Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết giới thiệu giải pháp tìm kiếm, đánh giá, lựa chọn các nguồn dầu thô để thay thế một phần hoặc hoàn toàn dầu thô Bạch Hổ nhằm đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, đảm bảo ổn định công suất chế biến cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất mà không phải thay đổi thiết kế của Nhà máy.
HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ TẠP CHÍ DẦU KHÍ Số - 2020, trang 32 - 40 ISSN-0866-854X GIẢI PHÁP ĐA DẠNG HÓA NGUỒN NGUYÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Đặng Ngọc Đình Điệp, Nguyễn Mạnh Thịnh, Đào Thanh Hải, Nguyễn Trọng Tuyên Công ty CP Lọc hóa dầu Bình Sơn Email: diepdnd@bsr.com.vn Tóm tắt Bài viết giới thiệu giải pháp tìm kiếm, đánh giá, lựa chọn nguồn dầu thô để thay phần hồn tồn dầu thơ Bạch Hổ nhằm đa dạng hóa nguồn ngun liệu, đảm bảo ổn định cơng suất chế biến cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất mà thay đổi thiết kế Nhà máy Giải pháp xác định 67 loại dầu thô tiềm phối trộn với dầu thơ Bạch Hổ, gồm loại dầu Việt Nam 58 loại dầu nhập Trên thực tế chế biến 19 loại dầu thơ khác ngồi dầu thơ Bạch Hổ, góp phần đảm bảo đủ nguồn nguyên liệu dầu thô cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao Từ khóa: Cửa sổ vận hành, đa dạng hóa nguyên liệu, dầu thô Bạch Hổ, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Đặt vấn đề Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thiết kế để chế biến 100% dầu thô Bạch Hổ (dầu ngọt) hỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ 15% dầu thô Dubai (dầu chua) Trong giai đoạn đầu, Nhà máy có Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (SRU) với công suất tấn/ngày chưa lắp đặt cụm thiết bị DeSOx, xử lý khí thải có chứa hợp chất SOx (được thiết kế tương ứng với trường hợp chế biến hỗn hợp dầu thô Bạch Hổ Dubai) nên vận hành sở chế biến 100% dầu thô Bạch Hổ và/hoặc dầu thơ có tính chất tương đương Bạch Hổ Kể từ năm 2009, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất vào hoạt động, sản lượng khai thác dầu thô Bạch Hổ sụt giảm khơng đáp ứng đủ nhu cầu nguyên liệu vận hành 100% công suất thiết kế (6,5 triệu dầu thô/ năm, tương đương 148.000 thùng dầu thơ/ngày) Ngồi ra, chất lượng dầu thơ Bạch Hổ ngày thay đổi, hàm lượng cặn carbon conradson (CCR) tạp chất kim loại Fe/ Ca dầu ngày tăng lên Do đó, lượng dầu thơ Bạch Hổ khai thác khơng thể chế biến hồn toàn Nhà máy Lọc dầu Dung Quất mà phải xuất bán phần thị trường bên Ngày nhận bài: 23/9/2019 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 26/9/2019 - 12/3/2020 Ngày báo duyệt đăng: 13/3/2020 32 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 Trước vấn đề nguồn cung dầu thơ Bạch Hổ khơng đáp ứng đủ nhu cầu nguyên liệu để vận hành 100% công suất thiết kế, Nhà máy phải đối mặt với lựa chọn sau: - Giảm công suất chế biến; - Đầu tư số phân xưởng/cụm thiết bị công nghệ để chế biến loại dầu thơ khác ngồi dầu thơ Bạch Hổ; - Khẩn trương tìm kiếm, nghiên cứu, đánh giá lựa chọn dầu thô làm ngun liệu thay dầu thơ Bạch Hổ cho Nhà máy Trong đó, phương án nghiên cứu, tìm kiếm, đánh giá lựa chọn nguồn dầu thơ khác thay dầu thơ Bạch Hổ xem giải pháp tối ưu giảm công suất Nhà máy Lọc dầu Dung Quất nên đảm bảo hiệu kinh tế khơng đòi hỏi phải thay đổi cấu hình cơng nghệ gây tốn chi phí đầu tư bổ sung Cơ sở khoa học - phương pháp luận Ban đầu, nhiệm vụ nghiên cứu tìm nguồn dầu thơ thay dầu Bạch Hổ cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PVN) giao cho Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Chế biến Dầu khí (PVPro) thuộc Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) thực thơng qua triển khai đề tài “Nghiên cứu khả chế biến dầu thô thay dầu thô Bạch Hổ cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất” PETROVIETNAM Quá trình nghiên cứu PVPro gồm giai đoạn, thực từ năm 2007 - 2008 Phương pháp luận trình nghiên cứu tiến hành phân tích, đánh giá tồn diện tính chất loại dầu thô sàng lọc từ ngân hàng liệu gồm 2.000 báo cáo phân tích chất lượng dầu (crude assay) PetroTech Intel (PTI) so sánh với báo cáo phân tích chất lượng dầu Bạch Hổ sở (dùng để thiết kế Nhà máy Lọc dầu Dung Quất) Sau xác định loại dầu thơ có tính chất tương đồng với dầu Bạch Hổ tiến hành đánh giá khả thay loại dầu dầu Bạch Hổ phương pháp kết hợp quy hoạch tuyến tính (LP programming) mơ cơng nghệ (process simulation) Kết nghiên cứu cho thấy, khơng có loại dầu thơ có tính chất tương đương dầu Bạch Hổ để thay hồn tồn dầu thô làm nguyên liệu cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Thay vào đó, xác định loại dầu thơ có khả thay phần dầu Bạch Hổ, điển hình gồm loại sau: - Dầu thô Sư Tử Vàng (Việt Nam), khả thay dầu Bạch Hổ 31% khối lượng; - Dầu thô Azeri Light (Azerbaijan), khả thay dầu Bạch Hổ 7% khối lượng; - Hỗn hợp dầu thô phối trộn Lalang (Indonesia) + Benchamas (Thái Lan), khả thay dầu Bạch Hổ 79% khối lượng; - Hỗn hợp dầu thô phối trộn Nile Blend (Sudan) + Belanak (Indonesia), khả thay dầu Bạch Hổ 28% khối lượng Kết nghiên cứu sở tham chiếu quan trọng cho công tác đánh giá, lựa chọn dầu thô sau Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Tuy nhiên ứng dụng vào thực tế, việc phối trộn loại dầu đơn lẻ với dầu Bạch Hổ bộc lộ hạn chế khả thay dầu Bạch Hổ khơng cao khó tìm kiếm dầu thơ có tính chất tương đồng dầu Bạch Hổ có khả thay cao sản lượng cung cấp không đáp ứng đủ nhu cầu 300 Nghìn thùng/ngày 250 200 vận hành Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 100% công suất thiết kế (như hỗn hợp dầu Lalang Benchamas có khả thay dầu Bạch Hổ 79% khối lượng, nhiên khả cung cấp loại dầu thời điểm nghiên cứu có tổng sản lượng khoảng 1,2 triệu tấn/năm tương đương 18% công suất chế biến Nhà máy) Nhằm khắc phục hạn chế trên, Công ty CP Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) chủ động tự nghiên cứu thay đổi phương pháp luận theo hướng phân loại dầu thơ thành nhóm Trong đó, tiêu chất lượng gần giống sau kết hợp nhóm dầu thơ có tính chất bổ trợ (ví dụ dầu thơ có thành phần cặn chưng cất áp suất khí - CKQ cao phối với dầu thơ có thành phần CKQ thấp trung bình) để tạo hỗn hợp dầu có tính chất gần giống với dầu Bạch Hổ sở Tiếp đến tiến hành đánh giá khả thay dầu Bạch Hổ dầu hỗn hợp sau phối trộn Phương pháp nghiên cứu làm tăng khả thay dầu Bạch Hổ loại dầu dung hòa, khắc phục hạn chế mặt kỹ thuật Nguyên tắc trình nghiên cứu đánh giá, lựa chọn dầu thơ hạn chế việc chế biến thử nghiệm loại dầu lúc để giảm thiểu rủi ro ảnh hưởng kỹ thuật tiềm ẩn loại dầu thô mà chưa thể nhận diện thông qua báo cáo phân tích chất lượng loại dầu Tuy nhiên, loại dầu thơ chế biến thử nghiệm thành cơng loại dầu xếp vào giỏ dầu thô sở Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với dầu Bạch Hổ Như vậy, trình tìm kiếm, đánh giá dầu thơ tiếp theo, dầu thơ sở dầu Bạch Hổ hỗn hợp dầu Bạch Hổ dầu chế biến thành công Điều làm tăng độ linh động việc lựa chọn dầu thơ phù hợp Q trình thực theo phương pháp luận nghiên cứu thể thông qua việc xây dựng kỹ thuật đánh giá dầu thô phương án lựa chọn dầu thô 150 100 50 2.1 Kỹ thuật đánh giá dầu thô Quá trình đánh giá khả chế biến loại dầu thơ cấu hình cơng nghệ thiết kế chi tiết hữu Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thực Hình Dự báo sản lượng dầu thơ Bạch Hổ đến năm 2030 [1] DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 33 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ tảng: (i) xây dựng sở tham chiếu, so sánh, đánh giá; (ii) thiết lập quy trình đánh giá Việc xây dựng sở đánh giá gồm bước sau: - Phân tích đánh giá tính chất, chất lượng dầu thơ Bạch Hổ Lựa chọn tiêu chất lượng quan trọng có ảnh hưởng lớn đến khả vận hành Nhà máy Lọc dầu Dung Quất (hàm lượng lưu huỳnh, số acid - TAN, hàm lượng CCR, cấu phân đoạn sản phẩm) làm sở để so sánh với dầu thô - Nghiên cứu cấu hình, thiết kế của phân xưởng cơng nghệ, hệ thống nhập, tồn chứa dầu thô sản phẩm Nhà máy Lọc dầu Dung Quất để xác định “cửa sổ vận hành” hữu, giới hạn kỹ thuật mà Nhà máy Lọc dầu Dung Quất vận hành an tồn, ổn định, tin cậy đáp ứng yêu cầu quy định hành chất lượng sản phẩm phát thải - Thiết lập sở liệu (database) loại dầu thô giới (nguồn gốc, trữ lượng, chất lượng, thương mại, vận chuyển, cơng thức tính giá) nhằm phục vụ cơng tác tìm kiếm, lựa chọn, phân loại dầu thơ - Xây dựng mơ hình mô điều kiện hoạt động phần mềm quy hoạch tuyến tính (LP) mơ cơng nghệ (PetroSim) nhằm dự đoán cấu sản phẩm, điều kiện vận hành, hiệu kinh tế Nhà máy Lọc dầu Dung Quất chế biến dầu thô Kết tính tốn từ phần mềm LP PetroSim giúp ước tính tỷ lệ phối trộn tối đa dầu thô xác định quan ngại kỹ thuật đòi hỏi phải tập trung lưu ý có giải pháp khắc phục phòng ngừa q trình chế biến thử nghiệm lơ dầu đầu tiên, hạn chế tối đa vấn đề kỹ thuật phát sinh q trình chế biến lơ dầu, tăng tính đảm bảo an tồn vận hành Quy trình đánh giá dầu thô bao gồm bước sau: - Bước 1: Tiếp nhận, xử lý liệu báo cáo phân tích chất lượng dầu thơ Báo cáo phân tích chất lượng loại dầu thơ khác giới thường cung cấp doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh dầu (PVOIL, BP, Royal Dutch Shell, Chevron, Total, ExxonMobil, Petronas) Tuy nhiên, nhằm chủ động cơng tác tìm kiếm, lựa chọn nguồn dầu thơ thích hợp, BSR trang bị thêm Hệ thống quản lý thông tin dầu thô (Crude Information Management System - CIMS) cung cấp Haverly 34 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 Systems, Inc Khi loại dầu thô lựa chọn đánh giá, liệu báo cáo phân tích chất lượng dầu thơ sử dụng để đảm bảo tính đại diện mẫu dầu cần nghiên cứu Báo cáo phân tích chất lượng loại dầu thô cần đánh giá kiểm tra có đầy đủ thơng tin tối thiểu cần thiết cho trình đánh giá Nếu báo cáo thiếu tiêu chất lượng quan trọng mẫu dầu thơ lấy phân tích tiêu phòng thí nghiệm BSR đơn vị phân tích bên ngồi để bổ sung Sau đảm bảo thơng tin báo cáo phân tích chất lượng phù hợp cho trình đánh giá, thông tin tiếp tục xử lý/tổng hợp phần mềm quản lý liệu dầu thô H/CAMS Haverly Systems, Inc để chuyển thành báo cáo phân tích chất lượng điện tử thơng tin đầu vào (inputs) phần mềm mô LP PetroSim - Bước 2: Đánh giá sơ loại dầu đơn Căn vào thông tin báo cáo phân tích chất lượng, tiêu chất lượng quan trọng loại dầu thơ có liên quan đến vận chuyển tồn chứa (như điểm chảy, độ nhớt, áp suất RVP) xem xét đối chiếu với thiết kế hệ thống nhập tồn chứa dầu thô Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Ngoài ra, tiêu chất lượng liên quan đến hàm lượng tạp chất dầu thô (S, TAN, CCR) xem xét so sánh với dầu sở để ước tính sơ khả phối trộn dầu Nếu tính chất dầu thơ không vượt giới hạn thiết kế/vận hành hệ thống nhập tồn chứa dầu thô tỷ lệ phối trộn dầu thô với dầu thô sở q thấp (< 5% thể tích) dầu thô bị loại bỏ - Bước 3: Đánh giá khả phối trộn Dầu thô sau qua bước đánh giá sơ tiếp tục xem xét khả thay dầu sở thông qua xác định tỷ lệ phối trộn tối đa dầu thô với dầu sở loại dầu thô khác (đã đánh giá chế biến dài hạn Nhà máy Lọc dầu Dung Quất) Điều đảm bảo hỗn hợp dầu thô sau phối trộn gần tương đồng với dầu thô sở cơng suất chế biến, tính chất ngun liệu/sản phẩm/khí thải phân xưởng công nghệ chế biến hỗn hợp dầu thô nằm “cửa sổ vận hành” Mơ hình mơ điều kiện hoạt động Nhà máy Lọc dầu Dung Quất phần mềm LP (Princeps) sử dụng để đánh giá tổng thể điều kiện hoạt động gồm đầu vào (tính chất nguyên liệu), nội (cân vật chất, cân PETROVIETNAM lượng, tiêu thụ lượng, phụ trợ) đầu (tính chất sản phẩm chất lượng khí thải) Nguyên lý đánh giá dầu thô theo phương pháp quy hoạch tuyến tính xác định tỷ lệ phối trộn dầu thô tối ưu nhằm thỏa mãn mục tiêu tối đa lợi nhuận chế biến Trong đó, ma trận hệ số điều kiện ràng buộc xây dựng từ hàm (phương trình/bất phương trình) tuyến tính mơ tả mối quan hệ điều kiện đầu vào (tính chất nguyên liệu), điều kiện nội (cân vật chất, cân lượng, tiêu thụ lượng, phụ trợ) điều kiện đầu (chất lượng sản phẩm) Tổ hợp hệ số hàm tuyến tính nói (shift vectors) quy hoạch thực nghiệm từ liệu vận hành thực tế Nhà máy Lọc dầu Dung Quất thơng qua phương pháp hồi quy tuyến tính tạo mơ hình mơ phân xưởng công nghệ tảng PetroSim Các điều kiện ràng buộc ma trận tuyến tính lấy từ “cửa sổ vận hành” hữu Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Giá dầu thô sản phẩm sử dụng q trình tính tốn tối ưu tham khảo từ giá dự báo Wood Mackenzie Các phân xưởng công nghệ Nhà máy mô LP kỹ thuật "base-delta" Đây kỹ thuật mô phần mềm quy hoạch tuyến tính (LP) đại áp dụng q trình cơng nghệ hóa học phức tạp, kết mơ (cân vật chất, tính chất, hiệu suất sản phẩm, tiêu thụ lượng, phụ trợ) phân xưởng công nghệ ứng với điều kiện sản xuất thực tế sử dụng làm trường hợp sở (base-case) Khi có thay đổi đầu vào (tính chất ngun liệu, điều kiện vận hành) so với trường hợp sở, phần mềm LP dự đoán đầu (điều kiện sản xuất phân xưởng công nghệ) vào mức độ thay đổi (delta) liệu đầu vào so với trường hợp sở dựa vào hệ số tuyến tính (shift vectors) Khả phối trộn dầu thô thực nghiên cứu nhiều trường hợp khác (studycases), cơng suất chế biến hỗn hợp dầu thơ sở phối trộn với dầu thô lấy từ kế hoạch sản xuất Nhà máy Lọc dầu Dung Quất tương lai (6 - 12 tháng so với thời điểm nghiên cứu) Khả phối trộn tối đa của dầu thô xác định thông qua tỷ lệ phối trộn lớn dầu thô ứng với trường hợp nghiên cứu mà cơng suất chế biến, tính chất ngun liệu/sản phẩm/khí thải phân xưởng cơng nghệ bắt đầu nằm lân cận giới hạn “cửa sổ vận hành” hữu - Bước 4: Đánh giá kỹ thuật Sau xác định khả phối trộn dầu thô với dầu sở ứng với trường hợp nghiên cứu khác nhau, trình đánh giá tiếp tục với việc xem xét ảnh hưởng việc chế biến hỗn hợp dầu thô phối trộn tương ứng với trường hợp nghiên cứu đến điều kiện vận hành phân xưởng công nghệ Ở bước đánh giá này, tính chất dầu thơ đơn, dầu thơ hỗn hợp tất dòng cơng nghệ bao gồm nguyên liệu sản phẩm phân xưởng công nghệ xem xét chi tiết khía cạnh kỹ thuật đối chiếu với quy định kỹ thuật, tiêu chuẩn chất lượng Điều kiện hoạt động phân xưởng công nghệ có tính đến thiết bị thiết bị trao đổi nhiệt, lò đốt, thiết bị phản ứng, thiết bị tái sinh xem xét so sánh với giới hạn vận hành cho phép Ngồi ra, kinh nghiệm chế biến dầu thơ nhà máy lọc dầu giới tham khảo để phục vụ công tác đánh giá kỹ thuật Tính chất nguyên liệu, sản phẩm, điều kiện hoạt động thiết bị, cân vật chất, lượng phân xưởng công nghệ chế biến hỗn hợp dầu thơ nghiên cứu dự đốn thơng qua mơ hình mơ phần mềm PetroSim KBC Các mơ hình mơ tổ hợp phương trình phi tuyến mơ tả q trình cơng nghệ hóa học nhà máy lọc dầu (chưng cất, reforming, cracking) xây dựng thư viện sở liệu (các hệ nhiệt động, hệ cấu tử gồm tính chất vật lý hóa lý chúng), thuật tốn liên quan đến việc tính tốn tính chất hóa lý cấu tử hỗn hợp cấu tử tính tốn thơng số thiết bị thơng số cơng nghệ q trình cơng nghệ mơ Q trình mơ phân xưởng cơng nghệ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất tảng PetroSim thực kỹ thuật "base-delta" Theo đó, trường hợp sở gồm liệu thiết kế ban đầu Nhà máy sử dụng để xây dựng mơ hình thiết bị/phân xưởng cơng nghệ Tiếp đến, liệu đầy đủ tin cậy (gồm thông số công nghệ, cân vật chất, cân lượng tính chất nguyên liệu, sản phẩm) thu thập từ vận hành thực tế phân xưởng công nghệ xử lý nhập vào PetroSim để thực tinh chỉnh mơ hình Trong q trình tinh chỉnh mơ hình từ liệu thực tế, PetroSim tạo hệ số thực nghiệm (calibration factors) tương tự shift vectors mơ hình LP Khi có thay đổi DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 35 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ đầu vào (tính chất nguyên liệu, điều kiện vận hành) so với trường hợp sở, mơ hình dự báo đầu (điều kiện sản xuất phân xưởng công nghệ) vào mức độ thay đổi (delta) liệu đầu vào so với trường hợp sở dựa vào hệ số thực nghiệm (calibration factors) trình bày BSR so sánh kết chạy mô PetroSim cho trường hợp nghiên cứu với cửa sổ vận hành Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Nếu có thơng số cơng nghệ thiết bị/phân xưởng có tiêu chất lượng nguyên liệu, sản phẩm khí thải vượt giới hạn “cửa sổ vận hành” cần nghiên cứu điều chỉnh tỷ lệ phối trộn dầu thô giảm công suất chế biến (quay lại trình đánh giá bước 3) Các thơng số cơng nghệ, tiêu chất lượng vượt giới hạn lân cận giới hạn “cửa sổ vận hành” xếp vào danh sách quan ngại kỹ thuật (technical concerns) Ngồi ra, thơng tin từ cố, tồn kỹ thuật ghi nhận nhà máy lọc dầu khác chế biến loại dầu thô đánh giá xem quan ngại kỹ thuật Đây sở tham chiếu quan trọng công tác lập kế hoạch chuẩn bị phương án theo dõi, khắc phục phòng ngừa (countermeasures) q trình chế biến thử nghiệm lô dầu thô thực tế (fist cargo test run), đảm bảo Nhà máy Lọc dầu Dung Quất vận hành an toàn, ổn định tin cậy, giảm thiểu vấn đề kỹ thuật phát sinh q trình chế biến dầu thơ - Bước 5: Chế biến thử nghiệm dầu thô Dầu thô sau xác định khả chế biến qua bước đánh giá nói bổ sung vào “giỏ” dầu thô nguyên liệu để mua chế biến thử nghiệm thực tế có hội Quá trình chuẩn bị triển khai thử nghiệm lơ dầu thơ gồm giai đoạn chính: ++ Lập kế hoạch mua chế biến thử nghiệm lô dầu thô Khối lượng lô thử nghiệm tùy thuộc khả vận chuyển từ cảng đến Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Nếu dầu thô dầu nội địa khu vực lân cận Việt Nam, vận chuyển tàu Aframax (tải trọng 80.000 - 120.000 tấn) nhỏ hơn, khối lượng dự kiến mua 300.000 - 600.000 thùng dầu/lô Nếu dầu thô nhập từ khu vực xa Việt Nam (Tây Phi, Mỹ ), phải vận chuyển tàu Suezmax (tải trọng khoảng 160.000 tấn), khối lượng dự kiến mua khoảng 900.000 - 1.000.000 thùng dầu/lô ++ Căn vào khối lượng dầu thô dự kiến mua, công suất vận hành dự kiến, khả chế biến dầu đánh giá bước để xác định khoảng thời gian 36 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 chế biến thử nghiệm ++ Xác định khối lượng tỷ lệ phối trộn dự kiến dầu thô sở giai đoạn chế biến thử nghiệm dầu thô ++ Xác định giá dự kiến dầu thô sở sản phẩm (gồm chi phí vận chuyển phụ phí khác) theo trung bình tháng khứ tháng tính đến ngày mua lô dầu thô ++ Sử dụng phần mềm LP tính tốn lợi nhuận chế biến gộp (gross margin) cho trường hợp có dầu thơ trường hợp khơng có dầu thơ để xác định hiệu kinh tế riêng lô dầu thô (chi tiết trình bày bước 6) Nếu dầu thơ hiệu chế biến cao dầu sở thời điểm đánh giá tiến hành mua lô dầu thô chế biến ++ Khởi tạo hồ sơ quản lý thay đổi (Management of change - MOC) chế biến thử nghiệm dầu thô với tỷ lệ ban đầu dựa vào kết đánh giá kỹ thuật Việc khởi tạo MOC nhằm đảm bảo việc thay đổi nguyên liệu chế biến, tác động đến điều kiện vận hành, vấn đề kỹ thuật phát sinh trình thử nghiệm kết thử nghiệm lưu vào hồ sơ quản lý ++ Phân tích mối nguy, rủi ro tiềm ẩn q trình chế biến thử nghiệm dựa vào quan ngại kỹ thuật bước đánh giá kỹ thuật đưa giải pháp khắc phục, phòng ngừa mối nguy, rủi ro ++ Lên phương án chuẩn bị triển khai giải pháp khắc phục, phòng ngừa ++ Khi dầu thô nhập về, tiến hành thử nghiệm theo quy trình thử nghiệm dầu thơ phê duyệt - Bước 6: Đánh giá kết chế biến thử nghiệm dầu thô Dữ liệu vận hành Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giai đoạn chế biến thử nghiệm thu thập để đánh giá hiệu kinh tế lô dầu thô sau hoàn thành chế biến thử nghiệm, bao gồm: ++ Cân vật chất, tiêu thụ xúc tác, hóa phẩm, lượng phụ trợ ++ Giá trung bình loại dầu thô mua chế biến; giá trung bình loại sản phẩm xuất bán chi phí liên quan gồm: chi phí vận chuyển, dịch vụ bay, bảo hiểm, giám định, tàu lai, chi phí mua ngoại tệ, phí bảo lãnh tốn… giai đoạn chế biến lô dầu thô Sử dụng phần mềm LP để tính tốn hiệu kinh tế PETROVIETNAM biến gộp trường hợp thay lô dầu thô dầu thô sở Tiếp nhận, xử lý crude assay ++ So sánh lợi nhuận trường hợp: trường hợp có chế biến khơng chế biến lơ dầu thơ để tính tốn hiệu kinh tế riêng lô dầu thô (Crude added value - CAV) Đánh giá sơ loại (Hàm lượng CCR, TAN, RVP, điểm chảy,…) Lưu đồ bước đánh giá khả chế biến dầu thơ trình bày Hình 2.2 Phương án lựa chọn dầu thơ Đánh giá khả phối trộn Không đạt Đạt Không đạt Q trình lựa chọn dầu thơ thực Hệ thống quản lý thông tin dầu thô - CIMS Việc lựa chọn dầu thô thực thơng qua việc phân nhóm dầu thơ theo yếu tố sau: - Phân nhóm theo địa trị Đánh giá kỹ thuật Đạt Chế biến thử nghiệm Đánh giá hiệu kinh tế sau chế biến thử nghiệm Kết thúc Hình Quy trình đánh giá dầu thơ việc chế biến lô dầu thô với phương pháp luận sau: ++ Thiết lập trường hợp sở LP để mơ q trình vận hành thực tế giai đoạn chế biến thử nghiệm lơ dầu thơ Trong đó, thơng tin thu thập bao gồm: khối lượng thành phần dầu thô chế biến, công suất vận hành thực tế phân xưởng công nghệ, hiệu suất, chất lượng sản phẩm, tiêu thụ lượng, phụ trợ, giá dầu thô sản phẩm xuất bán ++ So sánh kết chạy mô LP kết thực tế Thực điều chỉnh cần thiết (tuning) để đạt kết tính tốn LP sát với kết thực tế Lợi nhuận chế biến gộp (gross margin) tính tốn cho trường hợp sở gần lợi nhuận chế biến gộp thực tế giai đoạn chế biến lô dầu thô mới; ++ Sử dụng phần mềm LP để tính tốn lợi nhuận chế Việc phân nhóm nhằm lựa chọn loại dầu thơ thuộc quốc gia có tình hình trị ổn định, khơng có chiến tranh hay khủng bố dẫn đến “tình trạng bất khả kháng - force majeure” thực hợp đồng cung cấp dầu thơ Ngồi ra, khả vận chuyển từ cảng đến Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, quan hệ thương mại nước sở với Việt Nam (liên quan đến vấn đề thuế nhập khẩu) xem xét trình lựa chọn Theo đó, nguồn dầu nội địa (tiêu biểu Bạch Hổ, Rồng, Sư Tử Đen, Tê Giác Trắng ) khu vực Đông Nam Á (tiêu biểu Champion - Brunei, Kimanis/Kikeh - Malyasia) ưu tiên xem xét lựa chọn đánh giá có khoảng cách địa lý gần Nhà máy có tình hình trị ổn định Các nguồn dầu từ vùng có khoảng cách xa khu vực Nhà máy (ví dụ Bắc Mỹ, Bắc Á ) đòi hỏi thời gian vận chuyển dài ngày phải vận chuyển tàu kích cỡ lớn (thông thường VLCC, ULCC) vượt khả tiếp nhận hệ thống nhập dầu thơ lựa chọn đánh giá cần tìm hiểu thêm khả vận chuyển, phân phối nguồn dầu thô (khả sang chuyển lơ dầu từ tàu có tải trọng lớn qua tàu có tải trọng thấp trước vận chuyển Nhà máy Lọc dầu Dung Quất) - Phân nhóm theo sản lượng Việc phân nhóm nhằm lựa chọn loại dầu thơ có sản lượng cung ứng lớn ổn định thị trường dầu thô giới, đảm bảo nguồn cung nguyên liệu ổn định phù hợp với công suất chế biến Nhà máy Lọc dầu Dung Quất Theo đó, loại dầu có sản lượng cung ứng 20.000 thùng/ngày trở lên (tương đương với tỷ lệ phối trộn 10% thể tích Nhà máy Lọc dầu Dung Quất vận hành 108% công suất thiết kế) ưu tiên DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 37 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ lựa chọn Các loại dầu có sản lượng thấp xem xét khả thay dầu thơ sở 20% thể tích thơng thường mua theo chuyến (dạng spot) - Phân nhóm theo tính chất Các loại dầu thơ nằm vùng có địa trị tốt, có sản lượng cao ổn định ưu tiên lựa chọn tiếp tục phân nhóm theo tính chất Theo đó, loại dầu thơ có tính chất gần giống xếp nhóm Việc phân nhóm nhằm xác định nhóm dầu thơ có tính chất gần giống với dầu thô Bạch Hổ, xác định phương án phối trộn nhóm có tính chất bổ trợ để hỗn hợp sau phối trộn có tính chất tương đương dầu Bạch Hổ Thông thường, thị trường giao dịch dầu thô, tỷ trọng API dầu thô, số acid dầu (TAN) hàm lượng lưu huỳnh dầu thơ tiêu chất lượng tham chiếu để định giá bán loại dầu (chưa tính đến chi phí vận chuyển loại phụ phí khác) Tuy nhiên, đặc thù Nhà máy Lọc dầu Dung Quất có Phân xưởng RFCC (cracking phân đoạn CKQ dầu thô xúc tác tầng sơi) phân xưởng sản xuất phân đoạn pha xăng dầu diesel nên cơng suất chế biến điều kiện vận hành phân xưởng ảnh hưởng lớn đến hiệu chế biến Vì vậy, việc lựa chọn, phối trộn dầu thơ nghiên cứu theo định hướng hiệu suất phân đoạn CKQ dầu thô tương đương với dải công suất vận hành tiêu biểu RFCC hàm lượng cặn CCR phân đoạn nằm khoảng giới hạn không ảnh hưởng lớn đến cân nhiệt tuần hồn xúc tác phân xưởng Theo đó, tiêu chất lượng lựa chọn để phân nhóm dầu thơ giúp thuận tiện việc đánh giá, khảo sát khả phối trộn loại dầu thô để chế biến với Bạch Hổ Mức giới hạn tiêu xác định thông qua sở sau: thô hiệu suất phân đoạn CKQ dầu thơ khoảng 45% thể tích (~ 48% khối lượng) Qua cách phân nhóm trên, loại dầu thơ phân thành nhóm khác nhau: ++ Nhóm 1: có hàm lượng CCR thấp, nhỏ 1% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ nhỏ 20% thể tích ++ Nhóm 2: có hàm lượng CCR thấp, nhỏ 1% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ từ 20 - 30% thể tích ++ Nhóm 3: có hàm lượng CCR thấp, nhỏ 1% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ từ 30 - 45% thể tích ++ Nhóm 4: có hàm lượng CCR từ - 1,7% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ từ 20 - 30% thể tích ++ Nhóm 5: có hàm lượng CCR từ - 1,7% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ từ 30 - 45% thể tích ++ Nhóm 6: có hàm lượng CCR cao, lớn 1,7% khối lượng; thành phần cặn khí từ 30 - 45% thể tích ++ Nhóm 7: có hàm lượng CCR lớn 1,7% khối lượng; hiệu suất phân đoạn CKQ cao, lớn 45% thể tích Phân bố loại dầu thô theo hàm lượng CCR hiệu suất phân đoạn CKQ mơ tả Hình ++ Giản đồ phân bố dầu thô theo hàm lượng CCR hiệu suất phân đoạn CKQ xây dựng từ ngân hàng liệu dầu thô hệ thống CIMS (Hình 3) ++ Cơng suất vận hành thơng thường phân xưởng RFCC 96%, tương đương hiệu suất phân đoạn CKQ nguyên liệu dầu thô khoảng 45% thể tích ++ Giới hạn hàm lượng CCR nguyên liệu CKQ phân xưởng RFCC - 3,5% khối lượng, tương đương mức - 1,7% khối lượng dầu 38 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 Hình Phân bố dầu thô theo hàm lượng CCR hiệu suất phân đoạn CKQ (Resid) PETROVIETNAM Kết phân nhóm dầu thơ theo tính chất cho thấy việc tìm kiếm loại dầu thơ có tính chất tương đồng, thay hồn tồn dầu thơ Bạch Hổ khó khăn Như vậy, đánh giá lựa chọn dầu thô sở phối trộn loại dầu với Bạch Hổ hạn chế danh sách dầu thơ tiềm Thay vào đó, phương án phối trộn nhiều loại dầu thô thuộc nhóm khác có tính chất bổ trợ cho (ví dụ dầu thơ có hàm lượng CCR cao, lưu huỳnh thấp, phối trộn với loại dầu có hàm lượng CCR thấp, lưu huỳnh cao; dầu thơ naphtha, nhiều CKQ phối trộn dầu có nhiều naphtha CKQ) để có hỗn hợp dầu thơ có tính chất gần giống dầu thơ Bạch Hổ có tính khả thi cao Căn vào Hình 3, khả phối trộn nhóm dầu với dầu Bạch Hổ tóm tắt sau: ++ Nhóm 1: Phù hợp trộn chung với nhóm 3/5/6/7 để chế biến với dầu thơ Bạch Hổ ++ Nhóm 2: Phương án phối trộn tương tự nhóm 1; nhiên khả chế biến cao có hiệu suất phân đoạn CKQ cao ++ Nhóm 3: Có thể trộn đơn lẻ với Bạch Hổ với tỷ lệ tốt Có thể trộn với nhóm lại để chế biến với Bạch Hổ ++ Nhóm 4: Phương án phối trộn tương tự nhóm 2; nhiên khả chế biến thấp có CCR cao ++ Nhóm 5: Có thể trộn đơn lẻ với Bạch Hổ với tỷ lệ tốt Có thể trộn với nhóm lại để chế biến với Bạch Hổ ++ Nhóm 6: Phù hợp trộn chung với nhóm 1/2/3/5 để chế biến với Bạch Hổ ++ Nhóm 7: Phù hợp trộn chung với nhóm 1/2/3 để chế biến với Bạch Hổ Kết Với phương án phối trộn nhiều loại dầu thơ thuộc nhóm có tính chất bổ trợ nhau, qua bước đánh giá phần mềm LP đánh giá kỹ thuật, nhiều loại dầu thô có tính chất “xấu” (đặc điểm riêng lẻ sai biệt nhiều so với dầu thơ Bạch Hổ) chế biến Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với tỷ lệ phối trộn cao nhiều trường hợp, hỗn hợp dầu phối trộn thay hồn tồn dầu thơ Bạch Hổ Tính đến tháng 9/2019, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất đánh giá lựa chọn 67 loại dầu khác nhau, có loại dầu thơ Việt Nam khơng tính dầu Bạch Hổ 58 loại dầu nhập (16 loại có tiềm cao sản lượng khả chế biến) Ngoài ra, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất chế biến thử nghiệm thành công 19 loại dầu thơ có loại đưa vào chế biến thường xuyên với tổng tỷ lệ phối trộn thay 80% dầu thơ Bạch Hổ, riêng loại dầu thô Azeri Light (Azerbaijan, sản lượng trung bình 700 nghìn thùng/ngày) thay đến 60 - 70% dầu thô Bạch Hổ Đặc biệt, tháng 5/2019, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất chế biến thành cơng lơ dầu WTI Midland (USA, có sản lượng khai thác lớn, trung bình triệu thùng/ngày) với tỷ lệ phối trộn lên đến 30% thể tích công suất chế biến 108% so với công suất thiết kế Đây lơ dầu thơ có nguồn gốc từ Mỹ lần nhập chế biến thành cơng Việt Nam, có ý nghĩa quan trọng góp phần cải thiện cán cân thương mại Việt Nam Mỹ Chiến lược dầu thô tương lai Hiện tại, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất chế biến khoảng 85% dầu thô nước (chủ yếu Bạch Hổ, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Rồng - Cá Tầm Rạng Đông) 15% dầu thô nhập để tận dụng lợi thời gian chi phí vận chuyển nguồn dầu nội địa Tuy nhiên, nguồn dầu thô nội địa khác có xu hướng suy giảm sản lượng khai thác (Hình 4) tiếp tục thách thức lớn nhiệm vụ trì nguồn nguyên liệu ổn định đủ đáp ứng công suất chế biến hiệu Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giai đoạn hoàn thành dự án nâng cấp mở rộng (dự kiến vào năm 2024) Ngồi ra, việc Chính phủ đồng ý giảm thuế nhập dầu thô từ 5% xuống 0% kể từ ngày 1/11/2019 mở hội lớn để nhập dầu thơ từ nguồn dầu có trữ lượng lớn khả chế biến cao Nhà máy Lọc dầu Dung Quất (như dầu Azeri Light Azerbaijan) Vì vậy, kể từ năm 2020 2024, BSR tăng dần tỷ trọng dầu thô nhập để thay dầu thô nước ngày sụt giảm mục tiêu đạt đến 51% dầu nhập năm 2020 Điều không giúp BSR chủ động nguồn dầu thơ đầu vào mà tạo thuận lợi cho việc xuất sản phẩm xăng dầu thị trường nước gặp khó khăn lợi bán dầu thô FO xuất chịu thuế Giai đoạn sau nâng cấp mở rộng, cấu hình Nhà máy Lọc dầu Dung Quất có nhiều thay đổi Theo đó, cơng suất chế biến tăng lên 130% so với công suất thiết kế; nguyên liệu dầu thô 100% dầu nhập (là hỗn hợp dầu thơ DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 39 HĨA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ thiết kế cao mà đảm bảo đáp ứng toàn tiêu chuẩn sản phẩm môi trường; đồng thời mang lại hiệu kinh tế cao từ việc chế biến nguồn dầu thơ có giá thấp so với dầu Bạch Hổ 50 45 Nghìn thùng/ngày 40 35 30 25 20 15 10 2020 2021 2022 2023 2024 Bạch Hổ Tê Giác Trắng Sư Tử Đen Rạng Đông Đại Hùng Chim Sáo Ruby Rồng -Cá Tầm Hình Dự báo sản lượng dầu thô Việt Nam từ 2019 - 2024 [5] ESPO Liên bang Nga Murban UAE) có hàm lượng lưu huỳnh cao gấp 40 lần so với nguyên liệu thiết kế ban đầu (tối đa 1,2% khối lượng so với ban đầu 0,03% khối lượng) Nhà máy Lọc dầu Dung Quất bổ sung thêm số cụm phân xưởng công nghệ nhằm đảm bảo toàn sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng Euro V, chất lượng khí thải đáp ứng tiêu chuẩn môi trường Căn vào “cửa sổ vận hành mới” sau nâng cấp mở rộng, BSR xác định sơ 35 loại dầu thô từ khu vực khác thay loại dầu thô thiết kế ESPO Murban Kết luận Việc nghiên cứu áp dụng thành công giải pháp đa dạng hóa nguyên liệu có ý nghĩa quan trọng bối cảnh dầu thô Bạch Hổ suy giảm nghiêm trọng sản lượng tính chất; góp phần đảm bảo nguồn dầu thơ cung cấp đủ cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất vận hành ổn định 100% cơng suất Bên cạnh đó, thành tựu nghiên cứu, kinh nghiệm áp dụng thành công giải pháp tạo tiền đề cho công tác đánh giá lựa chọn dầu thô cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất sau nâng cấp mở rộng, góp phần tiết giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu sản xuất kinh doanh mơi trường tồn cầu hóa Tài liệu tham khảo WoodMackenzie Binh Son Refining & Petrochemical Co Crude market study (final report) 15/5/2013 Technip Consortium Sổ tay vận hành phân xưởng công nghệ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 2010 BSR Tiêu chuẩn sở sản phẩm dầu mỏ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 2019 BSR Quy định kỹ thuật - Dầu thơ dòng công nghệ, phụ trợ, phát thải Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 2018 PVOIL Cung cấp thông tin sản lượng dầu thô giai đoạn 2019 - 2024 (cập nhật) Công văn số 2930/DVN-DT 17/4/2018 SOLUTION TO DIVERSIFY CRUDE FEEDSTOCK FOR DUNG QUAT REFINERY Dang Ngoc Dinh Diep, Nguyen Manh Thinh, Dao Thanh Hai, Nguyen Trong Tuyen Binh Son Refining and Petrochemical Joint Stock Company Email: diepdnd@bsr.com.vn Summary The paper presents the solution to search, evaluate and select alternative sources of crude oil to replace Bach Ho crude partly or entirely to diversify the feedstock and ensure stable processing capacity for Dung Quat Refinery without having to revamp the refinery configuration The solution has identified 67 kinds of potential alternative crude, including kinds of Vietnamese crude and 58 kinds of imported crude So far, the refinery has been processing 19 different kinds of alternative crude beside Bach Ho which help to ensure sufficient feed supply for its stable, reliable and beneficial operation Key words: Integrity operating window (IOW), diversify crude feedstock, Bach Ho crude, Dung Quat Refinery 40 DẦU KHÍ - SỐ 3/2020 ... nghệ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 2010 BSR Tiêu chuẩn sở sản phẩm dầu mỏ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất 2019 BSR Quy định kỹ thuật - Dầu thơ dòng cơng nghệ, phụ trợ, phát thải Nhà máy Lọc dầu Dung Quất. .. thành cơng loại dầu xếp vào giỏ dầu thô sở Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với dầu Bạch Hổ Như vậy, trình tìm kiếm, đánh giá dầu thơ tiếp theo, dầu thơ sở dầu Bạch Hổ hỗn hợp dầu Bạch Hổ dầu chế biến... Bạch Hổ) chế biến Nhà máy Lọc dầu Dung Quất với tỷ lệ phối trộn cao nhiều trường hợp, hỗn hợp dầu phối trộn thay hồn tồn dầu thơ Bạch Hổ Tính đến tháng 9/2019, Nhà máy Lọc dầu Dung Quất đánh giá