Đánh giá khả năng thay thế xúc tác mới R-264 cho R-234 hiện đang sử dụng tại phân xưởng CCR Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


TRẦN VĂN TUÂN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ XÚC TÁC
MỚI R-264 CHO R-234 HIỆN ĐANG SỬ DỤNG TẠI
PHÂN XƯỞNG CCR NHÀ MÁY LỌC DẦU
DUNG QUẤT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC.
Mã số: 8520301

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẪNG
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS NGUYỄN THỊ DIỆU HẰNG

Phản biện 1: PGS.TS TRƯƠNG HỮU TRÌ
Phản biện 2: TS ĐẶNG QUANG VINH.

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật hóa học họp tại Trường Đại học
Bách khoa vào ngày 31 tháng 08 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu, ĐHĐN tại Trường Đại học Bách khoa
 Thư viện Khoa Hóa, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài:
Nhà máy lọc dầu Dung Quất vận hành từ năm 2009, đã cung
cấp cho thị trường Việt Nam từ 2.000 đến 2.800 Nghìn tấn/năm. Tuy
nhiên nhu cầu xăng không ngừng tăng cao, đòi hỏi sự nâng cao công
suất của Nhà máy Lọc dầu nói chung và các phân xưởng công nghệ
nói riêng. Đặc biệt là phân xưởng reforming xúc tác (CCR:
Continuous Catalyst Reforming). Việc tăng công suất phân xưởng
CCR đòi hỏi không thay đổi về thiết bị. Do đó cần thiết phải có
những nghiên cứu về sự thay đổi hiệu quả xúc tác. Ngoài ra, tuổi thọ
của xúc tác R-234 hiện tại của phân xưởng CCR được bảo hành là 6
năm. Tuy nhiên theo số liệu vận hành thì xúc tác R-234 của phân
xưởng CCR đã được sử dụng hơn 9 năm tính từ lúc khởi động nhà
máy năm 2009 đến nay và số chu kỳ tái sinh mà xúc tác R-234 đã trải
qua gần 700 chu kỳ [1]. Đây là số chu kỳ mà xúc tác CCR cần được
xem xét thay thế, hoạt tính của xúc tác đã giảm, dẫn đến giảm hiệu
suất thu hồi sản phẩm Reformate và làm giảm hiệu quả kinh tế. Do
đó cần nghiên cứu thay mới toàn bộ xúc tác CCR với các cơ sở đánh
giá được tóm tắt như sau:
- Xúc tác R-234 và R-264 là 2 loại xúc tác thông dụng của
UOP, hiện tại có trên 100 nhà máy đang sử dụng R-234, và trên 90
nhà máy đang sử dụng R-264 [2];
- Về mặt hiệu suất thu hồi sản phẩm: Xúc tác R-234 có hiệu

suất thu hồi Reformate tương đương hoặc cao hơn loại R-264 tùy vào
chế độ vận hành của xúc tác R-264 [2];


2
- Về mặt hoạt tính xúc tác: R-264 có hoạt tính cao hơn R-234
nếu vận hành ở chế độ hoạt tính cao nhiệt độ phản ứng yêu cầu thấp
hơn khoảng 4-6oC). Tuy nhiên ở chế độ này thì hiệu suất thu hồi sản
phẩm Reformate của R-264 lại thấp hơn R-234 khoảng 0,6 % khối
lượng [2]. Với ưu điểm của R-264 khi vận hành ở chế độ hoạt tính
cao có thể giúp lò đốt CCR của BSR vận hành an toàn hơn;
- Về mặt giới hạn pinning: R-264 có ưu điểm hơn R-234 và
các thế hệ xúc tác CCR khác của UOP vì được thiết kế có khối lượng
riêng cao nên rất phù hợp cho việc tăng công suất mà không bị hiện
tượng pinning.
Chính vì những lí do đó mà tôi chọn đề tài “
-

-

-

”.

2. Mục tiêu nghiên cứu:
Nghiên cứu các hạn chế của xúc tác CCR hiện tại R-234 và đề
xuất thay thế bằng xúc tác mới R-264 giúp cho việc vận hành phân
xưởng CCR ở công suất cao (110%), đảm bảo ổn định và mang lại
lợi nhuận kinh tế cao.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Phân xưởng CCR của Nhà máy lọc dầu Dung Quất;
- Xúc tác Reforming R-234;
- Xúc tác Reforming R-264.
4. Phương pháp nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết
- Phân tích dữ liệu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Làm cơ sở cho việc lựa chọn xúc tác cho phân xưởng CCR
tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất.


3
- Tăng tính vận hành ổn định của phân xưởng CCR.
- Tăng hiệu quả kinh tế.
- Nâng cao khả năng phân tích dữ liệu.
6. Cấu trúc của luận văn:
Cấu trúc luận văn gồm các Chương sau:
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Nội dung nghiên cứu
- Chương 3: Đánh giá và lựa chọn xúc tác mới R-264 thay thế
R-234 hiện tại đang sử dụng


4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1.

Tổng quan về Nhà máy lọc dầu Dung Quất

1.1.1. Địa điểm và diện tích sử dụng:
Nhà máy Lọc dầu Dung Quất BSR) được đặt tại Khu Kinh tế
Dung Quất, thuộc địa bàn các xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện
Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.
1.1.2. Sơ đồ vị trí Nhà máy
Nhà máy có 4 khu vực chính: Các phân xưởng công nghệ và
phụ trợ; Khu bể chứa dầu thô; Khu bể chứa sản phẩm cảng xuất sản
phẩm; Phao rót dầu không bến và hệ thống lấy và xả nước biển.
1.1.3. Công suất chế biến và nguyên liệu
Công suất chế biến của Nhà máy theo thiết kế ban đầu là 6,5
triệu tấn dầu thô/năm, tương đương 148.000 thùng/ngày.
Nguyên liệu cho Nhà máy là 100% dầu thô Bạch Hổ (Việt
Nam) hoặc dầu thô hỗn hợp (85% dầu thô Bạch Hổ + 15% dầu chua
Dubai).
1.1.4. Cấu hình nhà máy
Nhà máy Lọc dầu Dung Quất gồm có 14 phân xưởng công
nghệ (chưa tính phân xưởng Poly Propylene), 11 phân xưởng phụ trợ,
phân xưởng ngoại vi và 8 bể chứa dầu thô.
1.1.5. Cơ cấu sản phẩm của nhà máy
Nhà máy Lọc dầu Dung Quất có 9 sản phẩm chính: Khí hóa
lỏng Propylene, Khí hóa lỏng LPG, Xăng Mogas 92/95, Dầu
hỏa/nhiên liệu Jet A1, Diesel ô tô, Dầu nhiên liệu FO), Hạt nhựa,
Nhiên liệu cho nhà máy, Lưu huỳnh.


5
1.2.

Tổng quan về ph n ư ng Reforming xúc tác

1.2.1. Mục đích phân xưởng Reforming xúc tác
Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR: Continuous Catalyst
Reforming) của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất được thiết kế dựa trên
công nghệ bản quyền của UOP (Universal Oil Products) với mục
đích chế biến phân đoạn Naphtha đã được xử lý bằng hydro (từ phân
xưởng Naphtha Hydrotreating - NHT đưa đến) thành cấu tử pha trộn
xăng có chỉ số octane cao. Công suất của phân xưởng là 21100 BPSD
tương đương 103496 kg/h) chế biến phân đoạn Naphtha nặng từ
phân xưởng NHT và Sweet Naphtha. Công nghệ CCR sử dụng xúc
tác lưỡng chức Pt/-Al2O3 để chuyển hóa phân đoạn naphtha có chỉ
số octane thấp thành cấu tử pha trộn xăng có chỉ số octane cao hơn.
Các sản phẩm của phân xưởng CCR bao gồm :
- Reformate : RON 102  105.
- LPG : C5+ < 2%mol
- Khí H2 với độ tinh khiết > 92% mol
1.2.2. Xúc tác sử dụng
Xúc tác được sử dụng trong quá trình reforming xúc tác là loại
xúc tác lưỡng chức Pt/-Al2O3, gồm chức năng oxy hoá-khử và chức
năng acid:
 Chức oxy hoá-khử (chức kim loại): tăng cường các phản ứng
hydro hoá, dehydro hoá.
 Chức acid: tăng cường các phản ứng alkyl hoá, isomer hoá,
cracking,…
1.2.3. Các phản ứng xảy ra
Các phản ứng chính của quá trình Reforming xúc tác xảy ra
trên chức kim loại hoặc chức acid, và được mô tả trên Hình I.3 [3].


6

Hình 1.1: Sơ ồ các ph n ứng chính của quá trình Reforming xúc tác
Phản ứng chính của reforming xúc tác là chuyển hóa
naphthen thành các hợp chất aromatic. Phản ứng này diễn ra nhanh
và có hiệu suất cao.

Đây là phản ứng thu nhiệt mạnh (H = 210 kJ/mol = 50
kcal/mol).
Nhờ phản ứng dehydro hoá naphthene có tốc độ cao mà
trong quá trình reforming xúc tác sẽ nhận được nhiều hydrocarbon
thơm và hydro. Do phản ứng thu nhiệt mạnh, người ta phải tiến hành
phản ứng nối tiếp nhau trong nhiều reactor để nhận được độ chuyển
hoá cần thiết.
Sự chuyển hóa của paraffin là nhỏ hơn và các hợp chất
aromatic hầu như không thay đổi khi đi qua phân xưởng này.
1.2.4.

Sơ đồ công nghệ phân xưởng CCR

Sơ đồ công nghệ phân xưởng CCR Platforming được chia
thành 2 khu vực chính: Khu vực Platforming bao gồm các lò phản


7
ứng xuyên tâm đặt chồng lên nhau, bộ phận trao đổi nhiệt, lò đốt,
tháp phân tách; Khu vực tái sinh bao gồm thiết bị tái sinh xúc tác
(regenerator) và hệ thống chuyển đổi chất xúc tác.
1.2.4.1. Khu vực ph n ứng Platforming
Các thiết bị chính bao gồm: 4 thiết bị phản ứng được xếp
chồng lên nhau, 4 lò gia nhiệt cho nguyên liệu, Thiết bị trao đổi nhiệt
giữa dòng nguyên liệu và sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng cuối

cùng (Rx#4), Thiết bị tách 2 pha sản phẩm sau phản ứng, Tháp ổn
định xăng debutanizer), Máy nén khí H2 tuần hoàn, Cụm thu hồi
lỏng, Thiết bị hấp phụ HCl
1.2.4.2. Khu vực tái sinh (Regeneration)
Các thiết bị chính bao gồm : tháp tái sinh tháp đốt cốc), thiết
bị tách bụi xúc tác, thiết bị tuần hoàn khí đốt cốc, thiết bị nâng/vận
chuyển xúc tác.
1.3. Tổng quan về hi n tượng “CATALYST PINNING”.
Xúc tác của phân xưởng CCR được thiết đi từ trên xuống
theo trọng lực. Tại thiết bị phản ứng dòng công nghệ sẽ đi xuyên tâm
qua lớp xúc tác để thực hiện phản ứng reforming và đi vào ống trung
tâm (Center pipe) (Hình I.17), còn xúc tác di chuyển từ thiết bị phản
ứng trên xuống thiết bị phản ứng dưới theo trọng lực. Khi lưu lượng
dòng công nghệ tăng lên sẽ làm cho trở lực qua lớp xúc tác tăng lên
và làm cho xúc tác khó di chuyển hoặc bị giữ lại hang up/pinning)
(Hình I.18). Hiện tượng này được gọi là “Catalyst pinning” [4]. Hiện
tượng “catalyst pinning” làm cho cốc tạo thành trên lớp xúc tác sẽ
tăng lên, hoạt tính xúc tác giảm, nhiệt độ vùng đốt tại tháp tái sinh
xúc tác tăng cao…


8

Hình 1.2: Dòng nguyên li

q

p xúc tác trong thi t bị ph n

ứng [3]

Hình 1.3: Hi

ợng Catalyst pinning [2]

Có rất nhiều nguyên nhân gây ra hiện tượng Catalyst pinning
như thiết kế của thiết bị phản ứng lưới lọc bị tắc-Centerpipe
plugging), t

trọng của xúc tác, tăng công suất phân xưởng,

Regenerator screen plugging, phân phối dòng khí tái sinh không đều
trong thiết bị tái sinh,…
Dấu hiệu để nhận biết hiện tượng Catalyst Pinning:


9


Thiết bị phản ứng: Chênh lệch nhiệt độ dòng công nghệ qua
thiết bị phản ứng giảm; chênh áp qua thiết bị phản ứng tăng.



Thiết bị tái sinh: Cốc sẽ di chuyển xuống vùng Clo hóa; Bất
thường của dòng khí đến đốt cốc; nhiệt độ vùng đốt cốc tăng
nhanh.

Các ảnh hưởng, mối nguy nếu bị hiện tượng Catalyst Pinning


Khả năng phân phối dòng qua thiết bị phản ứng, thiết bị tái
sinh sẽ giảm.



Độ chuyển hóa qua các thiết bị phản ứng giảm.



Nhiệt độ vùng đốt cốc tại tháp tái sinh tăng có thể gây hỏng
xúc tác, thiết bị.



Xúc tác dễ bị vỡ và làm cho hàm lượng bụi xúc tác tăng gây
mất mát xúc tác, tắt nghẽn hệ thống, thiết bị.
Việc tính toán Catalyst Pining được UOP dựa trên công thức

sau [4]:


Giới hạn Catalyst Pinning (Pinning margin) = (Lưu
lượng dòng để tạo Catalyst Pinning – Lưu lượng dòng
thực tế)/Lưu lượng dòng thực tế *100%



Giản đồ để tính lưu lượng dòng tối thiểu để tạo ra hiện
tượng Catalyst pinning như hình bên dưới [4]:

10

Hình 1.19: Gi

ồ ể í

ợng dòng tối thiể

ể t o ra hi n

ợng Catalyst pinning [4]


Mỗi thiết bị phản ứng, mỗi loại xúc tác sẽ có giản đồ
Catalyst Pinning khác nhau.



Trục hoành là t trọng của dòng khí ra khỏi thiết bị phản
ứng. Trục tung là lưu lượng dòng để có thể tạo ra hiện
tượng Catalyst Pinning

.


11
CHƯƠNG 2
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1

Điều ki n vận hành của ph n ư ng CCR

- Nhiệt độ vận hành: 482  549OC
- Áp suất vận hành:
 Thiết bị phản ứng: 3.5 kg/cm2g
 Thiết bị phân tách (Seperator): 2.5 kg/cm2g
- T lệ H2/HC: 2.5 mol/mol
- Chỉ số RON của xăng Reformate: 102  103.
2.2

Thông số chính của úc tác R-234 [2]

- Hình dạng: hình cầu
- Đường kính xúc tác: 1/16 mm
- Bề mặt xúc tác: 170 - 180 m2/g
- Thành phần:
 Platinum: 0.29 % wt
 Clo: 1% wt
 Nhôm oxit (Al2O3): < 99% wt
- T trọng: 560 kg/m3
2.3

thử nghi m tăng công suất ph n ư ng CCR với úc

tác R-234
2.3.1 Thử nghiệm tăng công suất phân xưởng CCR từ 100%
lên 103% công suất thiết kế

Từ ngày 06-02-2018 đến ngày 09-02-2018, Nhà máy đã tiến
hành chạy thử nghiệm tăng công suất phân xưởng CCR từ 100% lên
103%.


12
Đánh giá quá trình chạy thử nghi m tại 103% công suất
thiết kế được tóm tắt như sau:
 Khả năng làm việc của thiết bị phản ứng, của các lò đốt,
của tháp phân tách T-1301: hoạt động bình thường.
 Ngoài ra còn có các thông số khác như công suất và khả năng
làm việc của các thiết bị quay như quạt, máy nén, …đều nằm trong
giới hạn vận hành
Với kết quả thử nghiệm chạy công suất của phân xưởng CCR
tại 103% công suất thiết kế, Nhà máy hoàn toàn có thể tăng công suất
của phân xưởng này với xúc tác hiện tại là R-234 [7].
2.3.2 Thử nghiệm tăng công suất phân xưởng CCR từ 103%
lên 105% công suất thiết kế
Từ ngày 11-03-2018 đến ngày 15-03-2018 Nhà máy đã tiến
hành chạy thử nghiệm tăng công suất phân xưởng CCR từ 103% lên
105%.
Đánh giá quá trình chạy thử nghi m tại 105% công suất
thiết kế được tóm tắt như sau:
 Khả năng làm việc của thiết bị phản ứng, của các lò đốt,
của tháp phân tách T-1301: hoạt động bình thường. Trong suốt quá
trình thử nghiệm, chưa thấy xảy ra hiện tượng Catalyst Pinning. Tuy
nhiên giới hạn Pinning theo tính toán ở Bảng II.7 là đáng quan ngại,
nằm trong khoảng 15  20%, rất gần với giá trị Pinning tối thiểu là
20% [5].

13
ê

B ng 2.7: B ng thố

ỡng giá trị “

P
ơ

quá trình ch y th nghi m công su

” r

ứng 103 & 105%

công su t thi t k [8]
Công suất

Công suất

Giá tri giới

103%

105%

hạn

6090C

6200C

635 0C

Rx#1 khoảng pinning

19%

17%

20%

Rx#2 khoảng pinning

21%

18%

20%

Rx#3 khoảng pinning

23%

20%

20%

Rx#4 khoảng pinning

27%

23%

20%

Thông số cần lưu ý
Nhiệt độ bề mặt ống của
lò đốt 0C)

Dòng khí H2 vào thiết bị
packinox

64000 Nm3/h 62000Nm3/h

50000
Nm3/h

Qua bảng trên có thể nhận thấy rằng khi tăng công suất phân
xưởng từ 103 lên 105% thì giá trị “Catalyst Pinning” về rất sát và
vượt ngưỡng cho phép, cụ thể như tại thiết bị phản ứng số 3 (20%) và
số 4 (23%), số 1(17%) và số 2 (18%)
Với kết quả thử nghiệm chạy công suất của phân xưởng CCR
tại 105% công suất thiết kế, Nhà máy hoàn toàn có thể tăng công suất
của phân xưởng này với xúc tác hiện tại là R-234. Tuy nhiên khi
vận hành

điều ki n này thì phải đặc bi t theo dõi hi n tượng

“Catalyst Pinning” vì các giới hạn tính toán đã sát và vượt so với
thiết kế [5].
2.3.3

Hiệu suất thu hồi sản phẩm đối với xúc tác R-234:

Theo tính toán của UOP là 78.5% vol[1].
2.3.4

Các vấn đề của xúc tác hiện tại R-234


14
Xúc tác R-234 đã qua gần 10 năm sử dụng, tính đến năm
2020 sẽ là 11 năm và trải qua hơn 800 chu kì tái sinh. Các thông số
hiện tại của xúc tác R-234 như sau [1]:
2.3.4.1 Pha ho t tính: khoảng 6  7% xúc tác bị phá hủy
pha, cụ thể trạng thái của nhôm oxit bị chuyển từ trạng thái “gamma”
sang “theta”, điều này là do xúc tác bị đốt ở điều kiện nhiệt độ cao tại
thiết bị tái sinh và không thể phục hồi. Trạng thái “theta” của pha
hoạt tính làm cho xúc tác kém hoạt tính và tác động đến hiệu quả làm
việc của xúc tác.
2.3.4.2 Bề mặt xúc tác là 132 m2/g, thông thường bề mặt
xúc tác sẽ bị giảm trong quá trình tái sinh, kéo theo lượng Clo trong
xúc tác cũng bị giảm theo. Từ đó yêu cầu phải phun thêm lượng lớn
PERC (C2Cl4) tại khu vực tái sinh và cũng làm quá tải cho thiết bị xử
lý Clo của dòng khí H2.
Lượng HCl tạo ra tăng làm cho khả năng gây ăn mòn hệ
thống tăng và khả năng tạo muối Ammonia Clorua tăng. Điều này

làm tăng khả năng đóng cặn tại khu vực phân tách, có nhiệt độ vận
hành thấp. Cụ thể tại tháp phân tách Debutanizer (T-1301) có hiện
tượng đóng muối Ammonia Clorua trên các đĩa, gây ảnh hưởng lớn
đến điều kiện vận hành của tháp, làm cho chênh áp qua tháp tăng từ
0.15 lên 0.5 kg/cm2. Trên thực tế Nhà máy đã 2 lần phải tiến hành rửa
muối trong lúc đang vận hành (T-1301 Water Wash Online) [13],
[14].
2.3.4.3 . S n

ợng

ef r

e gi m: Với tuổi thọ hiện

tại của xúc tác R-234, sản lượng xăng Reformate C5+ đã giảm khoảng
1.0% wt [12].


15
2.4. Nghiên cứu khả năng sử dụng úc tác R-264
2.4.1.

Thông số chính của xúc tác R-264 [2], [12]

-

Hình dạng: hình cầu

-

Đường kính xúc tác: 1/16 mm

-

Bề mặt xúc tác: 180 m2/g

-

Thành phần:
Platinum

Clo

Nhôm oxit (Al2O3)

0.25 % wt

0.85 - 1% wt

< 99% wt

3

- T trọng: 670 kg/m

2.4.2. Hiệu suất thu hồi sản phẩm
Hiệu suất thu hồi sản phẩm theo tính toán của UOP là 79 %
[1].
2.4.3. Các ưu điểm khi so sánh xúc tác R-264 với R-234

- T trọng nặng hơn: 670 so với 560 kg/m3 của R-234
- Hiệu suất thu hồi sản phẩm cao hơn ở cùng điều kiện vận
hành (Hình II.5):

Hình 2.1: So sánh hi u su t thu hồi s n phẩm giữa R-234 và R-264
Trục tung là chênh lệch sản lượng C5+; Trục hoành là chênh
lệch nhiệt độ (thể hiện hoạt tính). Qua hình trên có thể thấy: Chênh


16
lệch sản lượng giữa R-234 và R-264 HY khoảng 0.2 wt%. Hoạt tính
của R-264 HA cũng cao hơn chênh lệch nhiệt độ khoảng 4 0C) ,
nhiệt độ vận hành thấp hơn: thông số được thể hiện trong bảng 2.8
B ng 2.8: Thông số vận hành v i xúc tác R-234 và xúc tác R-264
Thông số vận hành
Công
Xúc tác

R-

suất ph n Tỷ H2/HC Tỷ H2/HC
ư ng
mol
(Nm3/m3)

ộ
ứ
ê

(0C)

100%

2.5

323

541

R-

100%

2.5

333

537

R-264 HY

100%

2.5

331

535

R-264 HA

110%

2.5

329

534

Qua bảng trên có thể thấy rằng, với 3 trường hợp ở 100% công
suất thiết kế cho xúc tác R-234 hiện tại, R-234 mới, R-264HY và R264HA 110% công suất thiết kế thì xúc tác R-264 sẽ yêu cầu nhiệt độ
thiết bị phản ứng thấp hơn R-234 từ 3 – 70C.


17
CHƯƠNG 3
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ XÚC TÁC MỚI R-264
CHO R-234 HIỆN TẠI ĐANG SỬ DỤNG

3.1. So sánh đặc tính của úc tác R-264 và R-234
So sánh đặc tính của xúc tác R-264 và R-234, nhận thấy như
sau:
-

Xúc tác R-264 có hoạt tính và khối lượng riêng cao hơn

nên rất phù hợp cho phân xưởng CCR vận hành ở công suất cao, nhờ
có khối lượng riêng lớn mà đã khắc phục hiện tượng “Catalyst
Pining”, với các đặc tính này cho thấy xúc tác R-264 của BSR sau
khi nâng cấp mở rộng, theo tài liệu thiết kế thì phân xưởng CCR sẽ

tăng lên đến 130% công suất hiện tại [2], [12] cụ thể:


Công suất có thể tăng thêm 10% nếu duy trì t lệ H2/HC

không đổi.


Công suất tăng thêm 18% nếu duy trì dòng khí tuần hoàn

không đổi.
-

Xúc tác R-264 có thể vận hành ở 2 chế độ: Tối đa sản

lượng (High Yied – hàm lượng Clo trong xúc tác được duy trì thấp)
và Tối đa hoạt tính (High Activity – hàm lượng Clo trong xúc tác
được duy trì cao). Đặc tính của 2 chế độ này như sau:


Xúc tác R-264 vận hành ở chế độ sản lượng cao (R-264

HY) sẽ cho sản lượng xăng Reformate và Hydrogen cao tương đương
R-234 và có hoạt tính cao hơn so với R-234 khoảng 20C.


Xúc tác R-264 vận hành ở chế độ hoạt tính cao (R-264

HA) sẽ cho sản lượng xăng Reformate thấp hơn R-234 khoảng
0.6%wt và có hoạt tính cao hơn R-234 khoảng 4  60C.

18
3.2. So sánh về hi u quả kinh tế của úc tác R-264 và R-234
Quá trình mô phỏng để dự đoán sản lượng (Yied Estimate) và
phân tích kinh tế áp dụng cho 3 trường hợp: Xúc tác hiện tại R-234,
xúc tác mới R-264 HY và R-264 HA trên cùng một loại nguyên liệu
của Nhà máy. Mẫu nguyên liệu lấy vào tháng 07-2018, cho 2 trường
hợp RON 103. Mục đích của việc mô phỏng để chỉ ra lợi ích khi thay
thế xúc tác mới R-264.
Kết quả dự đoán sản lượng như bảng 3.1.
ợng của xúc tác R-264 và xúc tác

B ng 3.1: K t qu dự

hi n t i R-234 [1]
Xúc tác

Công suất

Thông số

ph n ư ng

C5 RONC

C5+ LV%

100%

103

78.5

R-

100%

103

79.3

R-264 HY

100%

103

79.3

R-264 HA

110%

103

79

R-

+

Với số liệu về giá nhiên liệu năm 2018, kết quả của mô
phỏng UOP đã đưa ra kết luận về lợi ích kinh tế mang lại khi thay
xúc tác R-234 bằng R-264 sẽ mang lại khoảng lợi nhuận hơn 3.4 triệu
USD/năm đối với xúc tác R-264 HY và 15 triệu USD/năm đối với
xúc tác R-264 HA[1].


19
B ng 3.2: B ng so sánh hi u qu kinh t của xúc tác R-264 HY và
ũ -

ơ

ứng v

r ờng hợp RON 103 [1]

R-234 hiện

Xúc tác

R-264 HY

R-264 HA

2479

2479

2727

103

103

103

tại

Nguyên liệu

MTD

RONC
Sản lượng C5

+

wt %

88.7

88.8

88.4

Sản lượng H2

wt %

3.9

4.0

4.0

$MM/năm

653

656.4

720.2

$MM/năm

522.9

522.9

575.1

Lợi nhuận

$MM/năm

130.1

133.5

145.1

Lợi nhuận

$MM/thùng

18.5

19

18.8

3.4

15

Tổng giá trị
sản phẩm
Chi phí cho
nguyên liệu

Lợi nhuận tăng

$MM/năm

lên

3.3. Chi phí xúc tác R-264

Số liệu liên quan đến khối lượng và chi phí xúc tác cần mua
được thể hiện trong bảng 3.3.
B ng 3.3: C

í

c tính mua xúc tác và Pt của R-264 [12]

Các thông số tính toán

Đơn vị

R-264

Khối lượng riêng

Kg/m

670

Thể tích xúc tác cần nạp

m3

80

Khối lượng xúc tác cần nạp

Kg

53600

Khối lượng xúc tác dự phòng 5%)

Kg

2680

Tổng xúc tác cần

Kg

56280

3


20
Khối lượng xúc tác/thùng

Kg

125

Tổng số thùng xúc tác cần mua

Thùng

451

Kg

140.7

Lượng platinum cần để sản xuất xúc tác,
chiếm 0.25% khối lượng xúc tác

Chi phí mua xúc tác khoảng 2,5 triệu USD, chi phí mua
Platinum khoảng 4,7 triệu USD


21
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận
- Về mặt kỹ thuật: với xúc tác R-264, sẽ không thay đổi về
cơ khí hay thiết kế của phân xưởng CCR, xúc tác R-264 hoàn toàn có
thể vận hành được với điều kiện thiết kế hiện tại của phân xưởng
CCR ở Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
 Bên cạnh đó, với cùng điều kiện nguyên liệu và yêu cầu về
chỉ số RON giống nhau nhưng nhiệt độ phản ứng đối với xúc tác R264 sẽ thấp hơn 4  60C so với xúc tác R-234, điều này sẽ làm giảm
tải của các lò đốt H-1301, H-1302, H-1303, H-1304, giúp ổn định
vận hành và tăng độ tin cậy của thiết bị. mặt khác cũng là giảm lượng
khí đốt tiêu thụ tại các lò đốt này.
 Giảm lượng PERC phun vào xúc tác, làm giảm tiêu tốn
hóa chất cũng như giảm khả năng tạo muối Amonia Clorua tại khu
vực phản ứng. Tăng độ tin cậy vận hành của các thiết bị phân tác hạ
nguồn như tháp tách Debutanizer T-1301, Thiết bị phân tách 2 pha
D-1301, thiết bị phấp phụ HCl trong dòng khí tuần hoàn D1302A/B…
- Về mặt kinh kế.

 Chi phí đầu tư ban đầu để thay mới xúc tác R-264 khoảng
7.2 triệu USD [12]
 Tăng sản lượng xăng hàng năm lên đem lại lợi nhuận ước
tính khoảng 3.4 triệu USD/năm, có thể lên đến 15 triệu USD/năm
nếu vận hành với R-264HA trên 110% công suất thiết kế [12]
2. Kiến nghị.


22
Với các yếu tố về kinh tế và kỹ thuật được phân tích như
trên, kết quả này kiến nghị làm cơ sở cho việc thay thế xúc tác mới
R-264 cho R-234 hiện tại đang sử dụng tại phân xưởng CCR ở Nhà
máy lọc Dầu Dung Quất.