Nhóm 7 DCC và MTO tiểu luận hóa dầu

Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên MỤC LỤC Mục lục …………………………………………………………………… …………….1 Mở đầu …………………………………………………………………………………… Nội dung……………………………………………………… …………………………4 Phần 1: Cracking xúc tác sâu, nguồn cung cấp olefin nhẹ mới………………… ….… 1.1 Cơ sở……………………………………………………………… ………… 1.2 Mơ tả q trình cơng nghệ ….………………………… …………………… 1.3 Xúc tác ….……………………………………………………… ………… 12 1.4 Nguồn nguyên liệu …………………………………………………… …….13 1.5 Điều kiện hoạt động ……………………………………………… ……… 13 1.6 Sản lượng sản phẩm DCC ……………………………………… …….14 1.7 Triển khai công nghệ DCC ………………………………………………….17 Phần 2: Sản xuất olefin từ methanol …………………………………………… ……19 2.1 Mở đầu ………………………………………………………………………19 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu 2.2 GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Giới thiệu …………………………………………………………………….20 2.3 Công nghệ sản xuất MTO ………………………………………………… 23 2.4 Cơ sở kinh tế ………………………………………………………………… 27 2.5 Dự toán vốn đầu tư ………………………………………………………….29 2.6 So sánh giá trị kinh tế ……………………………………………………….32 2.7 Hiệu kinh tế …………………………………………………………… 36 2.8 Kết luận …………………………………………………………………… 37 Tài liệu tham khảo ………………………………………………………………… …38 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên MỞ ĐẦU Dầu mỏ-khí từ trước đến nguồn cung cấp lượng lớn quan trọng nhiều quốc gia giới Các sản phẩm từ q trình lọc hóa dầu ln đóng vai trò quan trọng xã hội Từ đời đến ngành công nghiệp lọc dầu lọc – hóa dầu ln trọng ngày phát triển, cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày cao người Nhiệm vụ cấp thiết cơng nghệ lọc hóa dầu tạo sản phẩm chất lượng cao từ nguồn nguyên liệu nặng Ngày nay, yêu cầu thay đổi chất lượng xăng kéo theo đòi hỏi ngày lớn sản lượng sản phẩm olefin Chính mà nguồn cung cấp olefin tìm ngày phổ biến Nhóm Tiểu luận Công nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Trong khn khổ đề tài tiểu luận môn Công nghệ tổng hợp hữu cơ- hóa dầu, nhóm chúng em tìm hiểu đưa nội dung hai nguồn cung cấp olefin phổ biến nay, là: cơng nghệ cracking xúc tác sâu DCC Stone & Webster công nghệ thu olefin từ methanol UOP Lurgi Mỗi cơng nghệ tìm hiểu nguồn ngun liệu, xúc tác, điều kiện hoạt động, sơ đồ công nghệ vấn đề kinh tế liên quan NỘI DUNG PHẦN 1: CRACKING XÚC TÁC SÂU, NGUỒN CUNG CẤP OLEFIN NHẸ MỚI 1.1 Cơ sở Quá trình cracking xúc tác pha lưu thể (FCC) q trình chuyển hóa dầu nặng quan trọng sử dụng rộng rãi nhà máy lọc dầu đại Trong lịch sử, sở FCC thường hoạt động theo chế độ sản xuất xăng cực đại chế độ sản phẩm chưng cất cực đại, tùy thuộc vào nhu cầu sản phẩm theo mùa vị trí địa lý nhà máy lọc dầu Gần đây, với đời điều chỉnh yêu cầu xăng mà sở FCC ngày hướng sản xuất theo chế độ sản phẩm olefin tối đa Các isoolefin nhẹ, isobutylene isoamylene từ công nghệ FCC nguồn nguyên liệu cần thiết cho q Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên trình điều chế methyl tertiary butyl ether (MTBE) tertiary amyl methyl ether (TAME), thành phần pha trộn vào xăng nhằm cải thiện chất lượng xăng Nhu cầu hàm lượng alkyl tăng để đáp ứng nhu cầu điều chỉnh chất lượng xăng, việc đòi hỏi nguồn olefin nhẹ ngày nhiều Đồng thời với thay đổi nhu cầu propylene để sản xuất sản phẩm polypropylene ngày tăng Gần nửa số propylen sử dụng ngành hóa chất thu từ nhà máy lọc dầu phần lại đến từ q trình cracking nước (SC) Do đó, nhu cầu propylene từ đơn vị FCC đơn vị SC tăng lên Do trình SC sản xuất ethylene sản phẩm chính, nên cần quy trình xúc tác phù hợp để sản xuất propylen butylen Nhu cầu propylene cho alkyl hóa dòng ngun liệu cho sản xuất polypropylen, dự kiến tiếp tục phát triển tốt kỷ 21 Nhiều isoolefin cần thiết để chế tạo hợp chất MTBE TAME Điều đặt yêu cầu cấp thiết cho trình FCC trình SC cần đáp ứng Do vậy, cần phải có quy trình sản xuất olefin nhẹ mang tính kinh tế để đáp ứng nhu cầu olefin nhẹ (từ C3 đến C5) Cuối cùng, Tập đồn cơng nghệ Stone & Webster ký thỏa thuận với Viện nghiên cứu chế biến dầu khí (Research Institute of Petroleum Processing: RIPP) Tập đồn cơng nghệ Sinopec, hai nằm Trung Quốc, để cấp phép độc quyền cho công nghệ Cracking xúc tác sâu (DCC) RIPP DCC quy trình thương mại hóa hồn toàn, tương tự FCC, để sản xuất olefin nhẹ (C3 đến C5) từ nguyên liệu nặng dầu khí cặn paraffinic Bảng 1.1a danh sách tất đơn vị DCC hoạt động Hình 1.1 cho thấy đơn vị xây dựng Thái Lan hoạt động mức khoảng 18.000 B/D sản xuất khoảng 150.000 MTA propylene Bảng 1.1a Tình hình khởi đầu DCC Địa Điểm Năng suất nguyên liệu (MTA=tấn/năm) Thời điểm bắt đầu hoạt động Chế độ hoạt động DCC Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu Jinan, Trung Quốc Anqing, Trung Quốc Daqing, Trung Quốc Jinmen, Trung Quốc TPI, Thái Lan Shenyang, Trung Quốc Jinzhou, Trung Quốc Urumchi, Trung Quốc 150.000 400.000 120.000 800.000 900.000 400.000 300.000 800.000 GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên 1994 1995 1995 1997 1997 1998 1999 1999 I II I I II I II I II Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Hình 1.1a Cơ sở DCC TPI, Thái Lan Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Hình 1.1b Các thiết bị cơng nghệ DCC Trung Quốc Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên 1.2 Mơ tả q trình cơng nghệ DCC q trình xúc tác tầng sơi để cracking chọn lọc nhiều loại nguyên liệu khác thành olefin nhẹ Một thiết bị phản ứng / thiết bị tái sinh làm việc với chất xúc tác có tính chất vật lý giống với chất xúc tác FCC Q trình DCC vận hành hai chế độ: propylene cực đại (loại I) isoolefin cực đại (loại II) Mỗi chế độ hoạt động sử dụng chất xúc tác điều kiện hoạt động riêng Sản phẩm DCC olefin nhẹ, xăng có trị số octan cao, dầu vòng thơm nhẹ, khí khơ than cốc Một lượng nhỏ dầu sệt sản xuất Chế độ độ vận hành thu propylene cực đại (loại I) sử dụng kỹ thuật craking xúc tác pha lưu thể ( ống phản ứng đứng) cracking lớp xúc tác ổn định với điều kiện phản ứng khắc nghiệt Chế độ vận hành thu isoolefin cực đại (loại II) sử dụng lớp xúc tác cracking pha lưu thể giơng quy trình FCC đại, điều kiện khắc nghiệt so với chế độ vận hành loại I Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Hình 1.2a mơ tả sơ đồ cơng nghệ DCC loại I, sở mơ tả quy trình Dòng nguyên liệu ban đầu phun thành dạng hạt sương nhỏ bơm vào ống phản ứng đầu phun S%W, phun vào pha xúc tác chuyển động Dầu nguyên liệu phun thành hạt sương nhỏ trộn lẫn với chất xúc tác bắt đầu phản ứng cracking thành sản phẩm nhẹ hơn, có giá trị Cần hệ thống phun nguyên liệu tốt cho quy trình DCC, giống trình FCC, để đảm bảo hóa dầu nhanh chóng phản ứng cracking xúc tác có chọn lọc Dòng nước cho ống phản ứng bơm vào phía vị trí phun nguyên liệu để tăng cường phân tán nguyên liệu tách hydrocacbon khỏi bề mặt chất xúc tác nhằm đảm bảo áp suất riêng phần tối thiểu cho phản ứng hệ DCC Đầu phun nước thông thường sử dụng để phun nước vào ống phản ứng (yêu cầu cho chế độ DCC loại II đáng kể khơng cần vòi phun nước bổ sung) Khi cần thiết lượng dầu sệt tuần hoàn phía vòi phun nước vào ống phản ứng Dòng dầu hồi lưu khơng có tác dụng làm tăng độ chyển hóa chung phản ứng mà để tối ưu hóa chế độ nhiệt hệ thống, sản phẩm chủ yếu cracking dầu sệt cốc Trên đỉnh ống phản ứng, chất xúc tác, nước hydrocacbon qua phần cuối ống phản ứng ( đặt vị trí thấp mức xúc tác ổn định) xuống lò phản ứng Độ chuyển hóa ngun liệu q trình DCC điều chỉnh cách điều chỉnh chiều cao lớp xúc tác ổn định (tốc độ không gian trọng lượng hydrocacbon, WHSV) Các cyclone hai cấp hiệu suất phân riêng cao giúp loại bỏ chất xúc tác khỏi dòng thiết bị phản ứng Các sản phẩm, khí trơ, nước lượng nhỏ chất xúc tác chảy từ thiết bị phản ứng vào đáy thiết bị chưng cất phân đoạn để bắt đầu tách sản phẩm Van trượt điều chỉnh xúc tác tái sinh khống chế nhiệt độ lớp xúc tác thiết bị phản ứng cách điều chỉnh lượng chất xúc tác tái sinh nóng vào ống phản ứng Nhiệt độ thiết bị phản ứng áp suất liệt kê bảng 1.5a 10 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên MTO đem lại mối liên kết việc sản xuất khí tự nhiên polyolefin Nó đem lại lợi ích việc bình ổn cầu sử dụng khí đốt từ xa mở hội cho khí đốt tự nhiên Quá trình MTO lộ trình sáng tạo cho việc sản xuất olefin từ khí tự nhiên Nó cung cấp linh hoạt sản lượng, cấp tốt propylene etylene, đáp ứng cầu sử dụng propylene, điều mà đạt nhà máy etylene thông thường, đơn lẻ Việc chuyển đổi metanol thành olefin đòi hỏi xúc tác có tính chọn lọc, hoạt động mức nhiệt độ trung bình đến cao Phản ứng tỏa nhiệt nên tận dụng nguồn nhiệt cho mục đích khác Methanol qua trung gian, xảy phản ứng tách nước thành dimetylether (DME) để tạo etylene propylene Butylene olefin cao sản xuất với số lượng hạn chế Tùy thuộc vào thiết kế hoạt động của phận MTO, suất tổng etylene propylene đạt gần 80% dựa hàm lượng carbon đầu metanol vào Carbon than cốc ngưng tụ chất xúc tác cần phải loại bỏ để trì hoạt động chất xúc tác Than cốc loại bỏ cách đốt với không khí hệ thống tái sinh xúc tác Một thiết bị phản ứng tầng sôi thiết bị tái sinh lý tưởng cho trình MTO Thiết bị phản ứng hoạt động pha với nhiệt độ từ 350 – 550 độ C áp suất khoảng từ 1-3 bar Một dòng chất xúc tác nối với thiết bị tái sinh tầng sơi để trì hoạt động cao Nguyên liệu trình UOP / Hydro MTO loại dầu thơ metanol chưa xử lý metanol nguyên chất Việc lựa chọn chất lượng nguyên liệu thường phụ thuộc vào tình cụ thể dự án nên có lợi hai trường hợp Hình 2.3.4a sơ đồ dòng đơn giản quy trình UOP/Hydro MTO Sau phần thu hồi oxy, nước thải xử lý thêm chưng cất phân đoạn tinh chế để tách sản phẩm khỏi thành phần phụ phẩm Ethylene propylene sản xuất dạng sản phẩm polymer đưa đến kho 27 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Hình 2.3.4a Mơ hình q trình MTO cơng nghệ UOP Điển hình thì, có tới 80% lượng methanol (tính theo phần trăm carbon) chuyển đổi thành ethylene propylene, với khoảng 10% chuyển sang buten Quá trình UOP / Hydro MTO cung cấp phạm vi rộng để thay đổi linh hoạt thành phần sản phẩm ethylene propylene cách điều chỉnh mức độ mãnh liệt hoạt động lò phản ứng Q trình MTO thiết kế tỷ lệ sản phẩm ethylene propylene khoảng 0.75 – 1.5 Năng suất tổng thể olefin nhẹ (gồm ethylene propylene) thay đổi chút phạm vi với suất cao đạt khoảng 0.8 – 1.25 Q trình tối thiểu hóa lượng metanol cần cung cấp, lại điều chỉnh tỷ lệ ethylene propylene để phù hợp với nhu cầu thị trường giá Một ví dụ cân vật liệu thể bảng 2.4a để sản xuất 600.000 MTA olefin nhẹ (ethylene propylene) Cần khoảng metanol cho olefin nhẹ Điều cho thấy hiệu suất đạt khoảng dựa theo lượng carbon chuyển hóa 28 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Do sản lượng olefin cao tạo thành phần nhẹ (khơng phải olefin), nên quy trình MTO khơng u cầu hệ thống làm lạnh ethylene Mặc dù chưa thương mại hóa, việc tiết kiệm chi phí dự kiến thực cách tối ưu hóa thiết kế thiết bị phản ứng Một vài gói thiết kế chuẩn bị để xác định trước yêu cầu thiết kế chi phí cho dự án MTO Những nghiên cứu gói bao gồm yêu cầu thiết kế chi phí cách độc lập cho hệ thống bên ngồi hệ thống tiện ích liên quan đến MTO dự án GTP tích hợp 2.3.5 Cơng nghệ sản xuất MTO Lurgi Hình 2.3.5a Mơ hình cơng nghệ sản xuất MTO hãng Lurgi (được ứng dụng chế biến khí mỏ Cá Voi Xanh) 2.4 Cơ sở kinh tế Để đến so sánh kinh tế có ý nghĩa, xem xét số giả định chi phí sau Chi phí đầu tư nghiên cứu cho địa điểm xa Các khoản phụ cấp chi phí cho trang web tiện ích giả định tương đương với 35% chi phí ước tính hệ thống hỗ trợ bên (ISBL) Đây coi cách dự tính chi phí hợp lý cho sở tích hợp 29 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Giá sản phẩm ước tính gần tương ứng với giá dầu thơ $ 18/bbl (1 bbl ~ 0,159 m3) Giá khí đốt tự nhiên giả định mức 0,5 đô la / triệu Btu (1 triệu Btu ~ 1.055 GJ), phản ánh mức giá cho việc sử dụng khí từ xa Các sản phẩm lỏng GTL cho có giá trị tổng hợp tương đương đô la/bbl so với giá dầu thơ sản phẩm khí định giá tương đương với giá trị nhiên liệu địa phương Sản lượng polyolefin giả định mức 98% khối lượng nguyên liệu mono-olefin Giá sản phẩm polyolefin dựa mức trung bình giá lịch sử giá hợp đồng Tây Âu gần tương ứng với dầu thơ mức $ 18/bbl Chi phí vận chuyển giả định vận chuyển hàng hải từ địa điểm xa đến thị trường công nghiệp Tây Âu Hoa Kỳ Những chi phí thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vị trí dự án thị trường chi phí nhiên liệu Phí xử lý thuế nhập ảnh hưởng đến doanh thu Chi phí sản xuất cố định dựa mức phụ cấp 5% hệ thống hỗ trợ bên ước tính chi phí dựng lên (ISBLEEC) để trang trải chi phí lao động giám sát, qua đầu, bảo trì, thuế bảo hiểm, lãi cho vốn lưu động Chi tiết bảng 2.5a Bảng 2.4a Cân vật liệu trình MTO 30 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên 2.5 Dự tốn vốn đầu tư Chi phí đầu tư ước tính dựa tổng hợp dự tốn chi phí nhỏ phận trình Những khoản xác định cách so sánh thơng tin chi phí báo ấn phẩm khác nhau, thông tin nội UOP Cơ sở giả định việc xác định chi phí giải thích thêm đoạn Chi phí ước tính cho lựa chọn chương so sánh hình 2.5a Các chi phí đầu tư cho GTL GTL tích hợp sản xuất metanol tương đương khoảng 1,2 tỷ đô GTP đòi hỏi khoản đầu tư tương tự Việc bổ sung /tích hợp sở sản xuất olefin polyolefin làm tăng chi phí đầu tư lên khoảng 2,0 tỷ đô Bảng 2.5a Cơ sở kinh tế hệ thống tích hợp GTL/GTP - Vốn đầu tư GTL: Một tổ hợp GTL để sản xuất 50.000 BPSD yêu cầu phải chuyển hóa khoảng 450M SCF/ ngày LNG có vốn ước tính khoảng 1,25 tỷ Chi phí giả định tất bao trọn nhà máy, đặt vị trí xa xơi, chiếm 31 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên khoảng $25.000/BPSD Các sở sản xuất khí tổng hợp giả định chiếm khoảng 60% chi phí ISBL cho tổ hợp GTL - Vốn đầu tư GTL/Methanol: Các phận tổng hợp tinh chế metanol chiếm khoảng 28% chi phí ISBL nhà máy metanol thông thường Một nhà máy metanol với quy mơ lớn có cơng suất khoảng 5000MT/D (~1,7 triệu MTA) Bằng cách nhân rộng chi phí sở tổng hợp tinh chế metanol quy mơ lớn, ước tính chi phí vốn rơi vào khoảng 80 triệu Việc tích hợp sở với sở khí tổng hợp sử dụng GLT (GTL 50.000 BPSD) cần khoảng 38% khí tổng hợp để sản xuất metanol Một sở phức hợp tạo 5300 MT/D metanol có độ tinh khiết cao với 31.000 BPSD sản phẩm lỏng GTL Quy mô chi phí sở tổng hợp Fischer Tropsch (FT) nâng cấp sản phẩm bị giảm, cho cơng suất GTL thấp Sau tính thêm chi phí cho khoản trợ cấp, hệ thống thiết bị liên quan (OSBL), chất xúc tác, phí cho giấy phép chi phí khác, chi phí nhà máy chung cho sở GTL/metanol cao chút so với chi phí sở GTL Hình 2.5a So sánh vốn đầu tư phận - Vốn đầu tư GTP: Kích thước tổ hợp GTP phức tạp quy mô lớn chủ yếu nằm suất metanol phận polyolefin Các phận polyolefin quy mơ lớn có 32 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên công suất khoảng 300.000 MTA Nếu muốn có lượng PE PP nhau, phận MTO cần khoảng 1.8M MTA metanol để hỗ trợ cho việc sản xuất 600.000 MTA polyolefin Bộ phân tinh chế metanol đơn giản hóa nhiều tích hợp với tổ hợp GTP metanol thơ sử dụng làm nguyên liệu cho MTO Điều giúp cho tiết kiệm đáng kể chi phí nhà máy metanol giảm thiểu việc phải lưu trữ sản phẩm trung gian cho số sở tích hợp Chi phí ước tính cho tổ hợp 1,21 tỷ Chi phí bao gồm khoản trợ cấp, hệ thống thiết bị liên quan (OSBL), chất xúc tác, phí cho giấy phép chi phí khác dựa việc đặt nhà máy địa điểm xa (giả định hệ số vị trí 15% so với địa điểm bờ Vịnh Hoa Kỳ) - Vốn đầu tư GTL/GTP: Việc bổ sung phân MTO polyolefin cho phép metanol chuyển đổi thành olefin sau polyolefin Việc chuyển hóa thành polyolefin cần thiết tốn vận chuyện olefin từ nơi xa Polyolefin kinh tế phải vận chuyển khoảng cách lớn (so với olefin) Chi phí ước tính cho sở GTL/GTP tích hợp khoảng tỷ Chi phí bao gồm khoản trợ cấp, hệ thống thiết bị liên quan (OSBL), chất xúc tác, phí cho giấy phép chi phí khác dựa việc đặt nhà máy địa điểm xa (so với vị trí bờ biển) -Vốn đầu tư GTL / Cracker / Polyolefin: Con đường phổ biến để sản xuất polyetylen polypropylen thông qua cracking naphtha Các sản phẩm lỏng GTL bao gồm sản phẩm giới hạn khoảng sơi naphtha Naphtha phù hợp cho q trình cracking nước chứa thành phần parafin có nồng độ cao Điều mang lại sản lượng ethylene cao cho q trình cracking naphtha Naphtha vận chuyển từ địa điểm xa đến địa điểm công nghiệp lối tiêu thụ phổ biến cho sản phẩm naphtha GTL Vì chương thảo luận lợi tiềm việc tích hợp sản xuất polyolefin với GTL, nên việc đưa vào tích hợp phù hợp thơng qua việc cracking thông thường Phần naphtha sản phẩm GTL thay đổi đáng kể tùy thuộc vào chất xúc tác điều kiện hoạt động phân thực phản ứng Fischer-Tropsch Với giả định naphtha chiếm 28% thể tích tổng số chất lỏng FT cung cấp 14.000 BPSD cho naphtha, thân số lượng 33 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên nhỏ để hỗ trợ hệ thống cracking naphtha Vì đem lại hiệu kinh tế cho dự án vậy, việc cắt giảm lượng lớn chất lỏng FT cần thiết Chúng ta giả định 56% chất lỏng FT sử dụng làm nguyên liệu cho trình craking Chúng ta ước tính 28.000 BPD ngun liệu này, giàu parafin thơng thường, hỗ trợ sản xuất 438.000 MTA polyetylen 166.600 MTA polypropylen Sản lượng ethylene cao đáng kể so với sản lượng quy trình cracking dựa ngun liệu thơng thường Chi phí xây dựng ước tính hệ thống thiết bị ISBL cho quy trình cracking 380 triệu la, chi phí tương ứng cho hệ thống ISBL polyolefin 360 triệu đô la Tổng mức đầu tư cho tổ hợp ước tính khoảng 2,2 tỷ USD Điều bao gồm chi phí cho trợ cấp, hệ thống thiết bị phụ trợ ngồi (OSBL), chất xúc tác, phí giấy phép chi phí khác dựa địa điểm xa với hệ số vị trí giả định 15% so với chi phí cho địa điểm Bờ Vịnh Hoa Kỳ 2.6 So sánh giá trị kinh tế Việc tích hợp sản xuất methanol với GTL mang lại hiệu kinh tế cao với điều kiện giá bán methanol mức khoảng $ 120/MT trở lên Tuy nhiên, tiêu thụ methanol thông qua nhu cầu thông thường (nghĩa là, formaldehyd, MTBE, chloromethanes, axit axetic, v.v.) hạn chế cho việc sử dụng khí từ xa Nhu cầu methanol khoảng 30 triệu MTA dự báo tăng lên 37 triệu MTA 10 năm Nhu cầu methanol bổ sung hỗ trợ cho việc lắp đặt hai ba nhà máy methanol quy mô lớn tiêu thụ khoảng 665 triệu SCF / ngày (17,8 triệu Nm3/ngày) khí đốt tự nhiên Các dự án methanol có khả dẫn đến việc đóng cửa số nhà máy có với chi phí sản xuất cao hơn, điều có hạn chế khơng hỗ trợ giá thị trường cao Nhiều giải pháp để sử dụng cho methanol (tức khoang nhiên liệu chuyển hóa thành olefin) đòi hỏi giá methanol thấp để cạnh tranh thị trường tương ứng họ Trong so sánh kinh tế đây, việc lựa chọn giá methanol $ 85 / MT sử dụng để làm ví dụ kinh tế GTL/methanol hội nhập với methanol hướng vào thị trường thay MTO Trong trường hợp vậy, tính kinh tế nhà máy GTL GTL / metanol tích hợp giống Xem bảng 2.6a 34 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Bảng 2.6a So sánh hiệu kinh tế hệ thống GTL tích hợp với sản xuất methanol Nếu methanol biến đổi thành olefin polyolefin, làm tăng thêm giá trị gia tăng cho sản phẩm có nguồn gốc từ khí tự nhiên Các báo khác so sánh tính kinh tế dự án khí từ xa bao gồm LNG, GTL GTP.GTP mang lại hiệu kinh tế hấp dẫn mức đầu tư với GTL giá trị cao sản phẩm polyolefin so với nhiên liệu lỏng, nhiên liệu có giá cao nhiên liệu thông thường GTP cung cấp lợi nhuận gộp tương đương với $ 5,70 / 1000 SCF khí đốt tiêu thụ Con số gấp lần lợi nhuận gộp tương ứng cung cấp GTL Điều giúp GTP có hiệu kinh tế quy mơ nhỏ GTL, đó, sử dụng mỏ khí vừa lớn GTL cung cấp tiềm lớn cho việc sử dụng khí đốt liên kết khí đốt tự nhiên với thị trường cung cấp lịch sử sản phẩm có nguồn gốc từ dầu thơ Điều có tầm quan trọng chiến lược nhiều người, sở dự trữ khí đốt giới lớn sở dự trữ dầu tỷ lệ phát khí vượt q tỷ lệ phát 35 Nhóm Tiểu luận Công nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên dầu Khi giá dầu thơ cao, GTL mang lại hiệu kinh tế hấp dẫn, việc giá dầu thấp làm tăng mối lo ngại rủi ro kinh tế GTL Một cách để giúp giảm thiểu rủi ro sản xuất sản phẩm có tỷ suất lợi nhuận cao Điều chứng minh ví dụ GTL / GTP hiển thị Bảng 2.6b Bảng 2.6b So sánh hiệu kinh tế hệ thống tích hợp GTL với sản xuất polyolefin Trong trường hợp GTL / GTP, 38% khí tổng hợp sử dụng để sản xuất methanol sau chuyển hóa chủ yếu thành ethylene propylene sau chuyển hóa thành polyetylen polypropylen 62% lại khí tổng hợp chuyển hóa thành chất lỏng FT Mặc dù điều đòi hỏi khoản đầu tư lớn đáng kể, làm tăng gấp đơi lợi nhuận gộp nghìn khối khí đốt tự nhiên tiêu chuẩn tăng IRR dự án từ khoảng 13% cho GTL lên gần 17% cho dự án GTL / GTP tích hợp Trong trường hợp này, sản phẩm phụ MTO C4+ sử dụng làm nhiên liệu Điều giảm thiểu lượng sản phẩm phụ từ phức hệ cung cấp giá trị tối thiểu cho nguyên liệu Nếu sản phẩm phụ vận chuyển riêng rẽ pha 36 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên trộn vào dòng sản phẩm lỏng FT, chúng cung cấp giá trị cao đáng kể làm tăng thêm IRR dự án Cũng thể bảng 2.6b tính kinh tế việc tích hợp quy trình carcking nước vào nhà máy polyolefin với GTL Có synergy tích hợp tất khí tổng hợp trước tiên phải chuyển đổi thành chất lỏng FT Trong trường hợp này, 22.000 BPSD chất lỏng FT vận chuyển với 350.000 MTA sản phẩm lỏng phụ trình cracking Những sản phẩm phụ bao gồm loại dầu thơ thơ (~ 33%), khí nhiệt phân (~ 59%) dầu nhiên liệu (~ 8%) Với khoản đầu tư đáng kể, sở bổ sung lắp đặt để thu hồi butadien, benzen, toluene xylen từ luồng Điều yêu cầu bổ sung kho lưu trữ cho sản phẩm bổ sung Tùy chọn tích hợp GTL / cracker cung cấp tính kinh tế tốt chút so với GTL, đòi hỏi đầu tư lớn nhất, sản xuất số lượng lớn sản phẩm vận chuyển từ từ xa giá trị kinh tế so với tích hợp GTL / GTP Nhu cầu bổ sung suất ethylene propylene dự kiến cần bổ sung khoảng 60 triệu MTA sản xuất ethylene 30 triệu MTA sản xuất propylene vào năm 2015 Nếu giả định suất GTL khoảng triệu BPSD sản xuất thời gian kỳ, sau sản xuất khoảng 840.000 BPSD naphtha có nguồn gốc FT 27 tỷ SCF / ngày (723 triệu Nm3) khí đốt tiêu thụ Nếu naphta cracking để sản xuất ethylene propylene, có khoảng 14 triệu MTA ethylene triệu MTA propylene sản xuất Điều để lại 75% sản lượng ethylene bổ sung 80% sản lượng propylene bổ sung cung cấp nguồn khác Nếu lượng khí tự nhiên tiêu thụ sở GTL / GTP tích hợp, khoảng 1,86 triệu BPSD chất lỏng GTL 521.000 MTA naphta có nguồn gốc FT sản xuất Ngoài ra, khoảng 18,4 triệu MTA ethylene 18,4 triệu MTA propylene sản xuất theo quy trình MTO Giả sử naphtha vận chuyển đến địa điểm khác cracking thành olefin nhẹ, điều đưa tổng sản lượng ethylene lên 27,1 triệu MTA (18,4+ 8,7) tổng sản lượng propylene lên 21,5 triệu MTA (3.1 + 37 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên 18.4) Điều để lại khoảng 55 phần trăm ethylene bổ sung gần 30 phần trăm nhu cầu propylene bổ sung lại để cung cấp cho tuyến khác 2.7 Hiệu kinh tế Tác động kinh tế giá dầu thơ quy trình khác thể hình 2.7a Nhìn chung, giá polyolefin tỷ lệ thuận với giá dầu thơ, có nhiều phân tán giá điều kiện thị trường Tuy nhiên, lựa chọn đạt hiệu kinh tế tốt giá dầu tăng GTL nhạy cảm chút với giá dầu thơ bắt đầu tiếp cận kinh tế GTP giá dầu thô đạt gần 30 đô la/bbl Hình 2.7a Hiệu kinh tế với giá dầu thơ tương ứng Các dự án GTL độc lập trông hấp dẫn giá dầu thô khoảng $ 20 / bbl cao Các dự án GTL / GTP tích hợp mang lại lợi nhuận tương tự giá thị trường tương ứng với dầu thơ có giá $ 16 / bbl trở lên 38 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên KẾT LUẬN Từ thập niên 90 trở lại đây, trình DCC MTO không ngừng cải tiến công nghệ xúc tác để tương lai tạo phù hợp với yêu cầu công nghệ lọc hóa dầu, đồng thời cho phép sử dụng nguyên liệu nặng hơn, nhiễm bẩn hơn, nghĩa với chất lượng nguyên liệu ngày xấu Từ mục tiêu đó, nhà thiết kế cơng nghệ đặt nhiệm vụ sau: Cải tiến cơng nghệ để thích ứng với ngun liệu có chất lượng xấu mà hiệu suất xăng hay phần cất đạt cực đại, giảm lượng cốc, nâng cao chất lượng sản phẩm khí Chế tạo cải tiến chất xúc tác có độ bền nhiệt, bền cao, bền với độc tố, có hoạt tính cao ổn định, dễ tái sinh có thời gian làm việc lâu dài Chọn lựa thông số làm việc tối ưu công nghệ điều khiển kiểm tra tiên tiến, đại Cải tiến trang thiết bị với công nghệ để nâng cao chất lượng 39 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên sản phẩm mà cho phép kết hợp sản xuất nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu hóa học Ví dụ nhận etylen, propylen, buten,… Chỉ vòng hai chục năm trở lại đây, việc nâng cao, cải tiến áp dụng xúc tác có hiệu quả, người ta thiết kế dây chuyền DCC, MTO đại sản xuất nhiều olefin với chất lượng cao mà cho phép nhận nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu Thành cơng đó, trước hết phải kể tới trình FCC với thời gian cracking ngắn siêu ngắn (MSCC) hay trình cracking sâu (DCC) MTO TÀI LIỆU THAM KHẢO Robert A.Meyers, Handbook of Petroleum refining processes, 3rd edition Nguyễn Thị Minh Hiền, Cơng nghệ chế biến khí tự nhiên khí đồng hành, Nhà xuất Văn hóa dân tộc, 2010 Nguyễn Hữu Phú, Cracking xúc tác, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2005 Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 40 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên 41 Nhóm ... 1995 1995 19 97 19 97 1998 1999 1999 I II I I II I II I II Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Hình 1.1a Cơ sở DCC TPI, Thái Lan Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ... olefin tìm ngày phổ biến Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Trong khuôn khổ đề tài tiểu luận môn Công nghệ tổng hợp hữu cơ- hóa dầu, nhóm chúng em tìm hiểu... lượng so với đầu vào 17 Nhóm Tiểu luận Cơng nghệ tổng hợp Hữu – Hóa dầu GVHD: PSG TS Nguyễn Hồng Liên Bảng 1.6.2b Sự phân bố isome olefin theo chế độ DCCII 1 .7 Triển khai cơng nghệ DCC Có thể kết