Xây dựng cơ sở dữ liệu của dầu condensate Hải Thạch-Mộc Tinh để đánh giá khả năng chế biến và hiệu quả kinh tế tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  PHẠM THỊ THÊM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA DẦU CONDENSATE HẢI THẠCH-MỘC TINH ĐỂ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHẾ BIẾN VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: Kỹ thuật Hoá học Mã số: 8520301 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HĨA HỌC Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hoàn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Đình Lâm Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Thị Diệu Hằng Phản biện 2: TS Nguyễn Đình Thống Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ ngành Kỹ thuật Hoá học họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 30 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, ĐHĐN Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Hoá, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Hiện nguồn nguyên liệu Condensate giao dịch phổ biến thị trường dầu mỏ giới khu vực Châu Á nhằm cung cấp nguyên liệu bổ sung cho nhà máy Lọc hóa dầu để chế biến/phối trộn sản xuất xăng nhiên liệu động làm nguyên liệu để sản xuất xăng dung môi dùng công nghệ hóa học Condensate Việt Nam có trữ lượng, sản lượng lớn ổn định, condensate có thành phần chủ yếu phân đoạn naphtha với 70% vol), có giá trị RON thấp (ví dụ RON condensate Nam Côn Sơn khoảng 57) Hiện tại, condensate Việt Nam số nhà máy có cấu hình đơn giản phân tách thành phân đoạn để phối trộn vào sản phẩm xăng, diesel Công đoạn gia công không nâng giá trị phân đoạn naphtha chưa qua cụm phản ứng để tăng chất lượng (tăng RON) naphtha Vì vậy, hiệu kinh tế nhà máy đơn giản chưa khai thác hết giá trị phân đoạn naphtha Đối với NMLD Dung Quất sau vào hoạt động có cải tiến đáng kể như: vận hành phân xưởng chưng cất dầu thô (Crude Distillation Unit – CDU), vận hành phân xưởng xử lý naphtha (Naphtha Hydrotreater Unit – NHT), phân xưởng isome hóa phân đoạn naphtha nhẹ (Light Naphtha Isomerization Unit – ISOM) với công suất công suất thiết kế Hiện tại, công suất phân xưởng nâng cao số RON phân đoạn naphtha nặng (Continuous Catalytic Reforming - CCR) có khả vận hành lên 100% cơng suất thiết kế Đây tiền đề tốt, tạo hội cho Nhà máy nghiên cứu, đánh giá việc nhập chế biến phân đoạn naphtha để nâng cao hiệu kinh tế Nhà máy Qua việc xem xét tính chất nguồn condensate nước có, nhận thấy hầu hết condensate có chứa phần phân đoạn nặng nên đưa trực tiếp vào cụm phân xưởng công nghệ nâng chất lượng sản phẩm (cụm NHT/CCR/ISOM) mà phải qua phân xưởng chưng cất (CDU) để phân tách thành phân đoạn phù hợp Xuất phát từ tình hình trên, kết hợp với yếu tố thuận lợi thị trường như: nhu cầu xăng 95/92 tăng, chênh lệch giá xăng so với dầu diesel cao, nhận thấy, NMLD Dung Quất có hội lớn để nâng hiệu kinh tế tổng thể nhập condensate đưa vào phân xưởng công nghệ (CDU/NHT/ISOM/CCR) để chế biến/cải thiện chất lượng phân đoạn để phối trộn vào sản phẩm xăng Giải pháp mang lại hiệu kinh tế cho NMLD Dung Quất mà cịn có ý nghĩa việc giảm/dừng việc xuất condensate thơ với giá rẻ nước ngồi, mang lại thêm lợi ích kinh tế cho quốc gia Với phân tích nêu trên, luận văn xin lựa chọn trình bày đề tài: “Xây dựng sở liệu dầu condensate Hải Thạch-Mộc Tinh để đánh giá khả chế biến hiệu kinh tế Nhà máy Lọc dầu Dung Quất” CHƯƠNG - TỔNG QUAN VÀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU CONDENSATE 1.1 Tổng quan Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Nhà máy lọc dầu Dung Quất xây dựng với tổng diện tích sử dụng 800 ha, có 337 mặt đất 471 mặt biển Công suất chế biến Nhà máy 6,5 triệu dầu thô/năm – tương đương 148.000 thùng/ngày; Mặt nhà máy có khu vực gồm: phân xưởng cơng nghệ phụ trợ, khu bể chứa sản phẩm, cảng xuất sản phẩm phao rót dầu khơng bến, hệ thống lấy xả nước biển; Nhà máy có phân xưởng cơng nghệ phân xưởng PolyPropylen nằm khu vực nhà máy: Phân xưởng chưng cất khí - CDU Phân xưởng xử lý naphta Hydro - NHT Phân xưởng Reforming xúc tác liên tục – CCR Phân xưởng xử lý Kerosene – KTU Phân xưởng cracking xúc tác tầng sơi cặn khí – RFCC Phân xưởng xử lý LPG – LTU Phân xưởng xử lý naphta phân xưởng RFCC – NTU Phân xưởng xử lý nước chua – SWS Phân xưởng tái sinh Amin – ARU Phân xưởng trung hòa kiềm thải – CNU Phân xưởng thu hồi Propylene – PRU Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh – SRU Phân xưởng isome hóa – ISOM Phân xưởng xử lý LCO hydro – LCO HDT Cơ cấu sản phẩm Nhà máy gồm 6,5 triệu loại sau: Lưu huỳnh, Hạt nhựa Polypropylen, LPG, Xăng 92/95, E5 RON92, Nhiên liệu phản lực Jet A1, Dầu hỏa, Diesel, Dầu đốt (FO) - 1.2 Tổng quan Condensate Condensate hỗn hợp đồng thể dạng lỏng thu từ nguồn khí mỏ khai thác lên sau tách khí khơng ngưng, thành phần condensate chủ yếu hydrocarbon no, tỉ trọng condensate khoảng 0,56-0,78 (50-120oAPI) bao gồm hydrocarbon có số nguyên tử C (C1, C2), khí hố lỏng (LPG) bao gồm C3, C4, condensate thu từ q trình ngưng tụ khí mỏ Thơng thường, số giếng dầu tồn dầu thô khí (khí đồng hành) Giữa hai pha dầu thơ khí tồn pha cân bằng, phần khí bị hồ tan vào dầu thơ Lượng khí hồ tan phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất giếng dầu Nhiệt độ thấp, áp suất cao lượng khí hồ tan lớn ngược lại Khi khí đồng hành khai thác lên, kéo theo cấu tử nặng C4 C5, C6, C7… Các cấu tử nặng tách dạng lỏng, có tính chất gần giống xăng gọi xăng tự nhiên (natural gasoline), chúng sử dụng để bổ sung vào sản phẩm chế biến từ phần nhẹ dầu thô như: xăng, nhiên liệu hàng không… Ngay thân khí khai thác từ mỏ khí thiên nhiên (khơng có dầu thơ) có cấu tử nặng chúng thu hồi, sử dụng tương tự trường hợp khí đồng hành Tuy xếp chung sản phẩm lỏng thu hồi từ khí thành phần nguồn gốc condensate có khác biệt so với xăng tự nhiên Khi độ sâu khai thác tăng lên, mỏ khí condensate (gas-condensate fields) nằm sâu lòng đất, nhiệt độ áp suất mỏ tăng lên cao [1] vượt áp suất (nhiệt độ) tới hạn hỗn hợp cân hai pha trình bày trở thành cân pha, có nghĩa C1, C2 hydrocarbon nặng tồn trạng thài tới hạn (supercritical), dạng trung gian pha khí pha lỏng Pha trung gian khai thác lên phân tách thành hai pha khí lỏng pha lỏng gọi condensate CHƯƠNG – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC TÍNH CHẤT CỦA CONDENSATE Việc xây dựng sở liệu dầu thô, condensate điều kiện bắt buộc để đánh giá khả chế biến hiệu kinh tế loại nguyên liệu Trong phạm vi luận văn này, tính chất vật lý hóa học Condensate Hải thạch – Mộc tinh xác định thiết bị tiêu chuẩn hóa để làm sở khoa học cho đánh giá sau Các thiết bị tiêu chuẩn kèm phục vụ cho nghiên cứu tính chất nguyên liệu trình bày sau Stt Thiết bị sử dụng Thiết bị chưng cất mô điểm sôi thực TBP Thiết bị phân tích Trị số RON Phương pháp phân tích ASTM D2892-18a ASTM D2699-19 Thiết bị chưng cất khí ASTM D86-18 Thiết bị chưng cất ASTM Giới thiệu thiết bị phạm vi áp dụng Thiết bị phân tích mơ điểm sơi thực theo ASTM D2892 hãng Rofa sản xuất có model TBP 20L; Thiết bị áp dụng để xác định điểm sôi thực nguyên liệu dầu thô đến nhiệt độ cắt 400 oC áp suất khí loại nguyên liệu có áp suất Red nhỏ 82.7 Kpa (12Psi) đến nhiệt độ cắt 400 oC theo tiêu chuẩn ASTM D2892 Thiết bị phân tích trị số RON theo ASTM D2699 có Model: F1/F2 Combination hãng Waukesha sản suấtThiết bị sử dụng để xác định trị số Octan loại nhiên liệu thương phẩm thông dụng sản xuất cho động đánh lửa có dải đo từ 40 đến 120 đơn vị trị số Octane nghiên cứu (RON) theo ASTM D2699 Thiết bị phân tích chưng cất khí theo ASTM D86 số Model OptiDist hãng PAC sản xuất;Thiết bị áp dụng cho việc xác định định lượng khoảng nhiệt độ sơi đặc trưng áp suất khí sản phẩm dầu mỏ nhiên liệu lỏng phần cất nhẹ trung bình, loại nhiên liệu động có chứa khơng chứa thành phần oxygenate Thiết bị phân tích chưng cất áp suất chân khơng có Model P1280 hãng chân không Thiết bị xác định khối lượng riêng 15oC Thiết bị đo độ nhớt tự động đo độ nhớt tay D1160-18 ASTM D4052-18a Normalab Analis sản suất Thiết bị áp dụng cho việc xác định khoảng nhiệt độ sôi áp suất chân không sản phẩm dầu mỏ nhiên liệu diesel sinh học mà bay phần toàn nhiệt độ lỏng tối đa 400oC Thiết bị phân tích khối lượng riêng tự động có model DA 500 hãng PAC sản suất; Thiết bị áp dụng việc xác định khối lượng riêng khối lượng riêng tương đối (tỷ trọng) dầu thô sản phẩm dầu mỏ lỏng có áp suất Reid không 100 kPa độ nhớt không 15000 mm2/s ASTM D445-19 Thiết bị phân tích xác định độ nhớt tay có model TV 4000 hãng TAMSON sản xuất Xác định độ nhớt động học chất lỏng sáng màu tối màu có giới hạn xác định khoảng độ nhớt từ 0,2 ÷ 300 000 mm2/s tất nhiệt độ theo tiêu chuẩn thử nghiệm ASTM D445 Thiết bị ICP ASTM D5708B15 Thiết bị phân tích hàm lượng kim loại theo ASTM D5708 có model Optima 5300 hãng Perkin Elmer sản xuất Thiết bị áp dụng xác định hàm lượng kim loại Ni, V Fe dầu thô cặn dầu Thiết bị đo lưu huỳnh tổng ASTM D429416e1 Thiết bị phân tích hàm lượng lưu huỳnh tổng theo ASTM D4294 có model SLFA 2100 hãng Horiba sản xuất Thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng sản phẩm dầu mỏ diesel, naphtha, kerosene, cặn, dầu bôi trơn, dầu thủy lực, nhiên liệu phản lực, dầu thô, xăng khơng chì, xăng pha cồn, nhiên liệu diesel sinh học sản phẩm cất khác có khoảng từ 0,0017 ÷ 4,6% khối lượng 10 11 Thiết bị GC#10 xác định thành phần– DHA) Thiết bị TS3000 đo hàm lượng lưu huỳnh tổng Thiết bị đo độ bôi trơn ASTM D673301(16) Thiết bị phân tích xác định thành phần hydrocacbon theo ASTM D6733 có model Agilent 6890N hãng AC sản xuất Thiết bị sử dụng phân tích mẫu lỏng sử dụng cột DHA, đầu dò MSD nhằm xác định số cấu tử chưa biết dòng sản phẩm ASTM D5453-19 Thiết bị phân tích xác định hàm lượng lưu huỳnh tổng theo ASTM D5453 có model TN-3000 hãng Thermo Electron sản xuất Thiết bị xác định lưu huỳnh hydrocacbon lỏng (sản phẩm naphtha, phân đoạn chưng cất, dầu máy, ethanol, FAME, gasoline, diesel, biodiesel xăng máy bay) có khoảng nhiệt độ sơi từ 25400 0C, độ nhớt khoảng 0.2 đến 20 cSt (mm2/S) nhiệt độ môi trường, khoảng xác định 1-8000 mg/kg, áp dụng cho mẫu có hàm lượng halogen nhỏ 0.35% khối lượng ASTM D6079-18 Thiết bị phân tích độ bơi trơn theo ASTM D6079 có model HFRR hãng PCS Instruments sản xuất.Thiết bị áp dụng cho việc đánh giá độ bôi trơn nhiên liệu cất trung bình nhiên liệu diesel loại 1-D S15, S500, S5000 loại 2-D S15, S500, S5000 (theo tiêu chuẩn D975), cho nhiên liệu gốc dầu mỏ tương tự mà dùng động diesel, cho nhiên liệu diesel sinh học thiết bị kiểu pittông cao tần 12 13 Thiết bị đo hàm lượng Mercapta n Thiết bị đo trị số axit ASTM D3227-16 Thiết bị phân tích hàm lượng Mercaptan theo ASTM D3227 có model T50M hãng Mettler Tolerdo sản xuất Thiết bị xác định hàm lượng Mercaptan xăng, kerosen, nhiên liệu động phản lực có giới hạn xác định từ 0,0003% đến 0,01% khối lượng phương pháp chuẩn độ điện ASTM D324211(2017)v ASTM D664-18e2 Thiết bị phân tích trị số axit có model T50M hãng Mettler Tolerdo sản xuất Thiết bị xác định số axit nhiên liệu phản lực có giới hạn xác định: 0,000÷0,100 mgKOH/g phương pháp chuẩn độ tự động số axit sản phẩm dầu mỏ, dầu nhờn, diezen sinh học hỗn hợp diezen sinh học có giới hạn xác định: 0,1÷ 150 mgKOH/g phương pháp chuẩn độ tự động 14 Thiết bị đo điểm chớp cháy TAG ASTM D56-16a 15 Thiết bị đo điểm ASTM Thiết bị phân tích điểm chớp cháy cốc kín theo ASTM D56 có model FP56 5G2 hãng PAC ISL sản xuất;Thiết bị sử dụng để xác định điểm chớp cháy chất lỏng có độ nhớt nhỏ 5.5 mm2/s 40oC nhỏ 9.5 mm2/s 25oC có điểm chớp cháy nhỏ 93oC Thiết bị phân tích điểm chớp cháy cốc kín theo ASTM D93 có model FP93 10 phần hydrocac bon 20 Thiết bị đo tỷ trọng nhiệt độ cao DM45 Normalab Analis sản xuất Thiết bị dung để xác định thành phần hydrocacbon phân đoạn chung7n cất dầu mỏ có nhiệt độ sôi