Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng khí cá voi xanh làm nhiên liệu cho các lò đốt lò hơi của nhà máy lọc dầu dung quất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ HỒNG NGUYÊN NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG KHÍ CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU CHO CÁC LÒ ĐỐT, LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HỒNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG

SỬ DỤNG KHÍ CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU CHO CÁC LÒ ĐỐT, LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU

DUNG QUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng, năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HỒNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG

SỬ DỤNG KHÍ CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU CHO CÁC LÒ ĐỐT, LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU

Như chúng ta đều biết, sự tập trung, cố gắng và độc lập nghiên cứu luôn là yêu cầu quan trọng khi thực hiện luận văn thạc sĩ Bản thân tôi cũng đã rất nghiêm túc và

cố gắng trong học tập theo chương trình đào tạo cao học và sau đó là quá trình nghiên cứu để thực hiện luận văn này Trong thời gian qua, tôi luôn nhận được những sự hỗ trợ, góp ý, giúp đỡ rất nhiệt tình và nhân đây tôi xin chân thành gửi lời tri ân đến những người bênh cạnh tôi, những người luôn sát cánh với tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu luận văn này

Lời cảm ơn trân trọng đầu tiên tôi muốn gửi đến PGS TS Nguyễn Đình Lâm, người đã luôn rất tận tình dìu dắt và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Sự chỉ bảo và định hướng của Thầy đã giúp tôi thêm vững vàng và tự tin hơn trong việc nghiên cứu những điều mới và giải quyết các vấn đề một cách khoa học

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Bộ phận sau Đại học, Phòng đào tạo, Phòng Khảo thí của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng và Đại Học Phạm Văn Đồng đã luôn tạo điều kiện cho chúng tôi được học tập và thực hiện luận văn một cách thuận lợi

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã dạy dỗ, truyền đạt, hướng dẫn chúng tôi những kiến thức mới, cách thức đào sâu khám phá, phương pháp tiếp cận mới đối với chuyên ngành chúng tôi đã lựa chọn

Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể lớp CH35.KHH.QNg đã cùng tôi trải qua những tháng ngày miệt mài học tập, cùng chia sẻ những niềm vui nỗi buồn, những khó khăn để hoàn thành khóa học và luận văn này

Tôi xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên, tạo điều kiện để tôi có thể tham gia khóa học và hoàn tất luận văn

Tôi cam đoan đề tài” Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng khí Cá Voi Xanh làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của nhà máy lọc dầu Dung Quất” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lê Hồng Nguyên

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG KHÍ CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU

CHO CÁC LÒ ĐỐT, LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

Học viên: Lê Hồng Nguyên Chuyên ngành: Công nghệ hóa học

Mã số: 8520301 Khóa: KHH.K35.QNg, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt – Mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX) nằm ngoài khơi các tỉnh Quảng Nam/Đà Nẵng –

Việt Nam, dự án khai tác với sự hợp tác giữa PetroVietnam và Tập đoàn Exxon Mobil Theo số liệu cung cấp, mỏ CVX có trữ lượng thu hồi được đánh giá sơ bộ khoảng 10÷17 Tcf (280÷450 tỷ m3), dự kiến bắt đầu đưa vào khai thác từ năm 2023 với sản lượng trung bình giai đoạn đầu khoảng 4 tỷ m 3 /năm sau đó tăng lên đến hơn 8 tỷ m 3 /năm Khí CVX là nguồn khí chua và khô, chứa khoảng 60 %tt Hydrocarbon, 30 %tt CO 2 , 10 %tt N 2 , 2.100÷2.800 ppmtt H 2 S và rất ít C2 (<2 %tt) Sau khi qua nhà máy xử lý và tách loại CO 2 , hàm lượng CO 2 trong khí CVX giảm xuống còn 1%tt Đây là nguồn khí tiềm năng để sử dụng làm nhiên liệu cho các thiết bị đốt Dự án nâng cấp mở rộng (NCMR) nhà máy lọc dầu (NMLD) Dung Quất đã và đang triển khai, dự kiến sẽ vận hành vào 2021-2022 Việc xem xét khả năng sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD Dung Quất sau NCMR, trong đó tập trung vào các thiết bị có tiêu thụ nhiên liệu lớn nhất là lò đốt, lò hơi dần thay thế cho dầu đốt là một hướng đi chiến lược nhằm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu, linh hoạt hơn trong vận hành, giảm phát thải khí ô nhiễm và gia tăng hiệu quả kinh tế cho Nhà máy

Từ khóa – Khí Cá Voi Xanh; Dự án NCMR; NMLD Dung Quất; lò đốt; lò hơi

RESEARCH AND EVALUATE THE FEASIBILITY TO USE BLUE WHALE GAS

AS FUEL FOR THE FURNACES AND BOILERS OF DUNG QUAT OIL

REFINERY Abstract - Blue Whale Gas Mine (BWG) is located off the Quang Nam/Da Nang, Vietnam

The project launched in cooperation between PetroVietnam and Exxon Mobil Group According

to the information, BWG has a large reserve, preliminarily evaluated at about 10 ÷ 17 Tcf (280 ÷

450 billion m3) The BWG project is expected to start operation from 2023 with the average output in the first phase about 4 billion m3/year then increased to more than 8 billion m3/year BWG is a sour and dry gas source, contains about 60%vol of Hydrocarbon, 30%vol of CO 2 , 10%vol of N 2 , 2,100 ÷ 2,800 ppmv H 2 S and a little composition of C2 (<2% vol) After going through the CO 2 treating plant , the CO 2 content in BWG decreased to 1% vol This is a potential gas source to use as fuel for industrial combustion equipments The expansion project

of Dung Quat oil refinery (DQRE) has been implemented and is expected to be operational by 2021-2022 It is really necessary to consider the possibility of integrating BWG as repalcing fuel gas for fuel oil in the refinery after expansion project, especially the largest fuel consumption equipments such as boilers and furnaces The benefits of the solution are more flexible in operation, diversificating the fuel, reducing pollutant emissions and increasing the economic efficiency for the refinery

Key words – Blue Whale Gas; DQRE; Dung Quat oil refinery; Furnace, Boiler

LỜI CÁM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

M ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

3 Đối tượng nghiên cứu 3

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

5 Phương pháp luận thực hiện 3

6 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 - T NG QUAN 5

1.1 Tổng quan về nguồn khí Cá Voi Xanh (CVX) 5

1.1.1 Kịch bản khai thác và sản lượng 5

1.1.2 Tính chất khí CVX 6

1.1.3 Một số hạng mục và tiến độ dự kiến của dự án CVX 7

1.2 Tổng quan về NMLD Dung Quất 8

1.2.1 Nguyên liệu 8

1.2.2 Sản phẩm 9

1.2.3 Công nghệ 9

1.3 Tổng quan về dự án NCMR NMLD Dung Quất 11

1.3.1 Nguyên liệu 11

1.3.2 Sản phẩm 11

1.3.3 Công nghệ 12

1.4 Tổng quan và lựa chọn sơ bộ công nghệ xử lý CO2 15

1.4.1 Công nghệ màng 15

1.4.2 Công nghệ amine 17

1.4.3 Đề xuất sơ bộ công nghệ 18

1.4.4 Mô tả công nghệ lọc màng áp dụng để tách loại CO2 của khí CVX 19

1.4.5 Kết luận phương án xử lý khí CO2 20

NMLD DUNG QUẤT VÀ KẾ HOẠCH NCMR NMLD DUNG QUẤT 21

2.1 Thông tin và số liệu của các phân xưởng và hệ thống thiết bị của NMLD Dung Quất có liên quan đến phạm vi nghiên cứu 21

2.1.1 Nguồn cấp Hydro của Nhà máy 21

2.1.2 Hệ thống cung cấp khí đốt và dầu đốt 21

2.1.3 Thiết bị sử dụng khí nhiên liệu khí đốt và dầu đốt 24

2.2 Thông tin, số liệu của một số phân xưởng, hệ thống mới sau NCMR có liên quan đến nội dung nghiên cứu 25

2.2.1 Phân xưởng sản xuất Hydro (HGU) 25

2.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí, dầu đốt và cân bằng nhiên liệu 28

CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG CÁC THIẾT BỊ LÒ ĐỐT, LÒ HƠI ĐIỂN HÌNH 36

3.1 Mô tả sơ bộ về các lò đốt, lò hơi phụ trợ của NMLD Dung Quất 36

3.1.1 Lò đốt H-1101 của phân xưởng CDU 36

3.1.2 Lò đốt H-1201 của phân xưởng NHT 36

3.1.3 Lò đốt H-1202 của phân xưởng NHT 36

3.1.4 Các lò đốt H-1301/02/03/04 của phân xưởng CCR 37

3.1.5 Lò đốt H-2401 phân xưởng LCO-HDT 37

3.1.6 Hệ thống lò hơi thuộc phân xưởng điện hơi (U040) 37

3.2 Tính toán cân bằng nhiệt và hiệu suất của lò đốt, lò hơi 38

3.2.1 Tính toán nhiệt trị thấp của hỗn hợp nhiên liệu [7] 39

3.2.2 Tính toán lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kg hỗn hợp nhiên liệu 39

3.2.3 Tính toán lượng không khí thừa và hàm ẩm không khí 39

3.2.4 Tính toán nhiệt thất thoát theo dòng khói thải 40

3.2.5 Tính toán nhiệt do các cấu tử mang vào lò 42

3.2.6 Nhiệt mất mát ở khu vực bức xạ 42

3.2.7 Hiệu suất lò 43

3.3 Các phần mềm sử dụng để mô phỏng, tính toán 43

3.3.1 Phần mềm Pro/II 43

3.3.2 Phần mềm Dynsim 44

3.3.3 Phần mềm Aspen Exchanger Design and Rating (EDR) 45

CHƯƠNG 4 - PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VIỆC SỬ DỤNG KHÍ CVX TÍCH HỢP LÀM NHIÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 46

4.1 Phương pháp đánh giá 46

4.1.1 Đánh giá dựa theo nhiệt trị và chỉ số Wobbe Index (WI) 46

4.2 Phân tích, đánh giá, lựa chọn các phương án nhiên liệu phù hợp khi sử dụng

nguồn khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD Dung Quất sau NCMR 48

4.2.1 Phân tích, đánh giá phương án nhiên liệu theo nhiệt trị và chỉ số Wobbe Index 49

4.2.2 Tính toán định hướng phối trộn khí CVX với khí FG-NCMR theo chỉ số Wobbe Index 50

4.3 Tính toán kiểm tra lò hơi A-4001A/B/C/D (U040) và lò đốt H-1201 theo phương án phối trộn khí CVX-CTU vào mạng khí FG-NCMR 51

4.3.1 Thành phần khí nhiên liệu phối trộn khí CVX-CTU vào hệ thống khí khí đốt FG-NCMR (U037) 51

4.3.2 Tính toán, kiểm tra lò hơi A-4001A và lò đốt H-1201 hiện hữu khi sử dụng nhiên liệu khí Mixed Gas 55

4.4 Tính toán hiệu suất nhiệt của lò đốt, lò hơi hiện hữu khi sử dụng nhiên liệu khí Mixed gas 56

4.4.1 Tính toán hiệu suất nhiệt các lò đốt 56

4.4.2 Tính toán hiệu suất nhiệt lò hơi A-4001A 57

4.5 Phương án kỹ thuật công nghệ tích hợp khí CVX-CTU vào hệ thống khí nhiên liệu của NMLD sau khi nâng cấp mở rộng 57

4.6 Đánh giá hiệu quả kinh tế việc sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD Dung Quất sau NCMR 57

4.7 Lợi ích về mặt môi trường 59

4.8 Kết luận 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO Đ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

Từ viết tắt Tên đầy đủ

AACE Association for the Advancement of Cost Engineering

ARU Phân xưởng thu hồi Amine (Amine Recovery Unit)

BC-MD Trường hợp cơ sở ở chế độ chạy tối đa dầu Diesel

BC-MG Trường hợp cơ sở ở chế độ chạy tối đa Gasoline

BFW Nước cấp lò hơi (Boiler Feed Water)

BSR Công ty Cổ phần Lọc Hóa dầu Bình Sơn

CCR Reforming xúc tác liên tục (Continuous Catalytic Reforming) CDU Phân xưởng chưng cất dầu thô (Crude Distillation Unit)

CVX-GTP Khí Cá Voi Xanh sau khi xử lý tại GTP (30% CO2)

CVX-CTU Khí Cá Voi Xanh sau khi xử lý tại CTU (1% CO2)

DHDT Diesel Hydrotreating Unit

FEED Front-End Engineering Design

FG-NCMR Khí nhiên liệu của NMLD sau NCMR

GHDT Gasoline Hydrotreating Unit

GTP Nhà máy xử lý khí (Gas Treating Plant)

HGU Phân xưởng sản xuất Hydro (Hydrogen Generation Unit) HHP Siêu áp (High High Pressure)

KBPSD Ngàn thùng trên ngày

KL Khối lượng

KTU Phân xưởng xử lý Kerosene (Kerosene Treating Unit)

LPG Khí hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas)

LTU Phân xưởng xử lý LPG (LPG Treating Unit)

MCR Công suất hoạt động liên tục lớn nhất (Maximum continuous rating)

MMSCFD Triệu feet khối trên ngày

PRU Phân xưởng thu hồi Propylene (Propylene Recovery Unit)

PSC Production Sharing Contract

PVN Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam

RFCC Residual Fluid Catalytic Cracking

SRU Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (Sulfur Recovery Unit)

U015 Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi

VDU Phân xưởng chưng cất chân không (Vacuum Distillation Unit) Vendor Nhà cung cấp thiết bị

Số hiệu

1.7 Quy mô công suất các phân xưởng công nghệ bổ sung mới 141.8 Quy mô công suất các phân xưởng hiện hữu sau khi nâng cấp 141.9 Các thông số cơ bản của nhà máy xử lý CO2 (CTU) 151.10 So sánh các thông số của công nghệ màng và công nghệ Amine

2.1 Thành phần dòng Hydro ở chế độ hoạt động bình thường của

2.2 Tính chất của các nhiên liệu khí theo thiết kế của NMLD 232.3 Tính chất của dầu đốt điển hình của NMLD Dung Quất 242.4 Thiết bị hiện hữu sử dụng nguồn nhiên liệu FG và FO 25

2.5 Tiêu hao nguyên vật liệu và phụ trợ để sản xuất 1 tấn Hydro từ

2.6 Tính chất khí CVX đã xử lý làm nguyên liệu cho HGU theo đề

xuất của AFW 27

2.8 Thiết bị, hệ thống sử dụng nguồn nhiên liệu FG và FO 31

2.10 Tính chất dòng FO theo thiết kế và tính toán sau NCMR 34

3.1 So sánh hai phương pháp Input/Output và API 560 384.1 Kinh nghiệm thay đổi nhiên liệu khí theo chỉ số WI trên thế

bảng

4.3 Ước tính lượng khí CVX có khả năng được sử dụng làm nhiên

4.4 Chỉ số WI theo các tỉ lệ trộn khí CVX-GTP vào FG-NCMR 514.5 Tính toán các thông số cân bằng nhiệt và khối lượng khi pha

4.6 Thành phần khí nhiên liệu (Mixed Gas) sau khi trộn

4.7 Kết quả tính hiệt suất nhiệt của lò đốt khi sử dụng nhiên liệu

khí Mixed Gas so với thông số thiết kế ban đầu 564.8 Ước tính sơ bộ hiệu quả sử dụng khí CVX làm nhiên liệu thay

4.9 So sánh một số chỉ tiêu trong thành phần khói thải của một số

lò sử dụng nhiên liệu dầu FO và nhiên liệu khí FG sau NCMR 59

Số hiệu

1.7 Sơ đồ màng tách hai giai đoạn để tách loại CO2 của khí CVX 192.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống cung cấp khí U037 hiện hữu của

2.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống cung cấp dầu đốt U038 hiện hữu của

2.4 Sơ đồ cung cấp khí nhiên liệu cho NMLD sau NCMR 303.1 Enthalpy của hơi nước, CO2, CO và SO2 theo nhiệt độ 413.2 Enthalpy của N2, không khí và O2 theo nhiệt độ 41

3.4 Giao diện của phần mềm EDR khi mô phỏng lò đốt 45

M ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngành dầu khí Việt Nam đã mở ra một giai đoạn mới trong công nghiệp khai thác và chế biến khí thiên nhiên với sự tham dò và phát hiện ra mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX) ngoài khơi vùng biển Quảng Nam/Đà Nẵng Dự án khí CVX có sự hợp tác giữa PVN và Tập đoàn Exxon Mobil Theo số liệu cung cấp, mỏ CVX có trữ lượng thu hồi được đánh giá sơ bộ khoảng 10÷17 Tcf (280÷450 tỷ m3), dự kiến bắt đầu đưa vào khai thác từ năm 2023 với sản lượng trung bình giai đoạn đầu khoảng 4 tỷ m3/năm sau

đó tăng lên đến hơn 8 tỷ m3/năm Khí CVX là nguồn khí chua và khô, chứa khoảng 60

%tt Hydrocarbon, 30 %tt CO2, 10 %tt N2, 2.100÷2.800 ppmtt H2S và rất ít C2 (<2 %tt) Khí CVX được định hướng tách nước ngoài giàn trước khi đưa vào bờ Giàn tách nước

có khả năng mở rộng để kết nối với các giếng khoan khai thác thêm ở giai đoạn sau Khí khô (sau khi được tách nước) sẽ được dẫn vào bờ bằng đường ống thép carbon chuyên dụng và được xử lý tại Nhà máy xử lý khí (GPP) nhằm tách condensate và giảm H2S về dưới nồng độ cho phép (30 ppmtt) Nhà máy xử lý khí GPP được xây dựng sao cho có khả năng mở rộng phù hợp với phương án phát triển mỏ sau này Phương án xử lý H2S tại GPP dự kiến là phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi vật

lý Công nghệ Selexol của nhà bản quyền UOP được định hướng lựa chọn để tách loại chọn lọc H2S về 30 ppmv, trong khi thành phần CO2 gần như không đổi (khoảng 30%) Khí CVX sau khi xử lý tại GPP được cung cấp cho các nhà máy điện và các hộ tiêu thụ khác

Với công nghệ tách CO2 như hiện nay vẫn có thể cho phép loại CO2 về mức khoảng 1%mol trong khí nhiên liệu CVX Qua đó góp phần nâng cao nhiệt trị và chất lượng nhiên liệu Cho đến thời điểm này, mỏ khí CVX được đánh giá là có trữ lượng vào loại lớn nhất Việt Nam, do đó việc sử dụng có hiệu quả nguồn khí CVX là vấn đề cấp thiết đã được đặt ra ngay từ đầu Định hướng sử dụng khí CVX để sản xuất điện được triển khai ngay trong giai đoạn đầu của dự án.Theo chủ trương của các Bộ ngành liên quan thì sản lượng khí dành cho mục đích ngoài việc cung ứng cho sản xuất điện

là 1,7 tỷ m3 khí CVX/năm từ năm 2023 – 2035 và có thể cao hơn sau 2035

Khí CVX được đánh giá là khí có trữ lượng khá lớn, với một số tính chất đặc trưng như: nhiều CO2, ít C2,…Ngoài ra, vị trí của mỏ khí CVX là ngoài khơi tỉnh Quảng Nam/Đà Nẵng, thuộc Miền Trung Việt Nam Điểm tiếp bờ dự kiến của đường ống dẫn khí là ở huyện Núi Thành tỉnh Quảng Nam Địa điểm này rất gần với khu kinh

tế (KKT) Chu Lai và KKT Dung Quất, đặc biệt là gần với Nhà máy lọc dầu (NMLD) Dung Quất Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá phương án sử dụng nguồn khí này đối

với NMLD là vấn đề cần phải xem xét

Nhà máy lọc dầu Dung Quất được bắt đầu xây dựng vào năm 2005 và đưa vào vận hành vào năm 2009 Đây là NMLD đầu tiên của Việt Nam được Chính phủ giao cho Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam triển khai xây dựng tại KKT Dung Quất, thuộc 2 xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi với công suất thiết kế 6,5 triệu tấn dầu thô/năm (tương đương 148.000 thùng/ngày) và nguyên liệu là 100% dầu thô Bạch Hổ hoặc hỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu thô Dubai PVN và BSR đã và đang triển khai dự án Nâng cấp mở rộng (NCMR) NMLD Dung Quất nhằm nâng cao công suất (từ 148.000 thùng/ngày lên 192.000 thùng/ngày),

đa dạng hóa sản phẩm và bên cạnh đó còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn tương đương Euro 5 với việc bổ sung thêm một số phân xưởng cần thiết, đặc biệt là các phân xưởng xử lý bằng Hydro Việc bổ sung các phân xưởng mới sẽ làm gia tăng nhu cầu về nhiên liệu đốt cũng như nhu cầu Hydro của Nhà máy Trong thiết kế của dự án NCMR NMLD Dung Quất có bổ sung thêm phân xưởng HGU (Hydrogen Generation Unit) để sản xuất Hydro có thể sử dụng nguyên liệu từ LPG/Naphtha/khí CVX đã qua xử lý tách CO2 Nhiên liệu sử dụng trong vận hành bình thường của Nhà máy là dầu đốt (FO) và khí đốt nhiên liệu (FG) Trong đó khí đốt FG chỉ sử dụng nội

bộ trong Nhà máy Dầu đốt FO vừa sử dụng làm nhiên liệu nội bộ và vừa là sản phẩm

có thể xuất bán ra thị trường Các thiết bị tiêu thụ lượng lớn nhiên liệu FG và FO trong nhà máy là các lò đốt, lò hơi

Theo số liệu dự báo, đến năm 2025, cán cân cung cầu đối FO vẫn trong tình trạng thiếu hụt Do đó, sản phẩm FO của dự án hoàn toàn có thể tiêu thụ trong nước để đáp ứng nhu cầu nội địa và vẫn có thể xuất khẩu Việc bán nhiên liệu FO ở thị trường trong nước sẽ được hoàn thuế giá trị gia tăng căn cứ tỉ lệ dầu thô nguyên liệu nội địa được sử dụng

Như vậy nếu xem xét phương án sử dụng nguồn khí CVX để làm nhiên liệu bổ sung/thay thế cho FO trong Nhà máy là vấn đề rất đáng để xem xét áp dụng với một số nguyên nhân sau :

 Sử dụng nhiên liệu khí đốt sẽ giảm bớt chi phí phải trả cho thuế môi trường;

 Với cơ chế giá khí hợp lý, khi sử dụng khí CVX thay cho FO, xem xét kết hợp với việc sử dụng khí CVX vào mục đích làm nguyên liệu cho phân xưởng HGU (sản xuất Hydro) thay thế cho LPG/Light Naphtha và sử dụng khí CVX thay thế cho Ethylene trong FG để tách lấy Ethylene làm nguyên liệu hóa dầu thì có thể cho hiệu quả kinh tế khả quan;

 Có thể đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cho Nhà máy và tăng độ linh động trong vận hành Đặc biệt khi hệ thống FG, FO của Nhà máy có vấn đề hoặc Nhà máy

không đủ nguồn nhiên liệu do có sự cố hoặc như cầu nhiên liệu tăng thêm;

 Việc sử dụng khí CVX làm nhiên liệu thay thế cho dầu đốt sẽ cải thiện các chỉ

số đánh giá về phát thải cho Nhà máy Đặc biệt trong trường hợp khi Nhà máy

sử dụng nguyên liệu dầu thô có hàm lượng lưu huỳnh cao sẽ kéo theo lưu huỳnh trong dầu FO cũng sẽ tăng lên điều này dẫn tới việc phát thải SOx lớn và không đạt tiêu chuẩn môi trường nếu không có biện pháp tiền xử lý trước khi phát thải Những phân tích trên đây đã thể hiện được tính cần thiết và cũng chính là cơ sở để

đề xuất đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng khí Cá Voi Xanh làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của NMLD Dung Quất”

Việc tích hợp khí CVX vào NMLD Dung Quất sau NCMR có thể sử dụng với nhiều mục đích: làm nhiên liệu, làm nguyên liệu cho HGU,…Trong phạm vi công việc, đề tài sẽ chủ yếu tập trung vào vấn đề đánh giá về mặt kỹ thuật khi sử dụng khí

CVX làm nhiên liệu cung cấp cho các lò đốt, lò hơi điển hình của NMLD Dung Quất

2 M c tiêu nghiên cứu

 Xem xét sự phù hợp và những ảnh hưởng về vấn đề kỹ thuật khi sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của NMLD Dung Quất;

 Từ kết quả tính toán, đưa ra những nhận định về phương án sử dụng khí CVX

để thay thế cho dầu đốt FO làm nhiên liệu nội bộ;

 Đánh giá về vấn đề kinh tế và môi trường khi sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của NMLD Dung Quất

3 Đối tượng nghiên cứu

 Dòng khí CVX và các lò đốt, lò hơi điển hình của NMLD Dung Quất;

 Công cụ sử dụng: Các mô hình tính toán, phần mềm mô phỏng chuyên dụng

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các phương án tích hợp nguồn khí CVX vào NMLD Dung Quất;

 Làm cơ sở cho việc đánh giá sự phù hợp về mặt thiết kế và vận hành các lò đốt,

lò hơi của NMLD Dung Quất khi sử dụng khí CVX làm nhiên liệu Qua đó có thể sử dụng vào việc xem xét có cần/không cần cải hoán thiết bị, hoặc sử dụng nhiên liệu như thế nào cho phù hợp khi bổ sung từ nguồn khí CVX;

 Làm cơ sở cho việc xem xét thay đổi cơ cấu nhiên liệu nội bộ giữa FO và FG khi có nguồn khí CVX

5 Phương pháp luận thực hiện

Phương pháp nghiên cứu được hệ thống như trong hình sau

Sơ đồ phương pháp luận thực hiện đề tài

6 Cấu trúc của luận văn

Căn cứ các kết quả cần đạt được như được đưa ra trên sơ đồ phương pháp luận, nội dung luận văn sẽ được phân bổ vào các chương chính như sau:

1 CHƯƠNG 1 - T NG QUAN

1.1 Tổng quan về nguồn khí Cá Voi Xanh (CVX)

Mỏ khí CVX nằm trong lô 118 ở ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam khu vực Quảng Nam–Đà Nẵng, cách bờ khoảng 85 km như được mô tả trên Hình I.1 Khu vực này được khoan tìm kiếm dầu khí từ những năm 1980 bởi BP và Staoil Năm 1991, BP

có phát hiện khí ở giếng CVX-1X nhưng hàm lượng CO2 lên đến 76 %tt Năm 2009,

BP đã chuyển cho ExxonMobil qua hợp đồng PSC và đến 2012 kết quả khoan hai giếng CVX-2X và CVX-3X như sau:

 118–CVX–2X khoan vào ngày 25/7–18/10 năm 2011 phát hiện có khí, với GWC (gas ater contact) nằm ở độ sâu thực là -1.577 m;

 118–CVX–3X khoan vào ngày 8/5–11/7 năm 2012 xác nhận có khí ở giếng 2X với GWC (gas ater contact) nằm ở độ sâu thực là -1.576,5 m

Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, 2016 ình 1.1 V trí m khí Cá Voi Xanh

1.1.1 Kịch n h i thác à n lư ng

Sản lượng khí CVX được xem xét trên phương án cơ sở đã được Bộ Công Thương phê duyệt tại QĐ 460/QĐ-BCT ngày 07/09/2016 [1] Phương án này cho công

suất dòng khí thô theo ngày là 737 MMSCFD (xấp xỉ 7,2 tỷ m3

khí thô/năm) dự kiến vào năm 2023 Sau đó nâng lên 900 MMSCFD (xấp xỉ 8,8 tỷ m3

khí thô/năm) trong giai đoạn 2025-2030

Theo Công văn số 5031/DKVN-CBDK của Tập đoàn Dầu khí Việt Nam về việc

“Tích hợp khí CVX vào Dự án NCMR của NMLD Dung Quất”, sản lượng khí CVX

dự kiến dành cho hóa dầu được chia làm hai kịch bản cụ thể trong Bảng 1.1 Thời gian cấp khí cho hóa dầu dự kiến vào năm 2025

Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, REV A, 2015

Khí CVX được định hướng tách nước ngoài giàn, trước khi đưa vào bờ Khí khô (sau khi được tách nước) sẽ được dẫn vào bờ bằng đường ống thép carbon chuyên dụng đến nhà máy xử lý khí (GTP – Gas Treating Plant) Tại GTP, khí CVX sẽ được

tách condensate và làm giảm H2S về dưới nồng độ 24÷50 ppmtt GTP được xây dựng với khả năng mở rộng phù hợp với phương án phát triển mỏ cho giai đoạn sau Phương

án xử lý H2S tại GTP dự kiến là phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi vật lý Công nghệ Selexol của nhà bản quyền UOP được định hướng lựa chọn để tách loại chọn lọc

H2S về 24÷50 ppmtt, trong khi thành phần CO2 gần như không đổi (khoảng 30%mol) Khí CVX sau khi xử lý tại GTP được cung cấp cho các nhà máy điện và các hộ tiêu thụ khác Thành phần chi tiết của khí CVX sau khi xử lý tại GTP (CVX-GTP) được thể hiện trong Bảng 1.3

Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, REV C, 2016

1.1.3 Một số hạng mục và tiến độ dự kiến của dự án CVX

Đến năm 2019, dự án CVX đang tiển khai hợp đồng nghiên cứu Front-End Engineering Design - FEED, với các hạng mục sau

Gói FEED cho khâu thượng nguồn:

Giàn trung tâm CPP, bao gồm khối thượng tầng (Topside) khoảng 14.000 tấn và chân đế (Jacket) khoảng 20.000 tấn Trên khối thượng tầng có sân bay, đuốc, khu nhà

ở, thiết bị nén & tách thô khí và condensate Có hệ thống ống đứng đấu nối thiết bị trên giàn với công trình ngầm (thiết bị đầu giếng, ống ngầm, hệ thống thu gom khí), đến đầu chờ (tạm gọi là KP0) của 1 đường ống ngầm có đường kính 36'' đưa khí và condensate về bờ (có thể có thêm 1 đường ống 6'' song song dẫn condensate) [17]

Gói FEED cho khâu trung và hạ nguồn:

Bao gồm gồm 90 km đường ống có đường kính 36'' (có thể có thêm đường ống 6'') ngoài khơi chạy từ KP0 về nhà máy tách & xử lý khí (GTP) ở huyện Núi Thành, Quảng Nam; đặt sát cầu cảng Phạm vi trên bờ gồm thiết kế tổng thể GTP và các đoạn ống ngầm: đoạn 1 khoảng 2-4 km, âm đất từ GTP đến 2 nhà máy điện có tổng công suất 1.500MW ở Núi Thành; đoạn 2 khoảng 12 km, âm đất từ GTP đến 2 nhà máy điện có công suất 1.500MW ở khu kinh tế Dung Quất, Quảng Ngãi

Do Saipem trúng thầu cả 2 gói FEED nên sẽ chỉ ký 1 hợp đồng bao gồm 2 phạm vi công việc, cả ngoài khơi và trên bờ ExxonMobil sẽ phát hành thư xác nhận trúng thầu LOI) vào tháng 1/2019 và chính thức trao hợp đồng FEED cho Saipem trong quý 1/2019

Thi công: quý 3/2021-quý 3/2023

Đấu nối, chảy thử: quý 3/2023

Bàn giao, vận hành thương mại: quý 4/2023

Với tiến độ như trên thì có thể thấy dự án khí CVX sẽ đi vào hoạt động sau khi

dự án NCMR của Nhà máy Lọc dầu Dung quất hoàn thành (theo tiến độ dự kiến) Do

đó khi xem xét sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cần tính đến trường hợp sau NCMR của Nhà máy Lọc dầu Dung quất là hợp lý

1.2 Tổng quan về NMLD Dung Quất

1.2.1 Nguyên liệu

NMLD Dung Quất hiện đang hoạt động ở mức công suất 148.000 BPSD (tương đương 6,5 triệu tấn dầu thô trên năm) Nguồn dầu thô sử dụng chủ yếu sử dụng trong thời

gian qua gồm các loại dầu thô trong nước như: Bạch Hổ, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Đại Hùng, Ngoài ra, NMLD Dung Quất còn sử dụng một lượng dầu thô nước ngoài như:

A eri (nhập khẩu từ A erbai an), một số loại dầu từ khu vực Đông Nam ,…

Các phân xưởng chính của nhà máy được thể hiện trong Bảng I.5

Bảng 1.5 Các h n xư ng hiện h u của NM D Dung Quất [11]

Hình 1.2 Sơ đồ NM D Dung Quất theo thiết kế ban đầu

1.3 Tổng quan về dự án NCMR NMLD Dung Quất

Dự án đầu tư nâng cấp mở rộng (NCMR) NMLD Dung Quất là dự án nằm trong Quy hoạch phát triển Ngành Dầu khí Việt Nam giai đoạn đến 2015, định hướng đến

2025 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 223/QĐ-TT ngày 18/02/2009 Ngày 20/07/2010, Thủ tướng Chính phủ cho phép PVN lập dự án đầu tư NCMR NMLD Dung Quất theo công văn số 5054/VPCP-KTN Dự kiến, NMLD Dung Quất sẽ hoàn thành việc NCMR vào cuối năm 2021

1.3.1 Nguyên liệu

Sau khi NCMR, công suất NMLD Dung Quất tăng lên 192.000 BPSD Thiết kế

dự kiến sử dụng nguồn dầu thô hỗn hợp gồm 30% dầu Murban và 70% dầu ESPO 346 (Base Crude Blend Case)

 Dầu Murban: Là một trong những loại dầu có sản lượng và trữ lượng lớn nhất thế giới Sản lượng hiện nay khoảng hơn 1,4 triệu thùng/ngày và có thể tăng lên gần 2 triệu thùng/ngày vào năm 2017-2018 Hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,74% kl và API vào khoảng 40,5

 Dầu ESPO: Tổng khối lượng xuất khẩu qua đường ống Kozmino là 450.000 thùng/ngày năm 2013-2015, năm 2016 tăng lên 500.000 thùng/ngày và đạt được 600.000 thùng/ngày từ năm 2018 trở đi Hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,52% kl và API vào khoảng 34,4

Ngoài ra, NMLD sau NCMR cũng có thể hoạt động được với hai kịch bản nguyên liệu khác gồm: 50% dầu ESPO 360 và 50% dầu Arab nhẹ (Light Blend Case); 30% dầu Arab nhẹ và 70% dầu ESPO 346 (Heavy Blend Case)

Như vậy, ngoài việc tăng sản lượng của các sản phẩm cũ, NMLD sau NCMR còn sản xuất sản phẩm mới là Asphalt và xăng RON 97

1.3.3 Công nghệ

Theo nghiên cứu của AFW, nhà thầu FEED cho dự án NCMR, cấu hình NMLD Dung Quất sau NCMR được thể hiện trong Hình 1.3 [3]

Nguồn: AFW, P Model Mass Balance, 24-02-2017 Hình 1.3 Sơ đồ NM D Dung Quất sau NCMR

Trong quá trình NCMR, một số phân xưởng mới được xây dựng để phù hợp với dòng nguyên liệu mới và đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng về sản phẩm Quy mô công suất của các phân xưởng công nghệ bổ sung mới sau NCMR như Bảng 1.7

Bảng 1.7 Quy mô công suất các h n xư ng công nghệ bổ sung mới [4]

Nguồn: AFW, Descri tion of Process Units, REV B, 2017

Ngoài ra, một số phân xưởng hiện hữu cũng được nâng công suất để phù hợp với

sự tăng nguyên liệu đầu vào của nhà máy Danh sách các phân xưởng cùng với công suất sau khi nâng cấp được thể hiện trong Bảng 1.8

Bảng 1.8 Quy mô công suất các h n xư ng hiện h u sau khi n ng cấ [2]

1.4 Tổng quan và lựa chọn sơ bộ c ng nghệ xử lý CO 2

Mục tiêu của phần lựa chọn sơ bộ công nghệ xử lý CO2 là tìm ra các công nghệ hiện có trên thế giới cho nhà máy xử lý CO2 trong khí CVX, đáp ứng được yêu cầu về tính chất khí CVX cho quá trình tích hợp vào NMLD sau NCMR căn cứ đề xuất thiết

kế của AFW với thành phần CO2 trong khí CVX sau xử lý là 1%tt Công nghệ phải thỏa mãn được các yêu cầu sau:

 Đáp ứng được công suất thiết kế;

 Đã được thương mại hóa

Các thông số cơ bản của nhà máy xử lý CO2 được thể hiện trong Bảng 1.9

Bảng 1.9 Các thông số cơ bản của nhà máy xử lý CO 2 (CTU)

1.4.1 Công nghệ màng

Màng, được làm bằng polymer, được sử dụng để tách lọc có hiệu quả khí CO2 từ các dòng khí Vật liệu màng được thiết kế đặc biệt để phân tách các phân tử trong hỗn hợp một cách ưu tiên Sự phân tách khí hoạt động dựa trên nguyên tắc một số loại khí hòa tan trong và đi qua dễ dàng hơn qua màng polymer so với các loại khí khác Cấu trúc và các thành phần cấu tại nên một đơn vị màng được mô tả trên Hình I.4

Nguồn: UOP, 2009 Hình 1.4 Cấu t o màng và hướng di chuyển của khí

Trong các loại khí tự nhiên, CO2 khuếch tán nhanh qua màng vì cấu trúc không gian thẳng hàng và độ hòa tan cao trong một số màng polymer đặc biệt là màng polysulfone Sơ đồ quy trình tách loại CO2 công nghệ màng 2 giai đoạn được thể hiện trong Hình 1.5

Nguồn: UOP, 2009 Hình 1.5 Sơ đồ qui trình công nghệ màng 2 giai đo n

Những ưu điểm của công nghệ màng:

 Có khả năng đáp ứng với nguồn khí có hàm lượng CO2 biến đổi;

 Dễ dàng trong vận hành và bảo trì bảo dưỡng do không có/ít có bộ phận chuyển động có thể gây nguy hiểm cho vận hành;

 Có khối lượng và diện tích nhỏ;

 Dễ dàng mở rộng công suất do được thiết kế theo module;

 Có khả năng điều khiển điểm sương của khí

Tuy nhiên, sử dụng công nghệ màng cũng gặp phải một số bất lợi sau:

 Mất mát hydrocacbon cao, lên đến hơn 10% khi sử dụng màng 1 giai đoạn và khoảng dưới 3% đối với công nghệ màng 2 giai đoạn;

 Phải lắp đặt cụm làm sạch nguyên liệu trước khi vào thiết bị màng;

 Chi phí đầu tư cao;

 Chi phí đầu tư/vận hành tăng đáng kể khi sử dụng màng 2 giai đoạn khi phải lắp đặt thêm 1 máy nén khí để giảm lượng hydrocacbon mất mát

1.4.2 Công nghệ amine

Trong công nghệ này, CO2 trong khí nguyên liệu sẽ bị hấp thụ vào dung môi amine sạch Sau đó, dòng dung môi amine giàu CO2 sẽ được gia nhiệt để giải hấp CO2 Công nghệ này được áp dụng tương đối nhiều vì có hiệu quả tách loại cao và ổn đinh Tuy nhiên, cần nguồn năng lượng lớn để tái sinh dung môi

Sơ đồ qui trình công nghệ tiêu biểu được mô tả ở Hình I.6

Nguồn: UOP, 2014 Hình 1.6 Sơ đồ qui trình công nghệ amine tiêu biểu

Các dung môi thường được sử dụng là dung môi bậc hai như DEA hoặc bậc ba như MDEA Ngoài ra, các dung môi amine hoạt động MDEA đã được phát triển bởi các công ty như BASF, DOW có hiệu quả cao, mất mát hydrocabon thấp và nhiệt độ phân hủy cao Những ưu điểm của công nghệ amine:

 Hiệu quả cao với nguồn khí axit có áp suất riêng phần cao hoặc thấp;

 Mất mát hydrocacbon thấp

Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn một số khó khăn:

 Yêu cầu diện tích và khối lượng lớn;

 Phải lắp đặt bổ sung cụm tách ẩm do khí sau khi tách loại CO2 là khí bão hòa

 Năng lượng cần cho tái sinh amine cao

1.4.3 Đề xu t ơ ộ công nghệ

Dựa trên thông tin sơ bộ từ các nhà bản quyền như Airliquid, BASF, UOP và kinh nghiệm của tư vấn, sự so sánh công nghệ màng và công nghệ Amine được trình bày trong bảng 1.10

Bảng 1.10 So sánh các thông số của công nghệ màng và công nghệ Amine trong việc

tách lo i CO 2 của khí CVX

màng

C ng nghệ Amine

Ước tính chi phí khấu hao,

mất nhiệt lượng và hoạt

động hàng năm

Ghi chú:

(*): Chi phí được ước tính theo giá điện lấy theo giá của EVN, các nguồn khác lấy

theo giá được đề xuất trong FEED của dự án NCMR của NMLD Dung Quất

Như vậy, qua đánh giá sơ bộ có thể thấy rằng công nghệ Amine có ưu điểm so với công nghệ màng như vốn đầu tư (bao gồm nạp hóa chất lần đầu), mất mát hydrocacbon Tuy nhiên, do sử dụng nhiều hơi để tái sinh amine dẫn đến chi phí vận hành cao Từ đó, ước tính chi phí khấu hao, mất nhiệt lượng và hoạt động hàng năm của công nghệ Amine lớn hơn so với công nghệ màng Vì vậy, công nghệ màng sẽ được lựa chọn áp dụng cho báo cáo này Trong giai đoạn triển khai tiếp theo, việc lựa chọn công nghệ sẽ được đánh giá chi tiết hơn từ thông tin chi tiết của các nhà cung cấp bản quyền công nghệ màng và Amine như UOP, AirLiquid, BASF, để có thể lựa chọn công nghệ phù hợp

1.4.4 Mô t công nghệ lọc màng áp dụng để tách loại CO 2 của khí CVX

Sơ đồ chi tiết của công nghệ màng được thể hiện trong Hình 1.7

Nguồn: Air Liquide, 2017 Hình 1.7 Sơ đồ màng tách hai giai đo n để tách lo i CO 2 của khí CVX

Trong giai đoạn đầu tiên, màng tách có nhiệm vụ tách khí nguyên liệu thành hai dòng chính: Dòng khí sản phẩm giàu Methane ra khỏi màng chứa 1% CO2 đáp ứng yêu cầu của khí sản phẩm Dòng giàu CO2 được đưa qua màng thứ hai nhằm tăng thu hồi hydrocarbon Tại màng thứ 2, dòng giàu Methane được hồi lưu lại màng đầu tiên

Ưu điểm của công nghệ này là chi phí vận hành thấp, vận hành dễ dàng

Hiện nay ở Việt Nam cũng đã có một nhà máy xử lý CO2 ngoài giàn khai thác của khí PM3-Cà Mau loại bỏ CO2 từ 16÷66 %tt (trung bình khoảng 40 %tt) xuống 8

1.4.5 Kết luận phương án xử lý khí CO 2

Công nghệ tách CO2 trong khí CVX được đề xuất theo hướng sử dụng công nghệ màng Đây là công nghệ đã được áp dụng phổ biến trên thế giới với chi phí vận hành thấp và tốn ít diện tích xây dựng Khí CVX sau khi xử lý CO2 phù hợp với các yêu cầu

kỹ thuật theo đề xuất của cho quá trình làm nhiên liệu và làm nguyên liệu cho phân xưởng HGU

2 CHƯƠNG 2 - KHẢO SÁT VÀ THU THẬP D LIỆU V HIỆN TRẠNG NMLD DUNG QUẤT VÀ KẾ HOẠCH NCMR NMLD DUNG QUẤT

2.1 Th ng tin và số liệu của các ph n xư ng và hệ thống thiết bị của NMLD Dung Quất có liên quan đến phạm vi nghiên cứu

NMLD Dung Quất hiện hữu bao gồm những phân xưởng chính đã được trình bày chi tiết trong Chương I Ở chương này, chúng tôi chỉ tập trung trình bày các dữ liệu thu thập được của các phân xưởng phụ trợ và một số phân xưởng hiện hữu có liên quan đến khả năng sử dụng khí CVX sau NCMR

2.1.1 Nguồn c p Hydro của Nhà máy

Hiện tại, CCR là phân xưởng duy nhất của NMLD Dung Quất sản xuất Hydro với độ tinh khiết khoảng 92÷94% Sau khi được tách loại HCl, một phần Hydro được tăng áp nhờ các thiết bị nén (multi-stage compressors) tại phân xưởng NHT (U012) Dòng Hydro sau đó được cấp cho các phân xưởng tiêu thụ Hydro như NHT, LCO HDT, Isomerization ) Lượng Hydro còn lại được đưa qua hệ thống FG

Thành phần dòng hydro trong chế độ chạy bình thường của CCR được cho trong bảng 2.1 Sản lượng dòng Hydro khoảng 4.603 kg/h (tương ứng 227 triệu m3Hydro/năm)

Bảng 2.1 Thành hần dòng ydro chế độ ho t động bình thường của CCR [12]

Nguồn: Techni , O erating Manual U013, 2007

2.1.2 Hệ thống cung c p h đốt và dầu đốt

2.1.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí U037

Nhiên liệu khí (FG) sử dụng trong NMLD được phân phối đến các phân xưởng thông qua hệ thống cung cấp nhiên liệu khí (FG system, U037) của NMLD Hệ thống

bao gồm thiết bị hóa hơi, bình trộn có thiết bị gia nhiệt và hệ thống đường ống phân phối khí Khí nhẹ (offgas) được sản xuất từ các phân xưởng công nghệ bên trong nhà máy được thu gom và đưa vào hệ thống Khí LPG, PP không đạt chất lượng và hỗn hợp C4 dư được hóa hơi và trộn với dòng offgas tại bình trộn rồi phân phối đến các phân xưởng có nhu cầu sử dụng

Sơ đồ công nghệ hệ thống cung cấp khí nhiên liệu U037 của NMLD Dung Quất được thể hiện ở Hình 2.1

Nguồn: Techni , PFD U037, 2007 Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống cung cấ khí U037 hiện h u của NM D Dung

Quất [13]

Tính chất nhiên liệu khí theo thiết kế của NMLD được đề cập trong Bảng 2.2

Bảng 2.2 Tính chất của các nhiên liệu khí theo thiết kế của NM D [14]

Nguồn: Techni , Basic Engineering Design Data, 2007

Ở điều kiện hoạt động bình thường, lượng khí từ hệ thống được cấp đến các phân xưởng là 25.727,9 kg/h (13.194 m3/h ở 46oC và 3,3 kg/cm2g) ở chế độ vận hành BH Case-Max Gas và 21.830,7 kg/h (10.649 m3/h ở 46oC và 3,3 kg/cm2g) ở chế độ vận hành Base Case-Max Dis

2.1.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dầu

Theo thiết kế dầu đốt (FO) được phân phối đến 3 phân xưởng CDU, RFCC, nhà máy điện qua hệ thống cung cấp nhiên liệu dầu (fuel oil system) Hệ thống bao gồm máy bơm, bồn chứa, thiết bị gia nhiệt và đường ống phân phối Nguồn dầu đốt thông thường là FO lấy từ RFCC Ngoài ra còn có các nguồn Heavy Gasoil, dầu thải từ bể slop và dầu có tính axit từ CNU

Nguồn: Techni , PFD Unit038, 2007 Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống cung cấ dầu đốt U038 hiện h u của NM D

Dung Quất [15]

Tính chất FO điển hình được thể hiện ở Bảng 2.3

Bảng 2.3 Tính chất của dầu đốt điển hình của NM D Dung Quất [16]

Nguồn: Techni , O erating Manual U38, 2007

2.1.3 Thiết bị sử dụng khí nhiên liệu h đốt và dầu đốt

Theo cấu hình của NMLD hiện tại, các thiết bị, các lò đốt sử dụng nhiên liệu khí

và dầu đốt của Nhà máy được thể hiện ở Bảng 2.4

Bảng 2.4 Thiết b hiện h u sử dụng nguồn nhiên liệu FG và FO

1 CDU heater H-1101 Zeeco Sử dụng đồng thời FG và FO

9 SRU Thermal Reactor

F-2201, Incinerator F-2202 - Chỉ sử dụng FG

Pilot

Nguồn: Tổng hợp từ tài liệu Dự án NCMR, 2016

2.2 Th ng tin, số liệu của một số ph n xư ng, hệ thống mới sau NCMR có liên quan đến nội dung nghiên cứu

Sau NCMR, công suất Nhà máy tăng từ 148.000 BPSD lên 192.000 BPSD Phân xưởng VDU được xây mới để chưng cất phần cặn đi ra từ CDU do dầu thô nguyên liệu sau NCMR nặng hơn so với dầu thô thiết kế ban đầu Đặc biệt là việc bổ sung các phân xưởng xử lý bằng Hydro như DHDT, NHT, GHDT làm tăng nhu cầu sử dụng Hydro của nhà máy sau NCMR Nguồn Hydro thiếu hụt dự kiến được cấp từ phân xưởng sản xuất Hydro (HGU)

2.2.1 Phân xưởng s n xu t Hydro (HGU)

Công suất thiết kế của HGU là 63.650 Nm3

/h (~57 MMSCFD) Hydro tinh khiết (99,9% mol) Trong điều kiện hoạt động bình thường, HGU sẽ vận hành ở khoảng 40% - 90% công suất thiết kế

HGU được thiết kế với nguyên liệu là LPG hoặc Naphtha nhẹ và có xét đến trường hợp sử dụng khí CVX giàu Methane từ năm 2025 để thay thế LPG

HGU sử dụng công nghệ steam reforming để chuyển hóa nguyên liệu Hydrocarbon, cùng với sự có mặt của hơi nước, để tạo thành Hydro Dòng Hydro được

xử lý tiếp tục ở PSA để thu được Hydro có độ tinh khiết cao

Quá trình sản xuất Hydro gồm các bước chính: Tiền gia nhiệt nguyên liệu, loại

bỏ lưu huỳnh, tiền Reforming, Reforming, chuyển hóa CO, làm tinh khiết Hydro, sản xuất hơi và thu hồi nhiệt Sơ đồ khối của quá trình gồm những giai đoạn mô tả trong Hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ khối quá trình sản xuất ydro của GU

Tiêu hao nguyên liệu và phụ trợ cho 1 tấn sản phẩm Hydro với các nguồn nguyên liệu khác nhau được thể hiện ở bảng 2.5

Bảng 2.5 Tiêu hao nguyên vật liệu và hụ trợ để sản xuất 1 tấn ydro từ PG, Light

(1): CVX-CTU là khí CVX đã xử lý theo đề xuất của AFW trong thiết kế cho HGU và

có chất lượng như mô tả Bảng 2.6;

(2): Hơi là sản phẩm được sản xuất từ phân xưởng

Nguồn: Tổng hợ từ tài liệu Dự án NCMR

Nguồn khí CVX đã xử lý sử dụng làm nguyên liệu cho HGU theo thiết kế của AFW có tính chất được thể hiện ở Bảng 2.6 Chất lượng của nguồn khí sẽ được xác định chính xác trong giai đoạn sau

Bảng 2.6 Tính chất khí CVX đã xử lý làm nguyên liệu cho GU theo đề xuất của AFW

Nguồn: AFW, Design basis U092, 2017