 cho phép MG92 tăng 300.2230 tấn/ngày và giảm 23.61045 tấn/ngày; ngược lại, với MG98, MG92 có thể tăng vô hạn và giảm 900.8640 tấn/ngày Đối với MG95, phương án không có MG98 cho phép nhu cầu tăng vô hạn và giảm 23.61045 tấn/ngày, trong khi phương án có MG98 chỉ tăng 286.2535 tấn/ngày và giảm vô hạn mà không thay đổi phương án sản xuất.

Nhu cầu polypropylen hiện tại là 1.055 tấn/ngày, cho phép tăng lên đến 1.898384 tấn/ngày mà không làm thay đổi phương án sản xuất, đồng thời có thể giảm xuống mức tối thiểu.

Tương tự, ta có bảng so sánh nhu cầu tăng thêm sản phẩm 1 tấn/ngày

Bảng so sánh khi nhu cầu cần tăng thêm sản phẩm 1 tấn/ngày

Phương án sản xuất Biến Slack or

LPG 0.0000000 -512.0000 Gasoline RON 92 0.0000000 -574.7300 Gasoline RON 95 0.0000000 -575.8650 Gasoline RON 98 0.0000000 -577.0000

Tiêu đề	Khóa Luận Ứng Dụng Phần Mềm Lingo Tính Toán Chi Phí Vận Hành Cho Nhà Máy Lọc Dầu Nghi Sơn Với Chế Độ Max Propylene
Trường học	Trường ĐHBRVT
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2010-2014

Định dạng
Số trang	105
Dung lượng	1,39 MB