CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG THỨC XÚC TÁC
3.1. Đánh giá nguyên liệu
Dầu thô thay thế cho N LD Dung uất phải đảm bảo thỏa mãn các điều kiện giới hạn thiết kế kỹ thuật và công nghệ của N LD Dung uất.
3.1.1. Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu
Hàm lượng lưu huỳnh trong dầu ảnh hưởng đến điều kiện vận hành, chất lượng sản phẩm cuối, nhưng quan trọng hơn cả là ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động của phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) của nhà máy. Tức là hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu phải đảm bảo phân xưởng SRU không vượt quá công suất thiết kế.
3.1.2. Chỉ số axít trong dầu
Chỉ số axít phản ánh khả năng ăn mòn của axít naphthenic có trong dầu đối với vật liệu thiết bị trong nhà máy. Hơn thế nữa, chỉ số axít của dầu tỷ lệ thuận với chỉ số axít của Kerosene. Phân đoạn Kerosene từ CDU của N LD Dung uất được xử lý qua phân xưởng KTU nhằm hạ thấp hàm lượng ercaptan và axít Naphthenic sao cho đảm bảo phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm Jet A1. Phân xưởng KTU của N LD Dung uất được thiết kế để xử lý phân đoạn Kerosene của dầu thô Bạch Hổ với chỉ số axít 0,05 mg KOH/g và phân đoạn Kerosene của dầu ixed (0,1 mg KOH/g) thành sản phẩm Jet A1. Dễ dàng nhận thấy, chỉ số axít của dầu thô Bạch Hổ (0,047 mgKOH/g), tương đương với chỉ số axít trong phân đoạn Kerosene. V vậy, giới hạn trên về chỉ số axít của dầu tương đương với chỉ số axít của phân đoạn Kerosene của dầu hỗn hợp, có nghĩa tối đa 0,1 mg KOH/g.
3.1.3. Nhiệt độ điểm chảy
Thông số nhiệt độ điểm chảy phản ánh khả năng lưu biến của dầu thô trong vận chuyển dầu. Hệ thống SP của nhà máy được thiết kế với giới hạn trên của nhiệt độ điểm chảy là 3 oC. Nhà máy được thiết kế với dầu thô Bạch Hổ, một loại dầu mang đặc trưng parafin rõ rệt, nhiệt độ điểm chảy lên đến 33oC. Kết hợp giới hạn nhiệt độ điểm chảy theo thiết kế của SP và nhiệt độ điểm chảy của dầu thô Bạch Hổ, tiêu chí nhiệt độ điểm chảy để lựa chọn dầu thay thế là max 3 oC.
3.1.4. Về hiệu suất phân đoạn
Hiệu suất phân đoạn của dầu thay thế phải phù hợp với công suất thiết kế của các phân xưởng công nghệ, có nghĩa sản lượng các dòng đi ra từ CDU phải lớn hơn công suất yêu cầu tối thiểu, và thấp hơn công suất thiết kế của các phân xưởng công nghệ.
Công suất yêu cầu tối thiểu của các phân xưởng tương đương 50% công suất thiết kế.
Tuy nhiên công suất dự trữ của các phân xưởng thường cho phép vận hành lớn hơn
10% công suất thiết kế. Do đó, giới hạn công suất vận hành của các phân xưởng của nhà máy nằm trong khoảng 50÷110% công suất thiết kế.
Để có nhận xét nhanh về tiêu chí hiệu suất phân đoạn, căn cứ hiệu suất phân đoạn cặn khí quyển (>370oC) là chủ yếu. Đối với cấu h nh công nghệ N LD Dung uất, phân đoạn cặn khí quyển có ảnh hưởng quan trọng đến chế độ vận hành, cơ cấu sản phẩm và hiệu quả kinh tế của toàn nhà máy do công suất chỉ riêng phân xưởng này đã chiếm đến 50% công suất hoạt động của toàn nhà máy. Phân xưởng RFCC được thiết kế cho nguyên liệu dầu thô Bạch Hổ và dầu hỗn hợp với hiệu suất phân đoạn 50%kl, công suất thiết kế của phân xưởng 3,25 triệu tấn/năm, tương đương 9.700 thùng/ngày. Do đó dầu thay thế cần có hiệu suất phân đoạn không được quá 110%
công thiết kế của phân xưởng, có nghĩa ax 52%kl.
ặc dù công suất yêu cầu tối thiểu của phân xưởng RFCC tương đương 50% công suất thiết kế, nhưng do tầm quan trọng của phân xưởng này, c ng như để hạn chế mức độ tăng của các phân đoạn nhẹ làm ảnh hưởng đến hoạt động của các phân xưởng xử lý phần nhẹ nên sản lượng phân đoạn cặn khí quyển không được thấp hơn 45%kl. Như vậy sản lượng phân đoạn cặn dầu thay thế nằm trong khoảng 45-52%kl.
3.1.5. Hàm lượng kim loại nặng trong cặn khí quyển
Như đã biết kim loại Vanadi và Niken có tác hại nghiêm trọng đến xúc tác của quá tr nh cracking xúc tác của nhà máy. Do đó, hàm lượng kim loại nặng (V+Ni) trong phân đoạn cặn khí quyển (>370oC) cần phù hợp với điều kiện thiết kế đảm bảo phân xưởng RFCC hoạt động ổn định khi vận hành, đặc biệt lượng xúc tác bổ sung giảm khi hàm lượng kim loại nặng trong nguyên liệu giảm dẫn đến giảm chi phí về xúc tác.
N LD Dung uất được thiết kế trên cơ sở dầu thô Bạch Hổ và dầu ixed, với hàm lượng kim loại nặng (V+Ni) trong cặn khí quyển (>370oC) lần lượt là 1ppm và 15,5 ppm, tương ứng lượng xúc tác bổ sung cho phân xưởng RFCC là 5,5 tấn/ngày và 15,2 tấn/ngày. Do đó, để nâng cao khả năng lựa chọn dầu thay thế dầu thô Bạch Hổ đồng thời đảm bảo hàm lượng kim loại nặng trong cặn khí quyển phù hợp với điều kiện thiết kế của nhà máy, theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà máy th hàm lượng kim loại nặng (Ni+V) không được lớn hơn 15,5 ppm.
3.1.6. Hàm lượng CCR trong cặn khí quyển
CCR trong phân đoạn cặn khí quyển là chất ức chế xúc tác trong quá tr nh cracking xúc tác do cặn cacbon sẽ bao phủ các tâm hoạt tính của xúc tác dẫn đến làm giảm khả năng tương tác giữa tác nhân phản ứng với các tâm hoạt tính trên bề mặt xúc tác. Lượng cacbon bám trên bề mặt xúc tác không chỉ do CCR có sẵn trong nguyên liệu mà còn được h nh thành từ những phản ứng ngưng tụ, do đó lượng cốc bám trên bề mặt xúc tác trước khi đi vào bộ phận tái sinh của phân xưởng có thể điều chỉnh
thông qua thay đổi điều kiện phản ứng, độ khắt khe của quá trình càng cao th cốc tạo ra càng nhiều.
Lượng cốc bám trên bề mặt xúc tác phải nằm trong giới hạn phù hợp, rõ ràng là quá tr nh đốt cháy cốc trong bộ phận tái sinh của phân xưởng RFCC còn đóng vai trò cấp nhiệt bổ sung cho quá tr nh để đảm bảo cân bằng nhiệt cho hệ thống. Ngược lại việc gia tăng lượng cốc bám trên bề mặt xúc tác dẫn đến độ chuyển hóa và độ chọn lọc của quá tr nh giảm, trong khi việc điều chỉnh chế độ vận hành cụm phản ứng của phân xưởng RFCC để làm giảm cốc tạo ra do các phản ứng ngưng tụ chỉ thay đổi trong một chừng mực nhất định, đồng thời giới hạn công suất air blower và giới hạn nhiệt độ trong quá trình tái sinh với qui định 750oC tối đa ở pha đặc của thiết bị tái sinh tầng 2 làm hạn chế khả năng đốt cốc. Với lý do đó, hàm lượng cặn cacbon trong cặn khí quyển phải nằm trong giới hạn phù hợp với điều kiện thiết kế của nhà máy (3,5%kl) là giới hạn trên để xem xét, lựa chọn và đánh giá dầu thay thế dầu thô Bạch Hổ.
3.1.7. Hàm lượng lưu huỳnh trong cặn khí quyển
Theo tài liệu thiết kế của N LD Dung uất, trong giai đoạn đầu, khi nhà máy sử dụng dầu thô Bạch Hổ làm nguyên liệu, chất lượng khí thải vẫn đảm bảo tiêu chuẩn môi trường của Việt Nam trong điều kiện chưa lắp cụm DeSOx trong phân xưởng RFCC của nhà máy.
Hàm lượng lưu huỳnh trong cặn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng SOx trong khí thải của nhà máy, do đó việc đảm bảo hàm lượng lưu huỳnh trong cặn khí quyển tương đương với dầu thô Bạch Hổ chắc chắn đảm bảo chất lượng khí thải đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường Việt Nam. Tuy nhiên nếu áp dụng ràng buộc này để lựa chọn dầu thay thế dầu thô Bạch Hổ cho nhà máy th số loại dầu được lựa chọn để thay thế dầu thô Bạch Hổ cho N LD Dung uất rất hạn chế do bản thân dầu thô Bạch Hổ là loại dầu thô sạch hiếm có trên thế giới hiện nay. V vậy ràng buộc hàm lượng lưu huỳnh trong cặn chỉ nhằm mục đích xếp loại khả năng phù hợp giữa các loại dầu, không mang ý nghĩa quyết định loại dầu có được xem xét thay thế dầu thô Bạch Hổ hay không. Hơn thế nữa, ràng buộc về hàm lượng lưu huỳnh trong dầu c ng góp phần đảm bảo hàm lượng lưu huỳnh trong cặn của dầu thay thế không vượt quá xa so với dầu thô Bạch Hổ.
Như vậy, tiêu chí để xem xét và đánh giá dầu thay thế dầu thô Bạch Hổ được tr nh bày như trong Phụ ục 3.1
3.1.8. Các loại dầu thô tiềm năng đã được thử nghiệm tại nhà máy trong thời gian qua
Đến thời điểm tháng 5/2018, Nhà máy đã chế biến thử nghiệm 18 loại dầu thô bao gồm 7 loại dầu Việt Nam khác Bạch Hổ và 11 loại dầu nhập khẩu, tổng hợp các loại
dầu thô đã được thử nghiệm tr nh bày như trong Phụ lục 3.2 [3].