Đang tải... (xem toàn văn)
Bài làm tham khảo BTL 1 - BT lọc dầu của một nhóm sinh viên chuyên ngành Kinh tế công nghiệp - Viện Kinh tế quản lý - ĐHBKHN
PHẦN 1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ BÀI TOÁN LỌC DẦU Giải thích sơ đồ công nghệ Nhà máy lọc dầu có 2 phân xưởng chưng cất 1 và 2 , mỗi phân xưởng có thể xử lý 6 loại dầu thô khác nhau được thể hiện ở khối đầu tiên. Mức nhu cầu tự dùng dầu cặn phụ thuộc vào khối lượng đầu vào của từng phân xưởng với các tỷ lệ tương ứng thể hiện ở phần màu xám. Sản phẩm của các phân xưởng chưng cất này ( với nguyên liệu đầu vào là 6 loại dầu thô) là Khí, Naphta, DO, Dầu cặn với tỷ lệ sản phẩm đầu ra của từng loại dầu được thể hiện ở khối thứ 2. Khối thứ ba là 3 phân xưởng tái chế với nguyên liệu đầu vào là toàn bộ Naphta của quá trình chưng cất. Mỗi phân xưởng có 2 chế độ khác nhau, với mỗi chế độ sẽ ra sản phẩm khí và xăng là khác nhau, thể hiện ở trong khối. Các ô màu xám là tỷ lệ tự dùng dầu cặn của từng chế độ của mỗi phân xưởng. Khối thứ tư là 2 phân xưởng cracking với nguyên liệu đầu vào là phần dầu cặn thừa sau khi dầu cặn được trộn với toàn bộ phần DO ở quá trình chưng cất theo tỷ lệ không được ít hơn ¼. Mỗi phần 1 xưởng có đầu ra là các loại sản phẩm Khí, Xăng, DO, FO như thể hiện ở trong khối. Mức nhu cầu tự dùng dầu cặn của hai phân xưởng Cracking phụ thuộc vào khối lượng đầu vào với các số liệu cụ thể tương ứng được thể hiện ở phần màu xám của mỗi phân xưởng Cracking Khối thứ 5, khối cuối cùng là các sản phẩm cuối cùng mà nhà máy phải đáp ứng đó là Khí, Xăng, Dầu DO, Dầu FO. Trong đó: • Lượng khí là tổng sản phẩm của lượng khí sau khi chưng cất tại 2 phân xưởng cộng lượng khí có được từ quá trình tái chế tại 3 phân xưởng cộng lượng khí có được sau quá trình Cracking. • Lượng xăng là tổng sản phẩm của lượng xăng sản phẩm tại 3 phân xưởng tái chế cộng lượng xăng sản phẩm từ 2 phân xưởng Cracking. • Lượng dầu DO là tổng sản phẩm DO từ quá trình Cracking • Lượng dầu FO là tổng sản phẩm của quá trình trộn toàn bộ DO và một phần dầu cặn từ quá trình chưng cất cộng với tổng sản phẩm FO của quá trình Cracking Từ các nội dung trên ta vẽ được sơ đồ công nghệ của bài toán lọc dầu 2 PHẦN 2. MÔ HÌNH HÓA BÀI TOÁN LỌC DẦU Từ các dữ liệu đầu bài cho chi phí mua và chê biến dầu thô trong cá thiết bị chưng cất được tính gộp, chi phí để xử lý Naphta tại phân xưởng tái chế phụ thuộc vào chế độ vận hành , chi phí để xử lý dầu cặn tại các phân xưởng Cracking tương ứng thì ta có Bài toán xây dựng kế hoạch sản xuất tối ưu cho nhà máy là bài toán cực tiểu hóa chi phí với các biến là Dầu thô, Dầu cặn, Naphta ngoài ra còn có lượng dầu DO sau khi chưng cất để trộn với Dầu cặn ra dầu FO sản phẩm cuối cùng. 2.1 Biến Dij: Dầu thô thứ i dùng để chưng cất tại nhà máy j (i=1,6 ; j=1,2) Nij: Naphta sử dụng tái chế tại phân xưởng i chế độ làm việc j (i=1,3; j=1,2) DCCi: Dầu Cặn dùng cho cracking ở nhà máy thứ i (i=1,2) DCT: Dầu cặn dùng trong phân xưởng trộn sản xuất FO DOT: Dầu DO dùng trong phân xưởng trộn sản xuất FO DCDi: Dầu Cặn tự dùng lần lượt tại các phân xưởng chưng cất, tái chế, cracking (i=1,3) 2.2 Hàm mục tiêu của bài toán Mục tiêu của bài toán là cực tiểu hóa chi phí. Min: Z=(210D1+214D12+192D21+198D22+218D31+210D32+176D41+176D42+200D51+204D52+ 186D61+190D62)+(94N11+104N12+110N21+106N22+100N31+96N32)+(76DCC1+84DCC2) Trong đó : • Ngoặc thứ 1 trong biểu thức trên là chi phí mua và chế biến của 6 loại dầu thô ở tương ứng từng phân xưởng chưng cất • Ngoặc thứ 2 trong biểu thức trên là chi phí xử lý Naphta tại 3 phân xưởng tái chế với 2 chế độ khác nhau • Ngoặc thứ 3 trong biểu thức là chi phí xử lý dầu cặn tại phân xưởng cracking 1 và 2 2.3 Các điều kiện ràng buộc 2.3.1 Ràng buộc năng lực các phân xưởng 3 • Phân xưởng chưng cất: Phân xưởng chưng cất 1 với công suất 2300*10 3 tấn/năm : D11+D21+D31+D41+D51+D61<=2300000 (1) Phân xưởng chưng cất 2 với công suất 2100*10 3 tấn/năm D12+D22+D32+D42+D52+D62<=2100000 (2) • Phân xưởng tái chế: Phân xưởng tái chế 1 với 2 chế độ có năng lực là 1500 nghìn tấn/năm N11 + N12 <= 1500000 (4) Phân xưởng tái chế 2 với 2 chế độ có năng lực 1600 nghìn tấn/năm N21 + N22 <= 1600000 (5) Phân xưởng tái chế 3 với 2 chế độ có năng lực 1400 nghìn tấn/năm N31 + N32 <= 1400000 (6) • Phân xưởng Cracking: Phân xưởng Cracking thứ 1 có năng lực 1450 nghìn tấn/năm DCC1 <= 1450000 (9) Phân xưởng Cracking thứ 2 có năng lực 1300 nghìn tấn/năm DCC2 <= 1300000 (10) 2.3.2 Ràng buộc chất lượng đầu vào • Phân xưởng chưng cất: Theo đề bài ra hàm lượng lưu huỳnh của hỗn hợp dầu thô được đưa vào chưng cất không được vượt qua 2%. Vậy từ hàm lượng lưu huỳnh của từng loại dầu thô ta có biểu thức sau: 0.012D11 + 0.012D12 + 0.012D21 + 0.012D22 + 0.009D31 + 0.009D32 + 0.02D41 + 0.02D42 + 0.017D51 + 0.017D52 + 0.021D61 + 0.021D62 <= 0.02(D11 + D12 + D21 + D22 + D31 + D32 + D41 + D42 + D51 + D52 + D61 + D62) Nhân cả 2 vế với 100, lấy vế phải trừ vế trái ta có bất phương trình mới là 0.8D11+0.8D12+0.8D21+0.8D22+1.1D31+1.1D32+0.3D51+0.3D52-0.1D61-0.1D62>=0 (3) • Phân xưởng tái chế: Theo đề bài, dầu nặng FO được sản xuất bẳng cách trộn DO và dầu cặn thu được từ quá trình chưng cất theo tỷ lệ giữa DO và dầu cặn không được ít hơn ¼ nên ta có công thức sau 4DOT – DCT >= 0 (8) 2.3.3 Nhu cầu tự dùng Dầu Cặn tại các phân xưởng • Phân xưởng chưng cất: 4 Mức nhu cầu tự dùng dầu cặn tại 2 phân xưởng chưng cất ứng với từng loại dầu đầu vào DCD1- (0.053D11 + 0.048D21 + 0.05D31 + 0.048D41 + 0.047D51 + 0.051D61 + 0.05D12 + 0.046D22 + 0.054D32 + 0.052D42 + 0.051D52 + 0.052D62) = 0 (11) • Phân xưởng tái chế: Mức nhu cầu tự dùng tại 3 phân xưởng tái chế ứng với 2 chế độ: DCD2–(0.035N11+0.03N21+0.033N31+0.029N12+0.032N22+0.033N32)=0 (12) • Phân xưởng cracking: Mức nhu cầu tự dùng tại 2 phân xưởng Cracking DCD3 – (0.043DCC1 + 0.04DCC2) = 0 (13) 2.3.4 Cân bằng các dòng sản phẩm • Dầu Cặn: (DCC1 + DCC2 + DCD1 + DCD2 + DCD3 + DCT) - (0.2D11 + 0.2D12 + 0.26D21 + 0.26D22 + 0.17D31 + 0.17D32 + 0.22D41 + 0.22D42 + 0.4D51 + 0.4D52 + 0.19D61 + 0.19D62) = 0 (14) Ngoặc thứ 1 là lượng dầu cặn tiêu thụ trong toàn bộ các quá trình Ngoặc thứ 2 là lượng dầu cặn sản xuất ra từ quá trình chưng cất qua 3 phân xưởng • Naphta: (N11 + N12 + N21 + N22 + N31 + N32) – (0.32D11 + 0.32D12 + 0.27D21 + 0.27D22 + 0.4D31 + 0.4D32 + 0.25D41 + 0.25D42 + 0.2D51 + 0.2D52 + 0.17D61 + 0.17D62) = 0 (7) Ngoặc thứ 1 là lượng Naphta tiêu thụ trong toàn bộ các quá trình Ngoặc thứ 2 là lượng Naphta sản xuất ra từ quá trình chưng cất qua 3 phân xưởng 2.3.5 Thỏa mãn nhu cầu các dòng sản phẩm cuối cùng 5 • Khí: (0.28D11 + 0.28D12 + 0.22D21 + 0.22D22 + 0.23D31 + 0.23D32 + 0.3D41 + 0.3D42 + 0.2D51 + 0.2D52 + 0.19D61 + 0.19D62) + (0.65N11 + 0.69N12 + 0.67N21 + 0.68N22 + 0.66N31 + 0.71N32) +(0.26DCC1 + 0.253DCC2) >= 200000 (15) Ngoặc thứ 1 là lượng Khí sản xuất ra từ quá trình chưng cất qua 2 phân xưởng Ngoặc thứ 2 là lượng Khí sản xuất ra từ quá trình tái chế Naphta (sản phẩm của quá trình chưng cất) tại 3 phân xưởng tái chế với 2 chế độ làm việc Ngoặc thứ 3 là lượng Khí sản xuất ra từ quá trình Cracking dầu cặn ( sản phẩm của quá trình chưng cất) tại 2 phân xưởng Cracking Tổng lượng khí cung cấp cần thỏa mãn nhu cầu 200 nghìn tấn khí sản phẩm cuối cùng • Xăng: (0.35N11 + 0.31N12 +0.33N21 + 0.32N22 + 0.34N31 + 0.29N32) + (0.27DCC1 + 0.253DCC2) >= 125000 (16) Ngoặc thứ 1 là lượng Xăng sản xuất ra từ quá trình tái chế Naphta (sản phẩm của quá trình chưng cất) tại 3 phân xưởng tái chế với 2 chế độ Ngoặc thứ 2 là lượng Xăng sản xuất từ quá trình Cracking dầu cặn ( sản phẩm của quá trình chưng cất) tại 2 phân xưởng cracking Tổng lượng Xăng cung cấp cần thỏa mãn nhu cầu 125 nghìn tấn Xăng sử dụng cuối cùng • Dầu DO: (0.2D11 + 0.2D12 + 0.25D21 + 0.25D22 + 0.2D31 + 0.2D32 + 0.23D41 + 0.23D42 + 0.2D51 + 0.2D52 + 0.45D61 + 0.45D62) – DOT + (0.24DCC1 + 0.244DCC2) >= 135000 (17) Ngoặc thứ 1 là lượng dầu DO sản xuất ra từ quá trình chưng cất tại 2 phân xưởng chưng cất Ngoặc thứ 2 là lượng dầu DO sản xuất ra từ quá trình Cracking tại 2 phân xưởng cracking với nguyên liệu đầu vào của 2 phân xưởng Cracking là Dầu cặn Tổng lượng dầu DO cung cấp cần thỏa mãn nhu cầu 135 nghìn tấn DO sử dụng cuối cùng 6 • Dầu FO: DOT + DCT + (0.23DCC1 + 0.253DCC2) >= 180000 (18) Trong ngoặc là lượng dầu FO sản xuất ra từ quá trình cracking dầu cặn tại 2 phân xưởng Cracking 7 PHẦN 3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 3.1 Sử dụng phần mềm LINDO giải bài toán LP OPTIMUM FOUND AT STEP 20 OBJECTIVE FUNCTION VALUE 1) 0.1993434E+09 VARIABLE VALUE REDUCED COST D11 0.000000 40.123871 D12 0.000000 43.241001 D21 0.000000 4.382692 D22 0.000000 9.794112 D31 0.000000 35.736443 D32 0.000000 28.913605 D41 0.000000 9.765855 D42 0.000000 10.943016 D51 712442.750000 0.000000 D52 0.000000 5.177157 D61 120462.484375 0.000000 D62 0.000000 4.294294 N11 162967.171875 0.000000 N12 0.000000 49.201786 N21 0.000000 35.012302 N22 0.000000 41.842785 8 N31 0.000000 15.653298 N32 0.000000 62.862724 DCC1 251709.218750 0.000000 DCC2 0.000000 21.487766 DOT 122106.875000 0.000000 DCT 0.000000 67.877884 DCD1 39628.394531 0.000000 DCD2 5703.851074 0.000000 DCD3 10823.497070 0.000000 ROW SLACK OR SURPLUS DUAL PRICES 2) 1467094.750000 0.000000 3) 2100000.000000 0.000000 4) 201686.578125 0.000000 5) 1337032.875000 0.000000 6) 1600000.000000 0.000000 7) 1400000.000000 0.000000 8) 0.000000 254.165741 9) 488427.500000 0.000000 10) 1198290.750000 0.000000 11) 1300000.000000 0.000000 12) 0.000000 -294.290100 13) 0.000000 -294.290100 9 14) 0.000000 -294.290100 15) 0.000000 294.290100 16) 136749.484375 0.000000 17) 0.000000 -1024.188232 18) 0.000000 -226.412216 19) 0.000000 -226.412216 NO. ITERATIONS= 20 RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED: OBJ COEFFICIENT RANGES VARIABLE CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLE COEF INCREASE DECREASE D11 210.000000 INFINITY 40.123875 D12 214.000000 INFINITY 43.241005 D21 192.000000 INFINITY 4.382695 D22 198.000000 INFINITY 9.794114 D31 218.000000 INFINITY 35.736446 D32 210.000000 INFINITY 28.913607 D41 176.000000 INFINITY 9.765858 D42 176.000000 INFINITY 10.943018 D51 200.000000 4.900764 17.720600 D52 204.000000 INFINITY 5.177160 D61 186.000000 4.292486 68.018288 10 [...]... máy cần: Dùng loại dầu thô thứ 5, thứ 6 cho phân xưởng 1 của quá trình chưng cất với lượng cần dùng lần lượt là 712442.750000 tấn ; 120462.484375 tấn 3.3 Phân tích độ nhạy của mô hình Các bài toán quy hoạch tuyến tính ngày càng được sử dụng rộng rãi trong phân tích kinh tế nhằm tìm phương án tối ưu khi ra quy t định Tuy nhiên, nguồn số liệu sử dụng cho việc xây dựng bài toán quy hoạch luôn thay đổi... mới của bài toán là X=(0,0, 796661,0,0,0,0,0,0,0, 84557.445312,0) Ta thấy loại dầu thô 5 sẽ không được sử dụng nửa mà thay vào đó sẽ sử dụng dầu thô loại 2 và được chưng cất ở phân xưởng 1, và như vậy phương án tối ưu ban đầu đã thay đổi khi ta thay đổi chi phí chưng cất dầu D51 vượt quá phạm vi cho phép 3.3.2 Thay đổi hệ số các ẩn không cơ bản của hàm mục tiêu Ẩn không cơ bản của hàm mục tiêu là ẩn... 0.000000 272.091858 9) 567742.187500 0.000000 10) 1284502.375000 0.000000 11) 1300000.000000 0.000000 12) 0.000000 -3 03.458252 13) 0.000000 -3 03.458252 14) 0.000000 -3 03.458252 15) 0.000000 303.458252 16) 183518.328125 0.000000 17) 0.000000 -1 076.322632 18) 0.000000 -2 16.808197 19) 0.000000 -2 16.808197 NO ITERATIONS= 1 RANGES IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED: OBJ COEFFICIENT RANGES VARIABLE COEF D11 CURRENT... vi mà trong đó các hệ số của hàm mục tiêu có thể thay đổi mà không làm thay đổi phương án tối ưu ( ẩn cơ bản trong hàm mục tiêu ) Giả sử chi phí chưng cất loại dầu thô 5 của phân xưởng 1 tăng 3 nghìn đồng/tấn Ta xét, liệu nó có làm thay đổi sản lượng dầu thô chưng cất ở phân xưởng 1 hay không Nhìn vào cột Allowable Increase ứng với D51 ta thấy 3 1467094.75 lít ( nằm... D11+D21+D31+D41+D51+D61 . 16 377 8.09 375 0 73 10 .79 8828 15 0.000000 358841.906250 16 377 8.09 375 0 16 200000.000000 183518.328125 INFINITY 17 125000.000000 10621.8105 47 60981 .78 9062 18 135000.000000 300059. 375 000 24 670 .59 179 7 17 . DCC1 76 .000000 22.832666 396.683960 DCC2 84.000000 INFINITY 21.4 877 76 DOT 0.000000 70 .581360 176 .084183 DCT 0.000000 INFINITY 67. 877 884 DCD1 0.000000 6030.9355 47 845.1696 17 DCD2 0.000000 78 73.008301. 62.86 272 4 DCC1 25 170 9.21 875 0 0.000000 DCC2 0.000000 21.4 877 66 DOT 122106. 875 000 0.000000 DCT 0.000000 67. 877 884 DCD1 39628.394531 0.000000 DCD2 570 3.851 074 0.000000 DCD3 10823.4 970 70 0.000000