Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ an toàn cho các kho hóa phẩm xúc tác tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất

Trong các nhà máy, cơ sở sản xuất công nghiệp đều tiềm ẩn mối nguy về các phản ứng không mong muốn của các hóa chất/vật liệu được sử dụng/lưu trữ trong các Nhà máy, cơ sở đó.. Trong nổ l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

- -

NGUYỄN NGỌC TRÍ

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ AN TOÀN CHO CÁC KHO HÓA PHẨM XÚC TÁC TẠI

NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học

Mã số : 8520301

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS Đặng Kim Hoàng

Phản biện 1: TS Nguyễn Thị Thanh Xuân

Phản biện 2: TS Nguyễn Đình Thống

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt

nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật Hóa học họp tại Trường Đại

học Bách khoa vào ngày 31 tháng 08 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Học liệu, ĐHĐN tại Trường Đại học Bách khoa

 Thư viện Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

Nền công nghiệp hóa chất và các hóa chất do nó tạo ra có những đóng góp vô cùng quan trọng trong sự phát triển của khoa học công nghệ nói riêng và của xã hội loài người nói chung Tuy nhiên, song song với những đóng góp cực kỳ to lớn thì đây cũng là ngành công nghiệp luôn thường trực các rủi ro tiềm ẩn về cháy, nổ Trong các nhà máy, cơ sở sản xuất công nghiệp đều tiềm ẩn mối nguy về các phản ứng không mong muốn của các hóa chất/vật liệu được sử dụng/lưu trữ trong các Nhà máy, cơ sở đó Những mối nguy này có thể gây ra thương tích, bệnh tật cho con người, thiệt hại môi trường, thiệt hại tài sản và gián đoạn việc sản xuất kinh doanh Do đó, việc quan trọng là phải hiểu đầy đủ các rủi ro của dây chuyền sản xuất, kho hóa phẩm xúc tác và thực hiện đánh giá, sắp xếp các hóa chất thích hợp để ngăn ngừa và giảm thiểu các tổn thất

Trong nổ lực nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng nằm trong chương trình tối ưu hóa trong Nhà máy để tăng sự cạnh tranh trong bối cảnh xăng dầu nhập khẩu từ các nước Đông Nam Á, Châu

Á vào Việt Nam đang trong lộ trình cắt giảm hoàn toàn đến năm

2024, bằng các giải pháp công nghệ, có khá nhiều chương trình nghiên cứu được quan tâm, trong các giải pháp nghiên cứu tối ưu hóa cho các phân xưởng công nghệ chính như RFCC, CDU, CCR thì việc tối ưu hóa quá trình tồn chứa và lưu kho tại kho hóa phẩm xúc tác của Nhà Máy Lọc Dầu Dung Quất cũng được các Lãnh đạo Nhà máy thực sự quan tâm

Vì vậy, đề tài của luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ an toàn cho các kho hóa phẩm xúc tác tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất” này nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến tính cấp thiết của Nhà máy

Thuyết minh của đồ án này được chia làm các chương như sau:

- Chương 1: Giới thiệu chung

- Chương 2: Tổng quan đề tài nghiên cứu

- Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

- Chương 4: Phân tích mối nguy và đưa ra giải pháp nâng cao

độ tin cậy cho kho hóa phẩm xúc tác tại BSR

1.2.1 Phân chia các khu vực trong nhà máy

Hình 1 4 Sơ đồ công nghệ nhà máy Lọc Hóa dầu Bình Sơn

1.2.2 Các phân xưởng được chia thành các khu vực như sau:

Bảng 1.2: Phân chia các khu vực trong nhà máy

17 – NTU : xử lý naphta của RFCC,

21 – PRU : thu hồi propylene,

Khu 3

18 – SWS: xử lý nước chua

19 – ARU : tái sinh amin

20 – CNU : trung hòa kiềm trước khi thải ra môi trường(PH = 6.5÷7.5)

22 – SRU : thu hồi lưu huỳnh

24 – LCO-HDT: xử lý diezel bằng hydro

58 – ETP : khu xử lý nước thải

Khu vực Các phân xưởng

57 – Flare: đuốc cao 115m

59 – Fire water: có 2 bể

100 – RO: tách silica

40 – Steam: - Low pressure steam(LPS): 3–6 kg/cm2

- Medium pressure steam (MPS): 14-16 kg/cm2

- High pressure steam (HPS): 40-42 kg/cm2

- High high pressure steam (HHPS): 100-105 kg/cm2

– STG: trạm điện; có 4 máy phát trong đó 3 máy phát chạy với công suất 50%,50%, 100%, máy còn lại dự phòng

32- Xử lý Condensate của các STG Condenser và dòng từ các phân xưởng công nghệ

Offsite

OMS

38 – Fuel oil

51 – Intermediate tankge: có 23 bể chứa trung gian

54 – Blending Unit: bộ phận phối trộn

55 – Flushing oil: sử dụng LGO để rửa sạch đường ống trong quá trình thu hồi dầu thô sau khi nhập dầu từ SPM

56 – Slops oil: là nơi thu gom dầu thải từ các phân xưởng sau đó dùng làm nguyên liệu cho quá trình CDU, RFCC

60 – Crude oil tankge: gồm 8 bể, mỗi bể dung tích 65000m3,

52 – Product tank farm: gồm 22 bể trong đó có: 5 bể chứa xăng, 3 bể propylene, 5 bể cầu LPG, 1 slops oil

53 – Truck loading: xuất đường bộ, chỉ xuất cho những khu vực xung quanh, mỗi xe chỉ được khoảng 12m3

81 – Jetty Topside: có 6 cầu cảng: 4 cầu cảng gần mỗi tàu chở được 1000-5000m 3 , 2 cầu cảng xa mỗi tàu chở được 15000- 30000m3

82 – SPM(single point mooring): d=12m, cao 5m (3,75m dưới mặt biển)

Khu vực Các phân xưởng

71 – Interconnecting pipleline P1  P3: có12 tuyến ống: 8 tuyến ống dẫn sản phẩm và 4 tuyến ống phụ trợ, dài 7km

72 - Interconnecting pipleline P3  Jetty: có 15 tuyến ống: 10 tuyến ống dẫn sản phẩm, 5 tuyến ống phụ trợ dẫn dầu thải và nước dằn tàu, dài 3km

PP plant - Phân xưởng trùng hợp propylene thành hạt nhựa

điện - Gồm 12 trạm điện trong Nhà máy

1.3 Các phân xưởng trong nhà máy

1.3.1 Phân xưởng Chưng cất dầu thô (Unit 011 – CDU) 1.3.2 Phân xưởng xử lý Naphtha bằng Hydro (Unit 012 – NHT)

1.3.3 Phân xưởng Reforming xúc tác (Unit 013 - CCR) 1.3.4 Phân xưởng xử lý Kerosene (Unit 014 - KTU)

1.3.5 Phân xưởng Cracking x c ác tầng sôi (Unit 015 - RFCC)

1.3.6 Phân xưởng xử lý LPG (Unit 016 - LTU)

1.3.7 Phân xưởng xử lý Naphtha (Unit 017 - NTU)

1.3.8 Phân xưởng xử lý nước chua (Unit 018 - SWS)

1.3.9 Phân xưởng á sinh Amin (Unit 019 - ARU)

1.3.10 Phân xưởng trung hòa kiềm (Unit 020 - CNU)

1.3.11 Phân xưởng thu hồi Propylene (Unit 021 - PRU)

1.3.12 Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (Unit 022 - SRU) 1.3.13 Phân xưởng Isome h (Unit 023 - ISOM)

1.3.14 Phân xưởng Xử lý LCO bằng Hydro (Unit 024 – LCO HDT)

1.3.15 Phân xưởng Dầu nhiên liệu – Unit 038

1.3.16 Khu bể chứa trung gian – Unit 051

1.3.17 Khu bể chứa sản phẩm – Unit 052

1.3.18 Trạm Xuất xe bồn – Unit 053

1.3.19 Phân xưởng pha trộn sản phẩm – Unit 054

1.3.20 Phân xưởng Dầu rửa – Unit 055

1.3.21 Phân xưởng dầu thải – Unit 056

1.3.22 Khu bể chứa dầu thô – Unit 060

1.3.23 Phao nhập dầu thô – Unit 082 (SPM)

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2.1 Đặt vấn đề:

Nhà máy lọc dầu Dung Quất là nhà máy lọc dầu đầu tiên của Việt Nam, góp phần hướng đến một tương lai bền vững của ngành công nghiệp chế biến dầu khí, đặc điểm của một nền sản xuất hiệu quả kinh tế, thân thiện với môi trường và đảm bảo trách nhiệm với xã hội Để đạt đượng điều đó, nhiệm vụ của chúng ta là phải quản lý các rủi ro vận hành ở mức thấp hợp lý phù hợp với thực tế để đảm bảo an toàn cho con người, bảo vệ môi trường và tài sản của Công ty Ngăn ngừa sự cố an toàn công nghệ đòi hỏi sự cảnh giác cao Thời gian trôi qua, việc chưa có sự cố an toàn công nghệ lớn xảy ra tại Nhà máy có thể làm nảy sinh sự tự mãn, lãng quyên đi các bài học kinh nghiệm từ sự cố thảm họa trước đây và dần quyên với sự hiện diện của các mối nguy và sai lệch so với quy trình vận hành-sản xuất

Nhiều nghiên cứu đối với sự cố về an toàn công nghệ trên thế giới đã chỉ ra rằng nguyên nhân gốc rễ của các sự cố thảm họa là do thiếu sót hoặc không tuân thủ các yêu cầu của hệ thống quản lý an toàn công nghệ hiệu quả Hệ thống quản lý an toàn công nghệ đã làm giảm rủi ro của các tai nạn lớn và cải thiện hiệu quả của nền công nghiệp toàn cầu Tại BSR, chúng ta đang áp dụng hai mươi (20) thành phần quản lý an toàn công nghệ theo hướng dẫn của tổ chức CCPS, các hình ảnh về sự cố PSM đã xảy ra tên thế giới

Vì vậy, chương trình quản lý an toàn công nghệ được áp dụng tại nhà máy lọc dầu Dung quất là một quyết định đúng đắn và kịp thời, từ lâu vấn đề an toàn công nghệ đã luôn là mối bận tâm của nhiều tổ chức trong ngành sản xuất Từ giữa năm 70, an toàn công nghệ được nhìn nhận như là một chuyên ngành kỹ thuật trong quá trình xem xét an toàn, dựa vào kinh nghiệm và năng lực của các nhân

sự tham gia xem xét, bao gồm kỹ thuật đánh giá định tính (Như HAZOP, FMEA, Checklist và What-If) và kỹ thuật phân tích định lượng như (FTA, QRA, LOPA) Năm 1984, thế giới đã chứng kiến một khoảng khắc làm thay đổi ngành công nghiệp hóa chất Khoảnh khác đó chính là sự cố rò rỉ không kiểm soát hóa chất MIC xảy ra tại một nhà máy sản xuất hóa chất ở Bhopal, Ấn độ, làm chết hơn 3,000 người và bị thương nghiêm trọng hơn 100,000 người (theo số liệu CCPS, Mỹ), nhá máy này được thiết kế đúng tiêu chuyển kỹ thuật và được trang bị nhiều lớp bảo vệ an toàn nhằm ngăn ngừa các sự cố Tuy nhiên, các lớp bảo vệ đã không được bảo dưỡng, thực tế là tại thời điểm diễn ra sự cố, chúng không hoạt động Sự cố Bhopal đã chỉ

ra rằng vấn đề quản lý mối nguy và rủi ro cũng quan trọng như khía cạnh kỹ thuật của an toàn công nghệ Sự cố Bhopal dẫn đến sự thành lập của Trung tâm an toàn công nghệ hóa chất (CCPS) vào năm 1985

với 20 thành phần an toàn công nghệ được mô tả tổng thể và áp dụng tại BSR

Hình 2.3: Tổng quan về an toàn công nghệ

Hình 2.10: Mô hình mô tả các nhân tố PSM áp dụng tại BSR

 Nhóm 1: Tham gia vào quá trình an toàn công nghệ

 Nhóm 2: Hiểu về rủi ro và mối nguy

 Nhóm 3: Quản lý mối nguy

 Nhóm 4: Đào tạo từ kinh nghiệm đã tải qua

2.2.1 Mô tả h mươ nhân ố của hệ thống PSM áp dụng trong Nhà máy Các đặc đ ểm chính của công nghệ

2.2.2 Văn h n oàn công nghệ

2.2.3 Sự tuân thủ các tiêu chuẩn:

2.2.4 Đánh g á năng lực về An toàn công nghệ:

2.2.5 Sự h m g vào chương rình n oàn công nghệ của mọi CBCNV:

2.2.6 Thông tin cho các bên liên quan và những người dân nằm trong phạm vi an toàn củ Nhà máy cũng h m g chương trình an toàn công nghệ:

2.2.7 Thông tin về an toàn công nghệ:

2.2.8 Nhận diện mố nguy và đánh g á rủi ro:

2.2.9 Hướng dẫn và quản lý công việc được an toàn:

2.2.10 Sự toàn vẹn cơ khí và độ tin cậy cho tài sản:

2.2.20 Kiểm r công rường:

2.2.21 Nâng cấp và cải tiến quy trình:

2.3 Lịch sử các sự cố trên Thế giới và nhiệm vụ tại BSR:

2.3.1 Lịch sử và nguyên nhân các sự cố trên thế giới

Một trong những nguyên nhân khiến cho việc nhận diện mối nguy chưa chính xác có thể là do không có phương pháp xác định khả năng tương thích hóa học nào là hoàn hảo Lý do cho điều này rất đa dạng, bao gồm nhưng không giới hạn các trường hợp sau:

- Nhiều HPXT có nhiều hơn một nhóm phản ứng hoặc còn có thêm các mối nguy đặc biệt khác nữa Điều này có thể dẫn đến nhầm lẫn khi xác định nhóm phản ứng nào phù hợp với HPXT được đề cập Ví dụ: Axít nitric vừa là axit vừa là một chất oxy hóa, v.v ;

- Nhóm phản ứng quan trọng nhất có thể thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố như số lượng vật liệu và các HPXT khác trong cùng khu vực lưu trữ;

- Không phải tất cả các hóa chất trong một nhóm phản ứng nhất định đều tương thích Ví dụ, natri dichloroisocyanurate và calcium hypochlorite là cả hai chất oxy hóa và thuộc cùng một nhóm hóa học, nhưng sự pha trộn của hai loại vật liệu này có thể dẫn đến

sự hình thành nitrogen trichloride, một chất dễ cháy nổ nguy hiểm

- Việc tuân thủ chặt chẽ đối với một chương trình phân loại thường dẫn đến thực hành công việc không hiệu quả Một ví dụ là cấm lưu trữ axit và bazơ cùng nhau Trong khi đây là một điều tốt, ví

dụ khi sử dụng các giải pháp pha loãng, như trong nguyên tử tiêu chuẩn hấp thụ được tạo thành trong cả axit nitric loãng và pha loãng amoni hydroxit Rõ ràng, trộn các dung dịch axit và bazơ này sẽ không gây ra phản ứng nguy hiểm, như vậy nếu không phân biệt mà bắt buộc người lao động lưu trữ các hóa chất này một cách riêng biệt

là không cần thiết và lãng phí diện tích kho chứa

- Việc sử dụng các tác nhân chữa cháy không phù hợp khiến cho mức độ thảm họa của sự cố trở nên tồi tệ hơn điển hình là sự cố

ở Thiên Tân, Trung Quốc năm 2015

- Ngoài ra, việc nhận diện mối nguy, thiết kế hay vận hành chưa tốt, xây dựng tình huống khẩn cấp chưa đúng cũng dẫn đến những thảm họa về cháy nổ hóa chất, ví dụ như sự cố tự kích nổ của các chất oxy hóa hữu cơ ở nồng độ cao (khi mất nguồn điện làm mát

do cơn Bão Harvey gây ra) tại nhà máy sản xuất Arkenma Inc, Bang Texas của Mỹ vào ngày 31/8/2017 vừa qua

2.3.2 Nhiệm vụ cấp thiết tại BSR:

Nhà máy lọc dầu Dung Quất có tầm ảnh hưởng quan trọng rất lớn đối với việc đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia, cung cấp ra thị trường trong nước hơn 30% thị phần xăng dầu nội địa Nhà máy được xây dựng có quy mô lớn và tính phức tạp về công nghệ rất cao,

số lượng HPXT sử dụng tại nhà máy lọc dầu Dung Quất là rất lớn và tăng dần theo thời gian để đa dạng hóa sản phẩm, tối ưu hóa để tiết giảm chi phí, tìm kiếm nguồn dầu thô thay thế hay các loại HPXT cần sử dụng phù hợp để cho ra các sản phẩn mới theo nhu cầu của thị trường Theo đó, số lượng HPXT được sử dụng trong nhà máy hiện nay tăng lên đến 179 loại tại kho P1 và 33 loại tại kho PP, có nguồn gốc xuất xứ và nhà sản xuất đa dạng, khác nhau về tính chất vật lý, hóa học, độ tương thích, khối lượng và chủng loại lưu kho cũng như

để sử dụng tại các phân xưởng, v.v do vậy đòi hỏi công tác phân loại, sắp xếp, bảo quản, phân phối các loại HPXT này phải được chú trọng và quản lý khoa học ở mức độ cao nhất để có thể đảm bảo nhà máy vận hành an toàn, ổn định, liên tục và hiệu quả Việc nhận dạng mối nguy và bố trí các loại HPXT tại các kho hay các vị trí tạm tại các phân xưởng phù hợp với thiết kế hiện tại trên cơ sở xem xét đến: (i) quy hoạch và sắp xếp các hóa chất vào các phòng theo tính tương

thích nhằm loại bỏ các phản ứng dây chuyền gây cháy nổ, các phản ứng tiêu cực, nguy hại; (ii) sắp xếp hóa chất phù hợp với diện tích kho, khối lượng an toàn, khoảng cách phù hợp với hệ thống chữa cháy, môi chất chữa cháy được trang bị cho các phòng lưu kho hóa chất; (iii) xác định mức độ mối nguy tăng theo khối lượng các hóa chất lưu kho để có các giải pháp tối ưu công tác mua sắm tiêu thụ để giảm khối lượng lưu kho, tối ưu định mức lưu kho; (iv) khả năng hỗ trợ cho các giải pháp bảo quản, đóng gói và vận hành kho an toàn, tiết kiệm, tối ưu, và (v) xây dựng các kịch bản ứng cứu tình huống khẩn cấp trong mùa mưa bão, trong điều kiện xảy ra các sự số không mong muốn dẫn đến sự cố dây chuyền gây cháy nỗ hóa chất thảm họa tại kho cũng như tại các phân xưởng

Ngoài ra, với sự cạnh tranh về giá bán ngày càng khắc nghiệt khi nhà máy lọc hóa dầu Nghi Sơn đã đi vào vận hành thương, việc thử nghiệm các loại HPXT mới nhằm tối ưu hóa vận hành cũng như các nhà cung cấp ngừng sản xuất loại HPXT cũ và đưa vào sử dụng các phiên bản HPXT mới tối ưu hơn và/hoặc đáp ứng với các tiêu chuẩn về an toàn và môi trường, v.v cho nên số lượng và giá trị lưu kho HPXT từ năm 2012 đến 2018 có xu hướng tăng không ngừng, tuy nhiên hệ thống quản lý không đủ thông tin và chưa có bổ sung các phân tích mối nguy kịp thời để kiểm soát và hạn chế sự gia tăng

về số lượng lưu kho cũng như rủi ro sẽ tăng cao hơn nhiều do HPXT lưu kho vượt mức tối đa cho phép theo khuyến cáo của chuyên gia dựa theo tiêu chuẩn CCPS Mặt khác, đỉnh điểm từ cuối năm 2014 đến cuối năm 2018 giá trị lưu kho vật tư của BSR khoảng 150 triệu USD đang ở mức khá cao so với mức thông lệ trung bình của thế giới nhưng BSR vẫn phải đối mặt với các nguy cơ dừng máy do thiếu các HXPT cần thiết phục vụ công tác vận hành nhà máy Mục tiêu của BSR trong thời gian này 2018 trở về sau là phải tối ưu trong quá