Phân tích, đánh giá và lựa chọn công nghệ phù hợp cho hệ thống thu hồi hơi xăng dầu tại trạm xuất sản phẩm nhà máy lọc dâu dung quất

NGUYỄN LINH VŨ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN LINH VŨLỜI CAM ĐOAN TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC Tơi xin cam đoan đề tài “Phân tích, đánh  giá lựa chọn công nghệ phù hợp cho hệ thống thu hồi xăng dầu Trạm xuất sản phẩm Nhà máy lọc dầu Dung Quất” công trình nghiên cứu tơi thực hướng dẫn PGS.TS Trương Hữu Trì Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Tơi xin cam đoan, số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá NGUYỄN LINH VŨ tơi thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Tác giả luận văn PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG THU HỒI HƠI XĂNG DẦU TẠI TRẠM XUẤT SẢN PHẨM NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Nguyễn Linh Vũ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học KHĨA: K40 KHH.Qng Đà Nẵng – 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  NGUYỄN LINH VŨ PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP CHO HỆ THỐNG THU HỒI HƠI XĂNG DẦU TẠI TRẠM XUẤT SẢN PHẨM NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS TS Trƣơng Hữu Trì Đà Nẵng - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Phân tích, đánh giá lựa chọn cơng nghệ phù hợp cho hệ thống thu hồi xăng dầu trạm xuất sản phẩm nhà máy lọc dầu Dung Quất” cơng trình nghiên cứu tơi thực hướng dẫn PGS.TS Trương Hữu Trì Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Tơi xin cam đoan, số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tơi thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Tác giả luận văn Nguyễn Linh Vũ THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội MỤC LỤC Trang TÓM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương – GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan NMLD Dung Quất 1.1.1 Địa điểm xây dựng NMLD Dung Quất 1.1.2 Công suất chế biến NMLD Dung Quất 1.1.3 Cấu hình NMLD Dung Quất 1.1.4 Cơ cấu sản phẩm nhà máy 1.2 Giới thiệu cụm phân xưởng trạm xuất sản phẩm 1.2.1 Khu bể chứa sản phẩm (Unit 052) 1.2.2 Truck loading - Trạm xuất sản phẩm đường (Unit 053) 1.2.3 Jetty - Trạm xuất sản phẩm đường biển (Unit 081) 1.3 Những dự án thu hồi nghiên cứu thực Việt Nam 11 Chương – TỔNG QUAN VỀ PHÁT THẢI VÀ CÔNG NGHỆ THU HỒI 12 2.1 Các vấn đề phát thải HC 12 2.2 Các hình thức phát thải HC 14 2.2.1 Sự phát thải bay (Evaporative emissions) 14 2.2.2 Sự phát thải bơm chuyển (Displacement emissions) 14 2.2.3 Sự phát thải lưu chứa (Breathing and withdrawal emissions 15 2.2.4 Sự phát thải bơm rót (Filling emissions) 15 2.2.5 Sự phát thải từ việc tiếp nhiên liệu cho phương tiện (vehicle refueling emissions) 16 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến bay 17 2.4 Kiểm soát phát thải 18 2.4.1 Ngăn ngừa giảm thiểu phát thải 18 2.4.2 Thu hồi (Vapor recovery) 18 2.4.2.1 Hệ thống Nén-Làm lạnh-Hấp thụ 19 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 2.4.2.2 Hệ thống nén-làm lạnh-ngưng tụ 21 2.4.2.3 Hệ thống thu hồi phương pháp làm lạnh 21 2.4.2.4 Hệ thống thu hồi phương pháp sử dụng dầu (lean oil) hấp thụ 22 2.4.2.5 Hệ thống thu hồi màng lọc 23 2.5 Phương pháp tính tốn 24 2.5.1 Tổn thất trình vận hành xuất, nhập phương tiện chứa (Working loss) 24 2.5.2.Tổn thất trình vận hành phương tiện chứa (breathing loss) 24 Chương – ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ THU HỒI 26 3.1 Công nghệ VRU nhà cung cấp John Zink 26 3.1.1 Công nghệ LRVP 26 3.1.2 Công nghệ DVP 28 3.2 Công nghệ VRU nhà cung cấp Borsig 29 3.3 Đánh giá lựa chọn công nghệ 31 Chương – GIẢI PHÁP KẾT NỐI CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 36 4.1 Hệ thống công nghệ 36 4.2 Hệ thống điều khiển 41 4.3 Giải pháp thiết kế điện động lực, chiếu sáng, tiếp đất 42 4.3.1 Yêu cầu chung hệ thống điện, chống sét, tiếp đất lắp đặt cho cụm VRU 42 4.3.2 Khảo sát kết nối nguồn điện cung cấp cho cụm VRU với hệ thống hữu 42 4.3.3 Hệ thống phân phối điện 43 4.4 Giải pháp kết nối hệ thống phòng cháy chữa cháy 44 Chương – ĐÁNH GIÁ CHI PHÍ VÀ HIỆU QUẢ ĐẦU TƯ 46 5.1 Thông tin đầu vào 46 5.2 Kết phân tích kinh tế tài 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội TÓM TẮT LUẬN VĂN PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ PHÙ HỢP HỆ THỐNG THU HỒI HƠI XĂNG DẦU TẠI TRẠM XUẤT SẢN PHẨM NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Học viên: Nguyễn Linh Vũ - Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Mã số: 8520301 Khóa: K40.KHH.QNg Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Trạm xuất sản phẩm Nhà máy lọc dầu thiết kế để tồn chứa, bơm xuất sản phẩm với sản lượng 6.5 triệu sản phẩm xăng dầu hàng năm sản lượng sản phẩm xăng chiếm tỷ trọng khoảng 35-40% Vấn đề phát thải trạm xuất vấn đề lớn mà nước quan tâm đặc biệt Việt Nam, tỷ lệ phát thải xăng cao tương ứng với tỷ lệ nhiệt độ trung bình vùng miền cao Việc phát thải xăng cần coi trọng giá trị phần sản phẩm mát bay tương đối cao Khí phát thải góp phần hình thành sương mù gây nhiểm khơng khí Trạm xuất sản phẩm, rủi ro cháy nổ cao tồn hydrocarbon Việc kiểm sốt khí thải số nước giới áp dụng từ năm 1990 Công nghệ thu hồi xăng dầu phát thải công nghệ kiểm soát ưu tiên để ngăn ngừa giảm thiểu phát thải xăng bảo vệ môi vệ môi trường Trong nước, ứng dụng thu hồi áp dụng Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, Thanh Hóa Kho Xăng Dầu Đức Giang, Hà Nội Dữ liệu phân tích lượng xăng phát thải công đoạn Trạm xuất Nhà máy lọc dầu Dung Quất trung bình năm 0.12 % tổng sản lượng xăng Từ giá trị phát thải xăng cho thấy thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 60 tỷ đồng năm Vì việc áp dụng Hệ thống thu hồi nên nghiên cứu áp dụng Trạm xuất sản phẩm Nhà máy lọc dầu để đạt mục tiêu bảo vệ môi trường giảm thiểu mát xăng dầu Từ khóa – NMLD Dung Quất; Phát thải; Hợp chất hữu dễ bay –VOC; Cụm phân xưởng thu hồi – VRU ANALYSIS, ASSESSMENT AND SELECTION OF SUITABLE TECHNOLOGY OF VAPOR RECOVERY UNIT FOR DUNG QUẤT LOADING STATION Abstract – Loading stations of Dung quat refinery are designed to storage and load all fanial product of refinery with capacity around 6.5 milion tons petroleum product Gasoline emissions in loading stations is one of the biggest issues that many country are taking it under consideration especially in Vietnam, because the rate of the gasoline emissions are very high backs to the high temperature of environment Gasoline emissions should also be considering seriously because the high value of gasoline These emissions contribute to the formation of smog that casuse air pollution and also fire and exploision risk around loading area The control of these emissions has been applied internationally for long time ago, since 1990s In Vietnam, there are some loading station has stating to apply such as Nghi Son Refinery, Thanh Hoa province and Duc Giang storage and loading Company, Ha Noi City Gathering and analyzing loading and losses data were used to determine the theoretical and experimental filling emissions from loading activities at Dung Quat Efinery evaporative emission per year were 0.12% of total amount loading quantity From these values of gasoline emissions, it shows that the economic losses are very high with a range of 60 million VND per year So the application of Vapor Recovery System should be applied in loading stations to minimize the Gasoline losses is necessary for near future Key words - Dung quat refinery; Emission; Volatile Orgarnic Compound – VOC; Vapor revovery UnitVRU THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT NMLD Dung Quất: Nhà Máy Lọc Dầu Dung Quất DCS: Distributed Control System - Hệ thống điều khiển CCR: Continuous Catalytic Reforming - Phân xưởng reforming xúc tác tái sinh liên tục CRA: Compresion – Refrigenation- Absorption vapor recovery system - Hệ thống thu hồi nén - làm lạnh - hấp thụ CRC: Compresion – Refrigenation- Condensation vapor recovery system - Hệ thống thu hồi nén-làm lạnh-ngưng tụ CDU: Crude Distillation Unit – Phân xưởng chưng cất khí DO: Diesel Oil - Sản phẩm dầu diesel FO: Fuel Oil - sản phẩm dầu đốt IRR: Internal rate of return – Tỷ suất hoàn vốn nội Jetty: Trạm xuất Sản phẩm đường biển NMLD KTU: Kerosene Treating Unit - Phân xưởng xử lý Kerosene LOA: Lean Oil Absorption vapor recovery system - Hệ thống thu hồi xăng hấp thụ LPG: Liquefied Petroleum Gas - Khí hóa lỏng Loading arm: Loading Arm - Cơ cấu cần xuất để kết nối với phươn tiện nhận sản phẩm NHT: Naphtha Hydro Treating – Phân xưởng xử lý Naphtha hydro NPV: Net presente value – Giá trị rịng Off gas: Khí metan etan PLC: Programae logic control - Bộ điều khiển PR: sản phẩm Propylene RON: Reseach Octane Number- Trị số Octan RFCC: Residue Fluidized Catalytic Cracking - Phân xưởng cracking xúc tác cặn Rich oil: Dòng sản phẩm sau hấp thụ SS: Sub station – Trạm biến áp Truck Loading: Trạm xuất sản phẩm đường NMLD VRU: Vapor revovery Unit- Phân xưởng thu hồi xăng dầu VOC: Volatile organic compound –Hợp chất hữu dễ bay POCP: Photochemical ozone creation potential –Hợp chất tiềm tạo ôzôn quang hóa THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1 Cơ cấu sản phẩm NMLD Dung Quất Bảng 2.1 Các nguồn phát thải VOC 13 Bảng 2.2 Thành phần xăng điển hình 14 Bảng 2.3 Thành phần chưng cất xăng RON95 17 Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá lựa chọn cơng nghệ thu hồi cho NMLD Dung Quất 32 Bảng 4.1 Nguồn cấp điện công suất phụ tải điện cụm VRU 43 Bảng 4.2 Tính tốn lượng nước chữa cháy cần thiết 44 Bảng 4.3 Lưu lượng bơm chữa cháy Trạm đường 43 Bảng 4.4 Lưu lượng bơm chữa cháy Trạm đường biển 43 Bảng 5.1 Thành phần phát thải Trạm xuất sản phẩm cho NMLD Dung Quất 46 Bảng 5.2 Chi phí đầu tư ban đầu hiệu suất dự kiến VRU 47 Bảng 5.3 Bảng tính hiệu đầu tư hệ thống thu hồi Trạm xuất đường biển 49 Bảng 5.4 Bảng tính hiệu đầu tư hệ thống thu hồi Trạm xuất đường 50 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 4.1 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Mơ tả sơ đồ vị trí NMLD Dung Quất Sơ đồ tổng quan NMLD Dung Quất Sơ đồ tổng quan sản phẩm NMLD Dung Quất Bể chứa sản phẩm Nhà máy lọc dầu Dung Quất Sơ đồ tổng quan Trạm xuất đường NMLD Dung Quất Sơ đồ tổng quan Trạm xuất đường biển NMLD Dung Quất Trạm xuất đường biển Nhà máy lọc dầu Dung Quất Tổng thể Nhà máy vị trí dự kiến lắp đặt Hệ thống thu hồi NMLD Dung Quất [8 Cụm VRU – Kho Xăng dầu Petrolimex Đức Giang- Hà Nội Sự phát tán khí thải từ hệ thống tồn chứa, phân phối Cấu tạo bồn chứa sản phẩm xăng dầu Sự hóa q trình xuất sản phẩm từ đỉnh –splash loading Sự hóa q trình xuất sản phẩm từ đáy –bottom loading Sơ đồ nguyên lý hệ hống thu hồi nén - làm lạnh - hấp thụ (CRA) Hệ thống nén-làm lạnh-hấp thụ Parker Hannifin Hệ thống nén-làm lạnh-hấp thụ Rheem Superior Sơ đồ nguyên lý hệ hống thu hồi nén - làm lạnh – ngưng tụ (CRC) Sơ đồ nguyên lý hệ hống thu hồi phương pháp làm lạnh Sơ đồ nguyên lý hệ hống thu hồi sử dụng dầu lean oil hấp thụ Sơ đồ nguyên lý thu hồi xăng dạng tách màng Sơ đồ công nghệ LRVP –Jonh Zink Sơ đồ Công nghệ DVP John Zink Sơ đồ nguyên lý thu hồi phương pháp màng Nguyên lý tách màng lọc Kết nối thu hồi bến 1&2 Trạmxuất đường biển hệ thống VRU Kết nối thu hồi từ bến 3&4 Trạmxuất đường biển hệ thống VRU Kết nối thu hồi tổng thể Trạmxuất đường biển hệ thống VRU Kết nối đường xăng từ Trạm xuất đường hệ thống VRU Kết nối tổng thể hệ thống VRU bồn chứa Sơ đồ công nghệ bị cụm VRU THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG 8 10 10 11 13 15 16 16 19 20 20 21 22 23 23 27 29 30 31 36 37 38 39 40 41 Lưu hành nội Luận văn thạc sĩ -1- MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việc thu hồi hydrocacbon để giảm phát thải hợp chất hữu dễ bay nguy hại cho môi trường (VOC) mối quan tâm sống sản xuất vận chuyển dầu khí đại Các tổ chức Ủy ban kinh tế Châu Âu (UN-ECE), Cục bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US EPA), Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), Liên minh Châu Âu (EU) số quốc gia Châu Á, Châu Mỹ… tập trung vào việc ngăn ngừa nhiễm khơng khí xuất nhập vận chuyển dầu thô sản phẩm dầu khí Hầu hết cơng ty dầu mỏ lớn toàn giới thiết lập chiến lược môi trường rõ ràng cho vấn đề với mục tiêu giảm VOC Các yêu cầu phát thải hoạt động xuất nhập dầu thô, sản phẩm yêu cầu hiệu suất thu hồi tối thiểu không thấp 78% VOC quy định luật pháp nằm giảm thiểu tác hại đến môi trường việc phát thải VOC [Reduce Emissions of VOCs during Loading and Unloading of Ships in the EU- Howard J Rudd & Nikolas A Hill] [1] Đối với Việt Nam quốc gia vùng nhiệt đới, nhiệt độ môi trường trung bình hàng năm tương đối cao nên làm tăng q trình bay hơi, thất VOC nhẹ mơi trường q trình xuất nhập dầu thơ, sản phẩm lớn gây hao hụt sản phẩm ô nhiễm mơi trường VOC nhẹ bị mơi trường rủi ro cao tiềm ẩn nguy tích tụ gây cháy nổ, ảnh hưởng sức khỏe người lao động tác động đến mơi trường chung tồn cầu Đối với Nhà máy Lọc dầu Dung quất, trạm xuất sản phẩm xăng dầu đường biển, đường hữu Nhà máy chưa đầu tư, thiết kế hệ thống thu hồi hydrocacbon sinh trình xuất sản phẩm đặc biệt sản phẩm có áp suất bão hòa cao, dễ bay xăng RON 92 RON 95 xuất sản phẩm đường thủy đường Do đó, phân xưởng thu hồi xăng (VRU) cần nghiên cứu lắp đặt với mục tiêu nhằm làm giảm thất thoát xăng phát tán hydrocacbon vào khơng khí, giảm tác động đến môi trường giảm nguy an toàn cháy nổ hoạt động xuất, nhập sản phẩm Trong tương lai, yêu cầu bảo vệ môi trường Việt Nam ngày nghiêm ngặt, tiếp cận với tiêu chuẩn môi trường nước phát triển đặt vấn đề cần phải đối diện Trạm xuất sản phẩm Nhà máy lọc dầu Quất cần phải cải hoán để thu hồi khí VOC phát thải nhằm đạt tiêu chuẩn môi trường Với lý nêu trên, việc “Phân tích, đánh giá lựa chọn công nghệ phù hợp cho hệ thống thu hồi xăng dầu Trạm xuất sản phẩm Nhà máy lọc dầu Dung Quất” nhiệm vụ thật cần thiết NMLD Dung Quất, để từ có phương án khả thi, lựa chọn công nghệ phù hợp, phương án GVHD: PGS.TS Trương Hữu Trì HVTH: Nguyễn Linh Vũ THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Luận văn thạc sĩ -49- Căn sở giả thiết nêu trên, sơ tính tốn thời gian hồn vốn dự án sau: - NPV = 61,404,731,572 VND - IRR = 15% (tại lãi suất chiết khấu 10%) - Thời gian hồn vốn khơng tính chiết khấu (tĩnh) = 6.1 năm - Thời gian hồn vốn có chiết khấu (động) = 10.2 năm - Đối với hệ thống thu hồi trạm xuất xe bồn: - NPV = -33,864,205,422 VND(