Nghiên cứu đồng bộ các giải pháp giám sát và giảm thiểu ăn mòn tại phân xưởng chưng cất dầu thô của BSR (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - PHẠM VĂN LIỄU NGHIÊN CỨU ĐỒNG BỘ CÁC GIẢI PHÁP GIÁM SÁT VÀ GIẢM THIỂU ĂN MỊN TẠI PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT DẦU THƠ CỦA BSR Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học Mã số : 8520301 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đà Nẵng – 2022 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Phản biện 1: TS Lê Thị Như Ý Phản biện 2: TS Đặng Quang Vinh Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ (ngành Kỹ thuật hóa học) họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 27 tháng 07 năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: − Trung tâm Học liệu Truyền Thông Trường Đại học Bách khoa._ Đại học Đà Nẵng − Thư viện Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -1- MỞ ĐẦU Tóm tắt – Ăn mòn kim loại tượng phá hủy kim loại tác dụng tác nhân ăn mòn khơng khí, hố chất điện hố Q trình ăn mịn khơng gây tổn thất lớn khối lượng, chất lượng vật liệu, giảm độ xác, hư hỏng máy móc, thiết bị mà cịn gây tổn thất lớn mặt kinh tế ngành sản xuất kinh tế quốc dân Hệ thống quản lý, kiểm sốt ăn mịn đóng vai trị quan trọng việc góp phần nâng cao tuổi thọ, tồn vẹn khí tăng độ tin cậy thiết bị Việc giám sát giảm thiểu ăn mòn phù hợp giúp trì hoạt động sản xuất an tồn, liên tục giảm thiểu chi phí quản lý, bảo dưỡng sửa chữa thiết bị ngành cơng nghiệp chế biến dầu khí NMLD Dung Quất trải qua 13 năm vận hành đối mặt với vấn đề rò rỉ, hư hỏng thiết bị số phân xưởng công nghệ Nghiêm trọng phải nói đến khả đóng cặn, ăn mịn phân xưởng Chưng cất dầu thơ, mà đặc biệt vùng đỉnh tháp chưng cất T-1101 Tốc độ ăn mòn vượt giới hạn cho phép, độ dày đường ống, thiết bị ngưỡng an toàn, cố gần liên quan đến ăn mịn gây an tồn, làm gián đoạn q trình sản xuất gia tăng chi phí bảo dưỡng, sửa chữa Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng tính chất ngun liệu dầu thơ, hố chất sử dụng, chế gây ăn mịn, kiểm sốt xử lý ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thơ nhằm đồng hoá giải pháp để giám sát giảm thiểu ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thơ BSR Việc ứng dụng đồng giải pháp giám sát kiểm sốt ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thô cần thiết để giảm thiểu khả tạo cặn, ăn mòn phân xưởng CDU, tạo sở liệu hỗ trợ lựa chọn điều kiện cơng nghệ tối ưu với mục đích tăng tuổi thọ thiết bị, giảm chi phí vận hành mở rộng giỏ dầu chế biến Nhà máy nhằm tận dụng nguồn dầu thô giá rẻ nhằm gia tăng hiệu kinh tế Chương - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -21.1 Tổng quan NMLD Dung Quất 1.1.1 Địa điểm xây dựng NMLD Dung Quất NMLD Dung Quất thuộc địa bàn xã Bình Trị Bình Thuận, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi, nằm Khu kinh tế Dung Quất 1.1.2 Công suất chế biến NMLD Dung Quất NMLD Dung Quất thiết kế với công suất chế biến 6,5 triệu dầu thô/năm, tương đương 148.000 thùng/ngày Hiện nay, Nhà máy vận hành chế biến hổn hợp dầu thô bao gồm loại dầu thô nước (Bạch Hổ, Sư Tử Đen, Tê Giác Trắng, Rạng Đông, Rồng) dầu thô nhập (Azeri, Champion, Rabi, WTI, Kimanis, Bu Attifel) 1.1.3 Cấu hình NMLD Dung Quất Gồm 14 phân xưởng cơng nghệ chính: Phân xưởng chưng cất dầu thô (011 - CDU), Phân xưởng xử lý Naphtha Hydro (012 NHT), Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục (013 - CCR), Phân xưởng xử lý Kerosen (014 - KTU), Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sôi cặn chưng cất khí (015 - RFCC), Phân xưởng xử lý LPG (016 - LTU), Phân xưởng xử lý Naphta phân xưởng RFCC (017 NTU), Phân xưởng xử lý nước chua (018 - SWS), Phân xưởng tái sinh Amin (019 - ARU), Phân xưởng trung hòa kiềm thải (020 - CNU), Phân xưởng thu hồi Propylene (021 - PRU), Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (022 - SRU), Phân xưởng đồng phân hóa Naphta nhẹ (023 ISOM), Phân xưởng xử lý LCO Hydro (024 - LCO HDT) Ngồi ra, nhà máy có 10 phân xưởng phụ trợ cụm phân xưởng điện, phân xưởng cung cấp khí nén khí điều khiển, hóa chất, nước làm mát, nước cứu hỏa nước sinh hoạt, khí nhiên liệu,… 1.1.4 Cơ cấu sản phẩm nhà máy Bảng 1.1–Cơ cấu sản phẩm NMLD Dung Quất THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -3- Stt Tên sản phẩm Sản lượng (nghìn tấn/ năm) Phương phức xuất sản phẩm Khí hóa lỏng LPG 294 - 340 Đường biển Propylene 136 - 150 Đường biển Xăng Mogas 92/95 2000 - 2800 Đường biển đường Xăng máy bay (Jet A1)/Dầu hỏa 220 - 410 Đường biển đường Dầu Diesel ô tô (DO) 2500 - 3000 Đường biển đường Dầu nhiên liệu (FO) 40 - 80 Đường biển đường Hạt nhựa PP 150 - 170 Đường Lưu huỳnh tấn/ ngày Đường 1.2 Giới thiệu phân xưởng Chưng cất Dầu thơ 1.2.1 Mục đích phân xưởng Chưng cất dầu thơ Mục đích phân xưởng Chưng cất Dầu thô tách sơ dầu thô để tạo sản phẩm làm nguyên liệu cho phân xưởng chế biến sâu làm cấu tử pha trộn trực tiếp Dầu thô gia nhiệt dòng sản phẩm dòng hồi lưu tuần hồn (Pumparound) trước đưa tới lị gia nhiệt Q trình phân tách sơ dầu thơ tiến hành tháp phân tách tháp tách cạnh sườn (Stripper) Dòng Naphtha từ đỉnh tháp phân THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -4tách T–1101 đưa đến tháp ổn định xăng (Naphtha Stabiliser) T–1107 Các sản phẩm khác làm nguội trước đưa thẳng đến bể chứa trung gian phân xưởng chế biến sâu thích hợp Riêng dịng sản phẩm phân đoạn Diesel nhẹ (Light Gas Oil–LGO) sản phẩm phân đoạn Diesel nặng (Heavy Gas Oil –HGO) làm khô chân không trước đưa đến bể chứa trung gian phân xưởng LCO–HDT 1.2.2 Sơ đồ cấu hình phân xưởng Chưng cất dầu thô (CDU) Phân xưởng chưng cất khí phân tách dầu thơ thành phân đoạn sản phẩm khác Dãy tiền gia nhiệt cho dầu thơ lị gia nhiệt sử dụng để tăng nhiệt độ dầu thô đến nhiệt độ theo yêu cầu trình chưng cất Tại tháp chưng cất T–1101 dầu thơ phân tách thành phân đoạn sản phẩm có nhiệt độ sơi khác Ngồi cịn có THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -5cụm thiết bị phân xưởng phụ khác thiết bị tách muối, tháp ổn định xăng hay hệ thống tạo chân không 1.3 Những nghiên cứu thực vấn đề kiểm soát giảm thiểu ăn mòn phân xưởng Chưng cất dầu thơ Cho đến có nhiều nghiên cứu, giải pháp áp dụng để kiểm sốt giảm thiểu ăn mịn nhà máy lọc dầu chế biến dầu khí khác giới Tiêu biểu số phải kể đến nghiên cứu sau: ▪ Năm 1962, L.E.Fisher, G.C.Hall R.W.Stenzel nghiên cứu việc tăng hiệu tách muối có dầu thơ để giảm thiểu khả ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thơ ▪ Năm 1988, Robert R Williamson UOP Inc xuất sách mô tả mức độ nguy hiểm vấn đề ăn mịn đóng cặn đường ống, thiết bị muối NH4Cl ▪ Năm 2008, Joerg Gutzeit cộng nghiên cứu phát hành sổ tay hướng dẫn kiểm sốt ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thô ▪ Năm 2012: Công ty tư vấn Shell phát hành cố hệ thống thiết bị liên quan đến việc ăn mòn muối NH4Cl gây ▪ Năm 2014, James Speight xuất sách nghiên cứu giải pháp bảo vệ ăn mịn cơng nghiệp chế biến dầu khí ▪ Năm 2017: Các nhà khoa học Philipp Schempp, Silvio Kohler, Marcus Menzebach, Karsten Preuss Micha Troger nghiên cứu chế ăn mòn vùng đỉnh tháp giải pháp xử lý Các kết nghiên cứu mức độ nghiêm trọng vấn đề đóng cặn, ăn mịn đề xuất giải pháp là: Phối trộn dầu thô, loại bỏ muối, nước thành phần cặn bẩn thiết bị tách muối, sử dụng hố chất chống đóng cặn, bảo vệ ăn mòn, rửa muối lựa chọn vật liệu chế tạo phù hợp THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -6Tại NMLD Dung Quất, sở kết phân tích, đánh giá tốc độ ăn mịn đường ống, thiết bị phân xưởng Chưng cất dầu thô thực giải pháp sau: 1.3.1 Xây dựng quy trình điều phối- phối trộn dầu thơ Thành phần tính chất dầu thơ ngun liệu vào phân xưởng CDU theo tính tốn cần tn thủ QĐKT 01/BSR nhằm kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào Tất lô dầu trước đưa vào chế biến phải biết kết phân tích số tính chất quan trọng sau: hàm lượng clo hữu cơ, sắt, calcium, muối, sodium, nickel, vanadium, hàm lượng cặn CCR Hàm lượng clo hữu (Organic Chloride–OCL) ảnh hưởng trực tiếp đến ăn mòn đường ống thiết bị nên cần kiểm soát chặt chẽ - Trường hợp kết phân tích OCL tính chất khác lơ dầu vượt giới hạn cho phép dầu phối trộn vào CDU ban Điều Độ Sản Xuất (ĐĐSX) đầu mối tổ chức họp với Ban/bộ phận liên quan để báo cáo cấp thẩm quyền phương án xử lý 1.3.2 Xây dựng, cập nhật sổ tay, quy trình, tài liệu hướng dẫn vận hành - Hướng dẫn điều chỉnh hóa chất chống đóng cặn bảo vệ ăn mòn Antifoulant, Corrosion Inhibitor Neutralizer - Hướng dẫn vận hành hệ thống nước rửa vùng đỉnh tháp - Sổ tay vận hành phân xưởng Chưng cất dầu thô - Sổ tay thông số giới hạn vận hành an toàn 1.3.3 Xây dựng quy định kỹ thuật nhằm kiểm sốt, bảo vệ ăn mịn phân xưởng Chưng cất dầu thô - Yêu cầu kỹ thuật hệ thống giám sát ăn mòn liên tục điều chỉnh châm hóa chất đỉnh tháp T–1101 phân xưởng CDU (BSR–R&D–STD–002) - Quy định kỹ thuật dịng cơng nghệ cụm phân xưởng CDU–KTU (QĐKT 01/BSR/AX-003) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -71.3.4 Chương trình kiểm tra, giám sát, đánh giá ăn mịn - Chương trình kiểm tra, giám sát đánh giá ăn mòn cho hệ thống đường ống, thiết bị phân xưởng CDU Trong đó, Ban Kiểm tra Thiết bị (KTTB) đơn vị đầu mối thực việc kiểm tra, giám sát, đánh giá ăn mịn theo chương trình xây dựng 1.3.5 Thử nghiệm, đánh giá hóa chất chống đóng cặn, bảo vệ ăn mịn, xử lý tramp amin Neutralizer & Corrosion Inhibitor có hiệu Vì vậy, với yêu cầu đặt giám sát kiểm sốt ăn mịn phân xưởng Chưng cất dầu thô Luận văn tập trung nghiên cứu, đánh giá lại giải pháp áp dụng BSR đồng giải pháp nhằm mang lại hiệu tốt cơng tác kiểm sốt bảo vệ ăn mịn Trên sở đó, tác giả nghiên cứu, phát triển đồng giải pháp kiểm sốt giảm thiểu ăn mịn phân xưởng Chưng cất dầu thô mô tả phần 1.4 Quy trình nghiên cứu, xem xét đồng hoá giải pháp Từ phân tích tác giả xây dựng mơ hình nghiên cứu, xem xét đồng hoá giải pháp nhằm xử lý vấn đề kiểm soát giảm thiểu ăn mịn Phân xưởng Chưng cất Dầu thơ hình bên THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội -8- THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 10 Chương - XÁC ĐỊNH CÁC TÁC NHÂN/ ĐIỀU KIỆN ĐỂ HÌNH THÀNH CƠ CHẾ GÂY ĐĨNG CẶN, ĂN MỊN TẠI PHÂN XƯỞNG CDU 2.1 Khái niệm phân loại ăn mòn kim loại Ăn mòn kim loại tượng phá hủy kim loại tác dụng tác nhân ăn mịn khơng khí, hố chất điện hố Q trình ăn mịn khơng gây tổn thất lớn khối lượng, chất lượng vật liệu, giảm độ xác, hư hỏng máy móc, thiết bị mà gây tổn thất lớn mặt kinh tế tất ngành sản xuất kinh tế quốc dân Có nhiều loại ăn mịn khác xảy cơng nghiệp chế biến dầu khí Trong phổ biến nghiêm trọng phải kể đến ăn mòn đều, ăn mòn rỗ cục bộ, nứt hydro, xói mịn, ăn mịn ứng suất sunfua, ăn mòn ứng suất clorua, ăn mòn vận hành nhiệt độ cao, ăn mòn lớp bảo ôn, ăn mòn vi sinh vật,… Cần lưu ý ngồi loại ăn mịn nêu cịn có loại ăn mịn khác có ảnh hưởng, tác động sâu sắc đến khả tốc độ ăn mòn Chúng nên xem xét môi trường hoạt động, điều kiện vận hành định [13] 2.2 Thành phần nguyên liệu Dầu thô chế biến phân xưởng CDU Nhà máy Lọc Dầu Dung Quất thiết kế để chế biến hoàn toàn dầu thô nước (dầu ngọt, nhẹ với thành phần tạp chất gây đóng cặn, ăn mịn thấp) hỗn hợp dầu thô với tỉ lệ 85% dầu thô Bạch Hổ 15% dầu chua Dubai Trong thành phần dầu thô khai thác mỏ dầu tồn tạp chất nitơ, lưu huỳnh, clo, kim loại nặng với hàm lượng khác Đối với chủng loại dầu thô nội địa, hàm lượng tạp chất tương đối thấp NMLD Dung Quất thiết kế để chế biến loại dầu thô tương thích Do sản lượng khai thác dầu thơ nước bị giảm sút nhằm tăng độ linh động trình sản THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 11 xuất, hiệu kinh tế, Nhà máy Lọc Dầu Dung Quất tiến tới thử nghiệm, vận hành thử với nhiều loại dầu ngoại nhập khác Ngoài nguồn dầu thô nội địa Bạch Hổ, Rồng, Thăng Long, Sư Tử Đen, Tê Giác Trắng, NMLD Dung Quất chế biến với tỉ lệ lớn loại dầu ngoại nhập Azeri light, Ruby, Espo, WTI, Rabi Light,… Tuy nhiên đến giai đoạn cuối trình khai thác mỏ dầu hàm lượng tạp chất tăng cao so với sở thiết kế ban đầu Bên cạnh hầu hết chủng loại dầu thô nhập chế biến nhà máy, hàm lượng tạp chất cao so với giá trị thiết kế Trên sở phân tích thành phần tạp chất dầu thô, giá trị thực tế thành phần tạp chất có dầu thơ nhập chế biến NMLD Dung Quất cao so với giá trị thiết kế ban đầu 2.3 Thành phần gây đóng cặn, ăn mịn ngun liệu dầu thơ Dầu thơ chất tự khơng gây ăn mịn, nhiên tuỳ thuộc vào nguồn dầu mỏ phương pháp khai thác, sản xuất mà chứa tạp chất khơng mong muốn với hàm lượng khác nhau, chẳng hạn nước, muối, hợp chất lưu huỳnh, hợp chất oxy carbon dioxide (CO2) Về thành phần gây đóng cặn, ăn mịn ngun liệu dầu thơ phân tích nghiên cứu chế gây ăn mòn sau 2.3.1 Hàm lượng muối nước dầu thô (Salts and Water Content) Các muối phổ biến thấy dầu thô natri clorua (NaCl), canxi clorua (CaCl2) magiê clorua (MgCl2) Tuy nhiên, nồng độ muối dầu thô phụ thuộc nhiều vào loại nguồn dầu thơ Ngồi ra, dầu thơ cịn có chứa thành phần nước tự thường loại bỏ phương pháp lắng tách bể chứa THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 12 Tại vùng đỉnh tháp phân tách từ đĩa số tháp phân tách đến bình tách D–1103 có nhiệt độ vận hành 133°C bị lắng đọng muối tiềm ẩn mối nguy ăn mịn cao muối NH4Cl Thơng qua việc phân tích liệu xây dựng đường cong điểm muối mơ hình LoSALT, tích tụ muối nguyên nhân gây ăn mòn bên tháp 2.3.2 Hợp chất lưu huỳnh (Sulfur compounds) Dầu thô phân đoạn chưng cất chứa lượng định hợp chất lưu huỳnh chúng chủ yếu liên kết với nguyên tử carbon, phần lại dạng hydro sunfua (H2S) lưu huỳnh nguyên tố (S) Trong q trình chưng cất Dầu thơ áp suất khí quyển, hầu hết khí hydro sunfua (H2S) lên vùng đỉnh tháp tiếp xúc với nước ngưng tụ để tạo thành axit sunfuaric Axit sunfuaric không công đĩa van, hệ thống thiết bị bên tháp chưng cất T–1101 mà ăn mịn đường ống, thiết bị làm lạnh khơng khí bình tách D–1103 2.3.3 Hợp chất chứa Oxy (Oxygen compound) Hợp chất chứa Oxy-Hydrocarbon tồn dầu thô phân đoạn sản phẩm q trình chưng cất dầu thơ Axit naphthenic (RCOOH) hydrocarbon mang oxy phổ biến, gốc R chủ yếu dẫn xuất cyclopentane cyclohexane Hầu hết axit naphthenic có khối lượng phân tử từ 120 đến 700 g/mol Axit naphthenic thường có mặt sản phẩm chưng cất dầu thơ có nhiệt độ sôi từ 200 °C đến khoảng 370°C (392°F đến 698°F), nhiệt độ 370°C (392°F) 400°C (752°F) axit phân hủy nhiệt Ăn mòn axit Naphthanic (NAC) coi ăn mòn cục nhìn thấy khu vực có vận tốc chất lỏng cao axit hữu có mặt 2.3.4 Carbon Dioxide (CO2) THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 13 Một thành phần khác dầu thô gây nên ăn mòn phân xưởng Chưng cất Dầu thô diện CO2 Hàm lượng CO2 dầu thơ thay đổi q trình khai thác vận chuyển, đặc biệt CO2 sử dụng nhằm mục đích tăng cường thu hồi dầu mỏ khai thác Trong mơi trường có CO2, độ dày kim loại giảm dần (do hầu hết vật liệu chế tạo đường ống, thiết bị phân xưởng CDU thép carbon) Ngoài yếu tố nồng độ CO2 hịa tan dầu thơ, áp suất vận hành hệ thống làm tăng khả ăn mịn Điều áp suất dầu thơ cao, áp suất riêng phần CO2 cao 2.3.5 Amine ngun liệu dầu thơ, nước rửa hố chất sử dụng Amin hợp chất hữu có nguyên tử – Nitơ – nhóm chức Những Amin có cấu hình tương tự Amonia, (hay số) nguyên tử Hydro thay nhóm Alkyl hay nhóm chức khác chứa Cacbon (nhóm - R) 2.3.6 Clorua hữu (Organic Chlorides) Clorua hữu dầu thơ khơng thể loại bỏ q trình tách muối Khi dầu thô nâng nhiệt cụm thiết bị trao đổi nhiệt lò đốt, Clorua hữu bị phân huỷ thành HCl gây ăn mịn nghiêm trọng vùng đỉnh tháp phân tách hệ thống thiết bị phân xưởng hạ nguồn Ngồi ra, để tránh ăn mịn, nồng độ clorua hữu dầu thô nên 1,0 mg/l THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 14 - Chương - XÁC ĐỊNH CÁC ẢNH HƯỞNG, TÁC HẠI GÂY RA DO ĐĨNG CẶN, ĂN MỊN GÂY RA TẠI PHÂN XƯỞNG CDU VÀ CÁC PHÂN XƯỞNG HẠ NGUỒN Như giới thiệu chương II ngun liệu dầu thơ chế biến phân xưởng CDU chứa thành phần tạp chất không mong muốn Nitơ, lưu huỳnh, clorua, amine,…sau xử lý sơ tách muối, nước cặn rắn thiết bị tách muối A–1101-D-01/02 vào lò đốt tháp phân tách T–1101 Dòng Hydrocarbon thành phần gây ăn mòn trạng thái đến cụm thiết bị làm lạnh E–1111A-H ngưng tụ gây nên khả đóng cặn, ăn mòn vùng đỉnh tháp phân xưởng hạ nguồn Trong phần tác giả mô tả tiêu biểu ảnh hưởng thành phần nguyên liệu dầu thô chế biến tác hại việc đóng cặn, ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thô phân xưởng hạ nguồn 3.1 Làm giảm hiệu suất cụm thiết bị tách muối A–1101D-01/02 Do thay đổi điều kiện vận hành, thành phần nguyên liệu dầu thô chế biến phân xưởng CDU phát sinh số vấn đề cụm thiết bị tách muối sau: – Hiệu suất tách muối thấp gây đóng cặn, ăn mịn hệ thống đường ống, thiết bị phía sau phân xưởng chế biến sâu – Hiệu suất tách loại kim loại Fe/Ca thấp dẫn đến xu hướng tăng xúc tác bổ sung làm ổn định vận hành phân xưởng RFCC Kết thống kê cho thấy ảnh hưởng nguồn dầu thô chế biến đến hiệu suất tách loại kim loại rõ nét 3.2 Đóng cặn, ăn mịn hệ thống đỉnh tháp chưng cất T–1101 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 15 – Bảo dưỡng tổng thể lần (TA4–năm 2020): Báo cáo tình trạng thiết bị cho thấy E-1111A-L có dấu hiệu đóng cặn nặng bị ăn mịn với tốc độ cao – Ngồi ra, báo cáo điều tra cố IG20–1135 TA4 IG21–1225 tháng 11/2021 kết luận đoạn ống nhánh trước, sau điểm phun nước ống bên E–1111A-L bị đóng cặn ăn mịn, có nhiều vị trí bị ăn mịn nghiêm trọng Một số đoạn ống có độ dày nhỏ độ dày tối thiểu theo yêu cầu thực cắt bỏ, thay – Nguyên nhân gây đóng cặn, ăn mịn: Qua nghiên cứu tìm hiểu, ngun nhân gây đóng cặn ăn mịn nhận diện sau: + Lượng nước rửa muối vào cụm thiết bị làm mát khơng khí E–1111A-L khơng đủ khơng kiểm sốt giới hạn kích thước đầu phun thiết bị đo; + Chất lượng nguồn nước rửa khơng đảm bảo: có mặt oxy hịa tan nước dịch vụ và/hoặc hàm lượng Clo, Nitơ số pH cao từ dòng nước chua phân xưởng xử lý nước chua (Stripped Water) nước công nghệ từ D–1106; + Thiếu phương pháp, cơng cụ tính tốn, giám sát vấn đề ăn mịn (cơng cụ xác định Salt point, pH dewpoint, thiết bị đo nhiệt độ dịng cơng nghệ gần điểm phun nước rửa); + Tại số thời điểm phân xưởng hoạt động không ổn định (upset) nhiệt độ vận hành đỉnh tháp T–1101 thấp nhiệt độ ngưng tụ nước (water dewpoint) và/hoặc thấp nhiệt độ tạo muối (Ammonia & Amine salt point) + Do chế biến nguyên liệu dầu thô nhiều tạp chất Amine, Clorua hữu cơ, sản lượng sản phẩm Naphtha cao, ảnh hưởng môi trường (shock condensation); + Quy trình quản lý sử dụng hóa chất kiểm sốt ăn mịn (bao gồm hố chất ức chế ăn mịn hố chất trung hồ) chưa phù hợp thiếu đào tạo cho nhân liên quan; THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 16 + Chương trình giám sát, đánh giá ăn mòn chưa đầy đủ, hợp lý; Khơng có báo cáo kiểm sốt ăn mịn định kỳ + Quản lý hợp đồng với nhà cung cấp hóa chất chưa chặt chẽ, thiếu phối hợp, tư vấn kỹ thuật từ đơn vị cung cấp hoá chất 3.3 Đóng cặn, ăn mịn phân xưởng hạ nguồn Sản phẩm từ phân xưởng Chưng cất Dầu thô CDU dùng làm nguyên liệu cho phân xưởng chế biến sâu (Dowstream Process Units) Do việc khơng xử lý triệt để ngun nhân gây đóng cặn, ăn mòn phân xưởng CDU dẫn đến vấn đề ăn mòn thiệt hại khác phân xưởng hạ nguồn 3.3.1 Ăn mịn đóng cặn muối NH4Cl phân xưởng CCR Sự hình thành đóng cặn muối NH4Cl hệ thống thiết bị phân xưởng CCR gây nên hậu nghiêm trọng làm giảm tính tồn vẹn khí đường ống, thiết bị, giảm công suất chế biến, gián đoạn vận hành gây nhiều mối nguy tiểm ẩn ăn mòn dẫn đến nguy rò rỉ cháy nổ 3.3.2 Ăn mòn phân xưởng tái sinh Amine (ARU) Phân xưởng tái sinh amine (ARU) thiết kế để tách loại khí axit (H2S, CO2) khỏi rich amine (amine chưa tái sinh) hấp thụ từ dịng khí phân xưởng RFCC LCO–HDT Ở điều kiện vận hành tháp tái sinh amine, khí NH3 kết hợp với khí H2S để tạo thành muối ammonium bi-sulfide gây nên vấn đề ăn mịn tích tụ đến nồng độ đủ cao Trong khứ, hệ thống đỉnh tháp T–1901 bị ăn mòn thủng đường ống đến lần vào tháng 12/2011, tháng 1/2012 tháng 5/2012 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 17 Chương – ĐỒNG BỘ CÁC GIẢI PHÁP GIÁM SÁT VÀ GIẢM THIỂU ĂN MÒN TẠI PHÂN XƯỞNG CHƯNG CẤT DẦU THÔ 4.1 Giải pháp kiểm soát tạp chất lưu huỳnh, nitơ, clo, muối, nước tạp chất khác có dầu thơ Giải pháp thực cách điều phối, phối trộn dầu thô từ bốc dầu mỏ đến đưa vào chế biến phân xưởng CDU bao gồm công đoạn sau: – Đánh giá, lựa chọn chủng loại dầu thơ phù hợp – Kiểm sốt chất lượng tồn chứa dầu thô bể – Kiểm sốt chất lượng dầu thơ đưa vào phân xưởng CDU Việc lựa chọn chủng loại dầu thô phù hợp chứa thành phần tạp chất gây đóng cặn, ăn mịn mang ý nghĩa tầm quan trọng lớn an toàn, vận hành ổn định phân xưởng Chưng cất dầu thơ (CDU) Vì lý tăng độ linh động nguyên liệu, đơn giá nguyên liệu thành phần tạp chất lô dầu ngoại nhập không đồng nên gây nhiều khó khăn việc lựa chọn nhà cung cấp dầu thô Nghiên cứu phương pháp xác định thành phần, hàm lượng tạp chất gây nguy ăn mòn Clorua hữu cơ, hàm lượng Nitơ tổng (TKN) Amine…Hiện Phịng thí nghiệm BSR xác định hàm lượng tạp chất như: nước (Basic sediment and Water), Clorua hữu cơ, Nitơ tổng (TKN), kim loại nặng (Fe/Ca/Ni/Va), cặn Carbon Conradson (CCR) 04 loại amine tiêu biểu MEA, MMA, DMA, TMA có mặt dầu thơ NMLD Dung Quất sử dụng phần mềm LP (Linear Programming) để phối trộn tỷ lệ loại dầu thô trước đưa vào chế biến phân xưởng CDU nhằm tối ưu hóa THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 18 trình sản xuất kiểm sốt hàm lượng thành phần tạp chất lưu huỳnh, nitơ, clo, hàm lượng kim loại, v.v Sử dụng phần mềm để phối trộn loại dầu thơ với nhằm kiểm sốt thành phần tạp chất nằm giới hạn cho phép trước đưa vào chế biến Đảm bảo nguyên liệu dầu thô chế biến phân xưởng CDU theo quy định kỹ thuật BSR-QĐKT:2020 xây dựng Dựa yêu cầu kỹ thuật nguyên liệu cho phân xưởng CDU phân xưởng công nghệ khác, tính chất quan trọng sau cần phải có tính tốn phối trộn dầu thơ chế biến: thành phần dầu thô, density/API, hàm lượng lưu huỳnh, hàm lượng cặn Carbon Conradson (CCR), hàm lượng kim loại sắt, calcium, nickel, vanadium, muối, hàm lượng lưu huỳnh hữu cơ, TAN, hàm lượng Nitơ tổng, hiệu suất phân đoạn naphtha, hiệu suất phân đoạn cặn residue Tùy thuộc vào yêu cầu thời điểm, danh sách tính chất quan trọng bổ sung, cập nhật 4.2 Giải pháp tăng hiệu hoạt động cụm thiết bị tách muối Hiệu tách muối, nước tạp chất gây ăn mòn cụm thiết bị tách muối ảnh hưởng lớn khả đóng cặn, ăn mòn cho hệ thống thiết bị hạ nguồn phân xưởng CDU, đặc biệt vùng đỉnh tháp Hiệu suất tách muối giảm làm tăng hàm lượng Clo nước chua đỉnh tháp (tại bình tách D-1103) Nhằm tăng hiệu hoạt động cụm thiết bị tách muối, phương án sau cần xem xét áp dụng: – Tăng nhiệt độ dầu thô đầu vào cụm thiết bị tách muối THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 19 – Tăng tỷ lệ nước rửa theo lưu lượng dầu thô chế biến – Tăng lưu lượng nước rửa bùn 4.3 Loại bỏ muối gây ăn mòn vùng đỉnh tháp phân xưởng CDU Các cặn, muối thành phần gây đóng cặn, ăn mịn phân xưởng CDU loại bỏ phương pháp học, vật lý sử dụng hóa học Một số giải pháp nghiên cứu, cải tiến áp dụng NMLD Dung Quất 4.3.1 Loại bỏ phương pháp học Việc áp dụng phương pháp làm học để loại bỏ thành phần gây đóng cặn, ăn mịn cho hệ thống đường ống, thiết bị phân xưởng CDU thực định kỳ năm/lần Bảo dưỡng Tổng thể (Turn–Around) 4.3.2 Loại bỏ muối nước rửa Giải pháp phổ biến hữu hiệu cho vấn đề đóng cặn, muối gây ăn mịn sử dụng nước rửa để hòa tan muối đường ống, thiết bị pha lỗng giọt axit mạnh hình thành -Kiểm soát lưu lượng nước rửa: Nếu lưu lượng nước rửa không đủ, tất lượng nước bị chuyển sang pha hơi, dẫn đến khơng thể hịa tan cặn muối Nghiêm trọng muối trở nên ẩm ướt, q trình ăn mịn tăng lên có diện màng nước dẫn điện hình thành nên điện cực ăn mòn Các giải pháp áp dụng để kiểm sốt lưu lượng nước tăng kích cỡ đầu phun (nozzle sprays) từ 1/8” lên 3/8” giới hạn đo đồng hồ đo lưu lượng Nhờ lưu lượng nước kiểm soát đảm bảo yêu cầu kỹ thuật -Tăng khả phân tán nước rửa: Nếu lượng nước rửa không phân phối đồng đều, có số khu vực rửa tốt, khu vực khác nhận khơng có nước rửa THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 20 cặn muối NH4Cl nguyên bị ẩm ướt dẫn đến mối nguy ăn mòn bề mặt thiết bị Các đầu phun (nozzle sprays) nước vào 12 nhánh vùng đỉnh tháp theo thiết kế ban đầu có góc phun 45o phê duyệt để thay góc phun lớn 60o nhằm tăng khả phân tán nước dịng cơng nghệ, giảm khả mài mịn thành ống tia nước - Kiểm soát chất lượng nước rửa: Chất lượng nước rửa phải kiểm soát tốt, nguồn nước phải lựa chọn kỹ lưỡng Nước dịch vụ (service water), nước chua xử lý (stripped sour water), nước chua công nghệ tuần hoàn (process water) v.v nguồn nước phổ biến dùng để rửa muối Tuy nhiên, Oxy hịa tan nước dịch vụ (service water) gây ăn mòn nghiêm trọng hàm lượng Clo, Nitơ số pH cao từ dịng nước chua góp phần gây nên q trình đóng cặn, ăn mịn Vì vậy, cần tìm nguồn nước phù hợp để cấp làm nước rửa khơng hồ tan oxy E–1111A-L 4.4 Điều chỉnh thơng số cơng nghệ trì điều kiện vận hành vùng đỉnh tháp giới hạn an toàn Thông số công nghệ điều kiện vận hành phân xưởng Chưng cất Dầu thô quy định Tài liệu Thiết kế Sổ tay thông số giới hạn vận hành an tồn Việc điều chỉnh thơng số cơng nghệ trì điều kiện vận hành vùng đỉnh tháp giới hạn an toàn điều kiện tiên để giữ phân xưởng vận hành ổn định, giảm thiểu nguy ăn mòn rò rỉ gây cháy nổ, dừng xưởng 4.5 Sử dụng hoá chất việc chống đóng cặn, ăn mịn Tại phân xưởng Chưng cất Dầu thơ, hố chất chống đóng cặn (antifoulant), hoá chất phá nhũ (de–emulsifier), hoá chất ức chế ăn mịn (corrosion inhibitor) hố chất trung hồ (neutralizer) đưa vào dịng cơng nghệ nhằm cải thiện hiệu tách muối, nước thiết bị tách muối chống đóng cặn, bảo vệ ăn mịn đường ống thiết bị THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 21 Ngồi cần dự đốn liều lượng châm hóa chất theo kết phân tích Clo pH nước chua để chủ động điều chỉnh trước nhằm phịng ngừa đóng cặn, ăn mịn phân xưởng CDU Hoá chất sử dụng NMLD Dung Quất cần phải tuân thủ quy định hành việc thử nghiệm, đánh giá hiệu có hướng dẫn sử dụng phù hợp 4.6 Giám sát ăn mòn biện pháp kiểm sốt rủi ro ăn mịn Nhằm đảm bảo toàn vẹn độ tin cậy đường ống thiết bị, Ban Kiểm tra Thiết bị (KTTB) phối hợp đơn vị liên quan để thực kiểm tra thường xuyên, giám sát tình trạng kỹ thuật, giám sát giảm thiểu ăn mòn phạm vi toàn nhà máy Đối với phân xưởng chưng cất Dầu thô, công việc cụ thể liên tục liệt kê sau: 4.6.1 Giám sát ăn mòn vùng đỉnh phân xưởng CDU Giám sát ăn mòn phân xưởng Chưng cất Dầu thô thông qua kết kiểm tra ăn mòn đường ống thiết bị kết mẫu phân tích khác (mẫu nước chua, mẫu cặn thu mở thiết bị, mẫu nguyên liệu dầu thô chế biến mẫu nước rửa) Hệ thống giám sát online chất lượng nước chua vùng đỉnh tháp điều chỉnh lưu lượng châm hoá chất trung hồ (Neutralizer) hố chất ức chế ăn mịn (Corrosion Inhibitor) đề xuất nhằm bảo vệ ăn mòn vùng đỉnh tháp phân xưởng CDU NMLD Dung Quất Các tiêu cần phân tích mẫu nước chua, mẫu nước rửa phân tích online với số tiêu như: hàm lượng Sắt, Clo, pH, NH3 nhằm có điều chỉnh kịp thời hố chất bảo vệ ăn mòn vùng đỉnh tháp 4.6.2 Nghiên cứu, thiết lập phương pháp kiểm tra giám sát tốc độ ăn mịn Chiến lược kiểm sốt bảo vệ chống ăn mịn lãnh đạo Cơng ty CP Lọc hố dầu Bình Sơn đặc biệt quan tâm giao cho Ban Kiểm tra thiết bị phối hợp Ban liên quan việc đảm bảo toàn vẹn khí đường ống thiết bị nhà máy nhằm đáp ứng vận hành an toàn, ổn định Để thực tốt nhiệm vụ giao, Ban KTTB cần phải nghiên cứu, thiết lập vị trí cần kiểm tra, THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 22 phương pháp đo đạc phù hợp để có kết kiểm tra xác đáng tin cậy 4.6.3 Cập nhật, phân tích kết đo tốc độ ăn mòn: Dựa kết đo được, nhân viên ban KTTB giao nhiệm vụ phối hợp đơn vị khác để phân tích, đánh giá khả làm việc thiết bị, đường ống bao gồm số liệu đo đạc, số liệu xác định tốc độ ăn mòn, tuổi thọ lại biện pháp xử lý tương ứng 4.6.4 Đánh giá kiểm tra theo mức độ rủi ro Tổ chức đánh giá kiểm tra dựa theo mức độ rủi ro (Risk Based Inspection – RBI) bao gồm việc nhận diện, cập nhật chế gây ăn mòn phân xưởng Chưng cất Dầu thô, nghiệp vụ kiểm tra cho đường ống, thiết bị, đánh giá thông số cửa sổ vận hành tối ưu (Integrity Operating Windown – IOW) nhằm đảm bảo độ tin cậy, tồn vẹn khí đường ống, thiết bị Các cảnh báo dải vận hành của sổ vận hành tối ưu phải giám sát, phân tích nguyên nhân để xử lý kịp thời KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 23 Luận văn đạt số kết sau: Xác định thành phần dầu thô chế biến phân xưởng CDU ảnh hưởng đến q trình đóng cặn, ăn mòn hàm lượng muối, nước, Clo, Nitơ, lưu huỳnh, axit hữu tạp chất khác Phân tích yếu tố, điều kiện vận hành thực tế phân xưởng Chưng cất Dầu thô nhiệt độ, áp suất, mơi trường pH để từ đưa các giải pháp phù hợp nhằm giám sát giảm thiểu ăn mòn Luận văn nghiên cứu, đánh giá giải pháp triển khai phân xưởng Chưng cất Dầu thô, nút thắt yêu cầu kỹ thuật nhằm tháo gỡ mang lại hiệu cao cơng tác giám sát bảo vệ ăn mịn Một số giải pháp, sáng kiến, cải hoán đề xuất điều chỉnh tỉ lệ phối trộn dầu thô phù hợp, sử dụng hoá chất để tách loại amine/hợp chất Nitơ hữu thiết bị tách muối, thay đổi nguồn lưu lượng nước rửa vùng đỉnh tháp, lắp đặt hệ thống giám sát điều chỉnh hoá chất tự động… Bên cạnh giải pháp kỹ thuật, tác giả đưa biện pháp quản lý, giám sát việc thực hiện, đồng hố giải pháp nhằm giảm thiểu khả đóng cặn, ăn mòn đường ống, thiết bị phân xưởng Chưng cất Dầu thô Việc áp dụng đồng giải pháp phân tích, nghiên cứu mang lại lợi ích vơ to lớn q trình sản xuất, đảm bảo tính tồn vẹn độ tin cậy thiết bị Cùng với phát ăn mòn mở thiết bị bảo dưỡng tổng thể lần (TA4 – năm 2020) cố rò rỉ, hư hỏng thiết bị gần NMLD Dung Quất, vấn đề ăn mòn bảo vệ chống ăn mịn ln ưu tiên hàng đầu Các giải pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ăn mòn đánh giá áp dụng sớm thời gian tới Kết việc thực đồng thời giải pháp ban đầu mang lại kết tích cực, tốc độ ăn mịn giảm cách đáng kể cần đánh giá thêm thời gian đến Tốc độ ăn mòn đo THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội - 24 0,154 mm/năm – 0,22 mm/năm thấp so với tốc độ ăn mòn chung tối đa cho phép 0,3 mm/năm II KIẾN NGHỊ Khi chế biến nguyên liệu dầu thô ngoại nhập với tỉ lệ cao NMLD Dung Quất khả rò rỉ dẫn đến cháy nổ, dừng phân xưởng, việc nghiên cứu áp dụng đồng giải pháp giám sát giảm thiểu ăn mòn hệ thống đường ống, thiết bị Phân xưởng Chưng cất Dầu thô thật cần thiết cấp bách Với mục tiêu tăng cường hiệu sản xuất kinh doanh yếu tố trì ổn định vận hành nhà máy chế biến dầu khí thật quan trọng Vì vậy, để đảm bảo cơng tác vận hành an tồn, liên tục hiệu việc áp dụng đồng giải pháp giám sát giảm thiểu ăn mòn phân xưởng Chưng cất Dầu thô việc làm hướng thiết thực THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... giải pháp để giám sát giảm thiểu ăn mòn phân xưởng Chưng cất Dầu thô BSR Việc ứng dụng đồng giải pháp giám sát kiểm sốt ăn mịn phân xưởng Chưng cất Dầu thô cần thiết để giảm thiểu khả tạo cặn, ăn. .. tế phân xưởng Chưng cất Dầu thô nhiệt độ, áp suất, mơi trường pH để từ đưa các giải pháp phù hợp nhằm giám sát giảm thiểu ăn mòn Luận văn nghiên cứu, đánh giá giải pháp triển khai phân xưởng Chưng. .. Giới thiệu phân xưởng Chưng cất Dầu thô 1.2.1 Mục đích phân xưởng Chưng cất dầu thơ Mục đích phân xưởng Chưng cất Dầu thơ tách sơ dầu thô để tạo sản phẩm làm nguyên liệu cho phân xưởng chế biến