Bài giảng Tối ưu hóa nhà máy lọc dầu

TỐI ƯU HÓA NHÀ MÁY LỌC DẦU

(Dành cho sinh viên ngành Công nghệ hóa học – Dầu và khí)

NGUYỄN ĐÌNH LÂM

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

¾ Thiết bị và các quá trình

-Nghiên cứu: chế tạo và thay thế.

-Công trình xây dựng.

-Khai thác vận hành thiết bị, bảo dưỡng thiết bị.

-Theo dõi hiệu quả của phân xưởng: Chất lượng sản phẩm, tiêu hao nguyên

liệu, năng lượng…

-Mô hình hoá.

¾ Nhân sự

-Được quản lý bằng hệ thống hành chính.

-Thiết lập mối quan hệ tốt trong công việc.

-Đào tạo và thông tin

-Quan lý dự đoán

2

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

¾ Nguyên liệu và sản phẩm

Dự đoán thị trường

Xây dưng chương trình lọc dầu

Kế hoạch cung cấp

Mua sắm: dầu thô, bán sản phẩm, sản phẩm

Lưu trữ

Lọc dầu

Vận chuyển

Xây dưng hoá đơn

3

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

¾ Hiệu quả kinh tế của một nhà máy lọc dầu

Đầu tư

Chi phí dầu thô, nguyên liệu

Chi phí vận chuyển

Chi phí sản xuất

Chi phí duy tu và sữa chữa thiết bị

Chi phí chung

Chi phí tài chính

4

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

¾ Cấu trúc hành chính của một công ty lọc dầu và phân phối sản phẩm

TỔNG GIÁM ĐỐC

Chiến lược và phát triển

Nhân sự, thông tin-Chất lượng

Quản lý và hệ thống tin học

Hành chính chung và hệ thống tài chính

Lọc dầu

Phân phối sản phẩm với số lượng lớn

Các sản phẩm và nhu cầu đặc biệt

5

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Chiến lược và phát triển

-Lọc dầu: Các lĩnh vực cần phát triển hoặc loại bỏ

-Phân phối:

•Mạng lưới chủ đạo

•Các sản phẩm ưu tiên

•Các phương tiện phục vụ: Đường ống, kho bãi, phương tiện vận chuyển

6

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận nhân sự và

thông tin

-Nhân sự:

•Đào tạo và phát triển nhân lực

•Quản lý dự đoán

•Quyền lợi và quan hệ công việc

•Hưu trí

•Quản lý hành chính và các công tác chung

-Thông tin:

•Thiết lập được mối quan hệ tốt với bên ngoài: báo chí, quảng cáo…

•Thông tin nội bộ, tài liệu

•Thi đua, thể thao, giải trí

-Bảo hiểm chất lượng:

7

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Quản lý và hệ thống

tin học

-Ngân sách

-Báo cáo

-Ổn định

-Tin học ứng dụng:

•Quản lý hành chính

•Phát triển

•Mạng và hệ thống thông tin từ xa

•Vận hành

•Tin học công nghiệp

8

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Hành chính chung và bộ

phận tài chính

-Tài chính, thuế quan

-Kế toán

•Ngân sách

•Kế toán chung

•Kết quả của các chi nhánh

-Vấn đề pháp lý

•Bảo hiểm

•Tranh chấp

•Hợp đồng

•Quyền lợi của công ty

-Hải quan

9

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận lọc dầu

-Các nhà máy lọc dầu

•Bộ phận khai thác: Lên chương trình, Quản lý các phân xưởng, Năng

lượng và hệ thống phụ trợ (hơi, điện, môi trường, ăn mòn…), Lưu trữ,

Trao đổi, Phối trộn, Vận chuyến sản phẩm.

•Các phòng ban chức năng: Duy tu, bảo trì, công trình mới, Kỹ thuật (quy

trình công nghệ, utilités, môi trường, PTN, Tin học công nghiệp, tin học

quản lý), An toàn, Theo dõi vật liệu, Kế toán-Quản lý, Trao đổi thông tin.

-Raffinage opération - Pilotage

•Tối ưu hoá kết quả vận hành: Các nhu cầu phân phối (số lượng, chất

lượng, khoảng thời gian cho phép), Công cụ lọc dầu, Nhu cầu về kho bãi,

lưu trữ, Thị trường thế giới (Cơ hội mua bán đ/v nguyên liệu, bases, sản

phẩm…), Tính lợi nhuận trung và dài hạn.

10

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận lọc dầu

-Raffinage Exploitation

•Tối ưu hoá các công cụ, thiết bị của nhà máy.

•Giám sát các hoạt động của nhà máy (Kỹ thuật, công nghệ, An toàn,

Môi trường).

•Hỗ trợ cho các nhà máy mà công ty có hợp tác làm việc.

•Tham gia vào việc thiết lập ngân sách đầu tư.

-Kỹ thuật

•Quản lý các dự án, công trình (PXSX, offsites, năng lượng, utilités,

công trường...)

•Nhập, đánh giá chất lượng dầu thô

•Tự động hoá (Điều khiển, vận hành, Hệ thống giám sát CL, AT, MT)

•Công nghệ (Động cơ, luyện kim, vật liệu, xây dựng)

•Quy trình công nghệ (Rafinage, conversion)

11

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận lọc dầu

-Nghiên cứu phát triển, Quản lý môi trường, An toàn

•Adaptation thường xuyên các công cụ sẵn có của nhà máy vào sự phát

triển của thị trường: Nghiên cứu trung và dài hạn.

•Môi trường và các nguy cơ công nghệ chủ yếu.

•Hỗ trợ kỹ thuật để xây dựng và vận hành các công việc của công ty có

liên quan đến lọc dầu.

-Kinh tế, Quản lý

•Quản lý kinh tế: Kết quả SX và phân phối, Sản phẩm trên mạng lưới

phân phối, Lập hoá đơn.

•Phân tích kinh tế, Nghiên cứu thị trường.

•Quản lý nội bộ.

12

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận lọc dầu

-Các trung tâm nghiên cứu

•Các quá trình lọc dầu: xúc tác, công nghệ, thiết bị.

•Các loại nhiên liệu

•Các nghiên cứu đặc biệt, toxixologie.

•In ấn, phổ biến tài liệu.

•Bằng phát minh, Hợp đồng nghiên cứu.

13

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận phân phối sản

phẩm số lượng lớn

-Maketing.

-Bộ phận quản lý khu vực.

-Bộ phận quản lý mạng lưới phân phối.

-Nhiên liệu và chất đốt.

-Sản phẩm đen.

-Logistique.

14

Chương I: Cấu trúc hoạt động của quá trình lọc dầu

Bộ phận phân phối sản

phẩm đặc biệt

-Gaz.

-Dung môi.

-Hoá dầu.

-Hàng không.

-Dầu nhờn.

-Paraffine.

-Soude

15

Chương II: Quy hoạch tuyến tính áp dụng vào quá trình lọc dầu

¾ Giới thiệu

QHTT

Nghiên cứu vận hành

Giải pháp tối ưu

Tiến hành thường xuyên trong công nghiệp: Hợp kim, phối liệu CN thực

phẩm, SX ô-tô, Tối ưu hoá quá trình nhập liệu, sx và phân phối trong LD

¾ Sự phát triển của việc áp dụng QHTT

QHTT: thực hiện nhiếu tinh toán

trợ giúp của máy tính: T/g hợp lý

Lọc dầu: Mô hình cơ bản (Modèle de base) đại diện cho 1 nhà máy

(khoảng 10 ràng buộc).

Mô hình đa nhà máy (Multiraffineries).

Mô hình đa nhà máy có tính đến sự thay đổi các HĐ cung cấp.

theo thời gian (Multiraffineries-Multipériodes): hàng ngàn ràng

buộc.

Thuật toán Đơn hình (Simplexe)

G.B. Dantzig et Von Neumann 1947

Bell Laboratories

M. Karmarkar, 1980

16

Chương II: Quy hoạch tuyến tính áp dụng vào quá trình lọc dầu

¾ Sự phát triển của việc áp dụng QHTT

Kính thước bài toán thường gặp hiện nay: vài ngàn ràng buộc và ẩn.

Nabisco (Mỹ): 30.000 ràng buộc, 300.000 ẩn.

Công ty hàng không: 850 ràng buộc, 5.500.000 ẩn.

17

Chương II: Quy hoạch tuyến tính áp dụng vào quá trình lọc dầu

¾ Bài toán đầu tiên của quá trình lọc dầu, lập phương trình và giải

-Bài toán: (đơn giản: 3 sp, không hao hụt, không tiêu thụ nội nhà máy)

Xử lý 2 loại dầu thô A và B để sx xăng, GO và FO với hiệu suất:

Dầu thô

Xăng

GO

FO

A

B

0,2

0,4

0,2

0,4

Ràng buộc lưu trữ:

Xăng: 1.200 tấn

GO:

FO:

1.200 tấn

1.400 tấn

Hiệu quả kinh tế (lợi nhuận):

140 USD/1 tấn dầu thô A

150 USD/1 tấn dầu thô B

18

Chương II: Quy hoạch tuyến tính áp dụng vào quá trình lọc dầu

¾ Bài toán đầu tiên của quá trình lọc dầu, lập phương trình và giải

-Lập phương trình:

PA xử lý riêng lẻ từng loại dầu thô:

•Dầu thô A: xử lý tối đa 3000 tấn (Ràng buộc lưu trữ GO): 420.000USD

•Dầu thô B: xử lý tối đa 3000 tấn (Ràng buộc lưu trữ Xăng): 450.000USD

Xử lý Kết hợp hai loại dâu thô: Hiệu quả?

X1 lượng dầu thô A xử lý, X2: lượng dầu thô B cần xử lý, Mục đích: Tối đa lợi nhuận.

Phương trình:

Max(Z) 140X1 + 150X2

0,2X1 + 0,4X2 ≤ 1200

0,4X1 + 0,2X2 ≤ 1200

0,4X1 + 0,4X2 ≤ 1400

X1 ≥ 0, X2 ≥ 0, X1, X2: Biến cấu trúc (biến chính)

Bổ sung các biến sai khác (variables d’écart) X1’, X2’ và X3’ hệ trên trở thành:

Max(Z) 140X1 + 150X2

0,2X1 + 0,4X2 + X1’ = 1200

0,4X1 + 0,2X2 + X2’ = 1200

0,4X1 + 0,4X2 + X3’ = 1400

X1 ≥ 0, X2 ≥ 0, X1’ ≥ 0, X2’ ≥ 0, X3’ ≥ 0

19

X1’, X2’, X3’: Chênh lệch giữa sx tối đa Xăng, GO và FO.

Chương II: Quy hoạch tuyến tính áp dụng vào quá trình lọc dầu

¾ Bài toán đầu tiên của quá trình lọc dầu, lập phương trình và giải

Đối với bài toán có m ràng buộc và n ẩn ta có dạng:

n

Max(Z)

C X

∑

j

j=1

n

A X ≤ B i =1÷ m

∑

ij

j

i

j=1

n

Hoặc:

Min(Z)

C X

∑

j

j=1

n

A X ≥ B i =1÷ m

∑

ij

j

i

j=1

Bài toán vẫn còn có thể chứa các dạng ràng buôc tuyến tính khác: ≥, ≤, =

Tất cả các ràng buộc bất phương trình đều có thể chuyển sang dạng PT bằng cách thêm các

biến phụ:

n

C X

Max(Z)

∑

j

j=1

n

A X +X ^'= B i =1÷ m

∑

ij

j

i

j=1

20

Bài giảng Tối ưu hóa nhà máy lọc dầu - Nguyễn Đình Lâm