Luận văn thạc sĩ nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng khí cá voi xanh làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của nhà máy lọc dầu dung quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HỒNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG KHÍ
CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU CHO CÁC LÒ ĐỐT,
LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng, năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HỒNG NGUYÊN

NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG KHÍ
CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU CHO CÁC LÒ ĐỐT,
LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TS. NGUUYỄN ĐÌNH LÂM

Đà Nẵng, năm 2019


LỜI CÁM ƠN
Như chúng ta đều biết, sự tập trung, cố gắng và độc lập nghiên cứu luôn là yêu
cầu quan trọng khi thực hiện luận văn thạc sĩ. Bản thân tôi cũng đã rất nghiêm túc và
cố gắng trong học tập theo chương trình đào tạo cao học và sau đó là q trình nghiên
cứu để thực hiện luận văn này. Trong thời gian qua, tôi luôn nhận được những sự hỗ
trợ, góp ý, giúp đỡ rất nhiệt tình và nhân đây tôi xin chân thành gửi lời tri ân đến
những người bênh cạnh tôi, những người luôn sát cánh với tôi trong suốt thời gian học
tập và nghiên cứu luận văn này.
Lời cảm ơn trân trọng đầu tiên tơi muốn gửi đến PGS. TS Nguyễn Đình Lâm,
người đã ln rất tận tình dìu dắt và hướng dẫn tơi trong suốt quá trình làm luận văn.
Sự chỉ bảo và định hướng của Thầy đã giúp tôi thêm vững vàng và tự tin hơn trong
việc nghiên cứu những điều mới và giải quyết các vấn đề một cách khoa học.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Bộ phận sau Đại học, Phịng đào tạo,
Phịng Khảo thí của Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng và Đại Học Phạm
Văn Đồng đã luôn tạo điều kiện cho chúng tôi được học tập và thực hiện luận văn một
cách thuận lợi.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo, cô giáo đã dạy dỗ, truyền
đạt, hướng dẫn chúng tôi những kiến thức mới, cách thức đào sâu khám phá, phương
pháp tiếp cận mới đối với chuyên ngành chúng tôi đã lựa chọn.
Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể lớp CH35.KHH.QNg đã cùng
tôi trải qua những tháng ngày miệt mài học tập, cùng chia sẻ những niềm vui nỗi buồn,
những khó khăn để hồn thành khóa học và luận văn này.
Tơi xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia đình đã ln quan tâm,
động viên, tạo điều kiện để tơi có thể tham gia khóa học và hồn tất luận văn.


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đề tài” Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng khí Cá Voi Xanh
làm nhiên liệu cho các lò đốt, lò hơi của nhà máy lọc dầu Dung Quất” là cơng trình
nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Lê Hồng Nguyên


TĨM TẮT
NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG KHÍ CÁ VOI XANH LÀM NHIÊN LIỆU
CHO CÁC LÒ ĐỐT, LÒ HƠI CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Học viên: Lê Hồng
Ngun Chun ngành: Cơng nghệ hóa học Mã số: 8520301 Khóa: KHH.K35.QNg, Trường Đại học
Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX) nằm ngồi khơi các tỉnh Quảng Nam/Đà Nẵng –
Việt Nam, dự án khai tác với sự hợp tác giữa PetroVietnam và Tập đoàn Exxon Mobil. Theo
số liệu cung cấp, mỏ CVX có trữ lượng thu hồi được đánh giá sơ bộ khoảng 10÷17 Tcf
(280÷450 tỷ m3), dự kiến bắt đầu đưa vào khai thác từ năm 2023 với sản lượng trung bình
giai đoạn đầu khoảng 4 tỷ m3/năm sau đó tăng lên đến hơn 8 tỷ m3/năm. Khí CVX là nguồn
khí chua và khô, chứa khoảng 60 %tt Hydrocarbon, 30 %tt CO 2, 10 %tt N2, 2.100÷2.800
ppmtt H2S và rất ít C2 (<2 %tt). Sau khi qua nhà máy xử lý và tách loại CO 2, hàm lượng
CO2 trong khí CVX giảm xuống cịn 1%tt. Đây là nguồn khí tiềm năng để sử dụng làm
nhiên liệu cho các thiết bị đốt. Dự án nâng cấp mở rộng (NCMR) nhà máy lọc dầu (NMLD)
Dung Quất đã và đang triển khai, dự kiến sẽ vận hành vào 2021-2022. Việc xem xét khả
năng sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD Dung Quất sau NCMR, trong đó tập
trung vào các thiết bị có tiêu thụ nhiên liệu lớn nhất là lò đốt, lò hơi dần thay thế cho dầu đốt
là một hướng đi chiến lược nhằm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu, linh hoạt hơn trong vận
hành, giảm phát thải khí ơ nhiễm và gia tăng hiệu quả kinh tế cho Nhà máy.
Từ khóa – Khí Cá Voi Xanh; Dự án NCMR; NMLD Dung Quất; lò đốt; lò hơi.
RESEARCH AND EVALUATE THE FEASIBILITY TO USE BLUE WHALE GAS AS FUEL

FOR THE FURNACES AND BOILERS OF DUNG QUAT OIL REFINERY
Abstract - Blue Whale Gas Mine (BWG) is located off the Quang Nam/Da Nang, Vietnam.
The project launched in cooperation between PetroVietnam and Exxon Mobil Group.
According to the information, BWG has a large reserve, preliminarily evaluated at about 10
÷ 17 Tcf (280 ÷ 450 billion m 3). The BWG project is expected to start operation from 2023
with the average output in the first phase about 4 billion m 3/year then increased to more than
8 billion m3/year. BWG is a sour and dry gas source, contains about 60%vol of
Hydrocarbon, 30%vol of CO2, 10%vol of N2, 2,100 ÷ 2,800 ppmv H2S and a little
composition of C2 (<2% vol). After going through the CO 2 treating plant , the CO2 content
in BWG decreased to 1% vol. This is a potential gas source to use as fuel for industrial
combustion equipments. The expansion project of Dung Quat oil refinery (DQRE) has been
implemented and is expected to be operational by 2021-2022. It is really necessary to
consider the possibility of integrating BWG as repalcing fuel gas for fuel oil in the refinery
after expansion project, especially the largest fuel consumption equipments such as boilers
and furnaces. The benefits of the solution are more flexible in operation, diversificating the
fuel, reducing pollutant emissions and increasing the economic efficiency for the refinery.
Key words – Blue Whale Gas; DQRE; Dung Quat oil refinery; Furnace, Boiler.


MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
TÓM TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
M ĐẦU....................................................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài........................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu..................................................................................................................... 3

3. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................................................. 3
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................................. 3
5. Phương pháp luận thực hiện...................................................................................................... 3
6. Cấu trúc của luận văn.................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1 - T NG QUAN.............................................................................................................. 5
1.1. Tổng quan về nguồn khí Cá Voi Xanh (CVX)....................................................................... 5
1.1.1. Kịch bản khai thác và sản lượng...................................................................................... 5
1.1.2. Tính chất khí CVX................................................................................................................ 6
1.1.3. Một số hạng mục và tiến độ dự kiến của dự án CVX.............................................. 7
1.2. Tổng quan về NMLD Dung Quất................................................................................................ 8
1.2.1. Nguyên liệu.............................................................................................................................. 8
1.2.2. Sản phẩm................................................................................................................................... 9
1.2.3. Công nghệ................................................................................................................................. 9
1.3. Tổng quan về dự án NCMR NMLD Dung Quất................................................................ 11
1.3.1. Nguyên liệu........................................................................................................................... 11
1.3.2. Sản phẩm................................................................................................................................ 11
1.3.3. Công nghệ.............................................................................................................................. 12
1.4. Tổng quan và lựa chọn sơ bộ công nghệ xử lý CO2.......................................................... 15
1.4.1. Công nghệ màng.................................................................................................................. 15
1.4.2. Công nghệ amine................................................................................................................ 17
1.4.3. Đề xuất sơ bộ công nghệ.................................................................................................. 18
1.4.4. Mô tả công nghệ lọc màng áp dụng để tách loại CO2 của khí CVX...............19
1.4.5. Kết luận phương án xử lý khí CO2............................................................................... 20


CHƯƠNG 2 - KHẢO SÁT VÀ THU THẬP D
LIỆU V HIỆN TRẠNG
NMLD DUNG QUẤT VÀ KẾ HOẠCH NCMR NMLD DUNG QUẤT...................21
2.1. Thông tin và số liệu của các phân xưởng và hệ thống thiết bị của NMLD Dung
Quất có liên quan đến phạm vi nghiên cứu................................................................................... 21

2.1.1. Nguồn cấp Hydro của Nhà máy.................................................................................... 21
2.1.2. Hệ thống cung cấp khí đốt và dầu đốt......................................................................... 21
2.1.3. Thiết bị sử dụng khí nhiên liệu khí đốt và dầu đốt................................................. 24
2.2. Thơng tin, số liệu của một số phân xưởng, hệ thống mới sau NCMR có liên
quan đến nội dung nghiên cứu............................................................................................................ 25
2.2.1. Phân xưởng sản xuất Hydro (HGU)............................................................................ 25
2.2.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí, dầu đốt và cân bằng nhiên liệu..................28
CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN, MƠ PHỎNG CÁC
THIẾT BỊ LỊ ĐỐT, LỊ HƠI ĐIỂN HÌNH............................................................................. 36
3.1. Mơ tả sơ bộ về các lò đốt, lò hơi phụ trợ của NMLD Dung Quất................................ 36
3.1.1. Lò đốt H-1101 của phân xưởng CDU......................................................................... 36
3.1.2. Lò đốt H-1201 của phân xưởng NHT......................................................................... 36
3.1.3. Lò đốt H-1202 của phân xưởng NHT......................................................................... 36
3.1.4. Các lò đốt H-1301/02/03/04 của phân xưởng CCR............................................... 37
3.1.5. Lò đốt H-2401 phân xưởng LCO-HDT...................................................................... 37
3.1.6. Hệ thống lò hơi thuộc phân xưởng điện hơi (U040).............................................. 37
3.2. Tính tốn cân bằng nhiệt và hiệu suất của lò đốt, lò hơi.................................................. 38
3.2.1. Tính tốn nhiệt trị thấp của hỗn hợp nhiên liệu [7]................................................ 39
3.2.2. Tính tốn lượng khơng khí cần thiết để đốt cháy 1kg hỗn hợp nhiên liệu....39
3.2.3. Tính tốn lượng khơng khí thừa và hàm ẩm khơng khí........................................ 39
3.2.4. Tính tốn nhiệt thất thốt theo dịng khói thải......................................................... 40
3.2.5. Tính tốn nhiệt do các cấu tử mang vào lị................................................................ 42
3.2.6. Nhiệt mất mát ở khu vực bức xạ................................................................................... 42
3.2.7. Hiệu suất lò............................................................................................................................ 43
3.3. Các phần mềm sử dụng để mơ phỏng, tính tốn................................................................. 43
3.3.1. Phần mềm Pro/II.................................................................................................................. 43
3.3.2. Phần mềm Dynsim............................................................................................................. 44
3.3.3. Phần mềm Aspen Exchanger Design and Rating (EDR)..................................... 45
CHƯƠNG 4 - PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ VIỆC SỬ DỤNG KHÍ CVX TÍCH
HỢP LÀM NHIÊN LIỆU CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT....................46

4.1. Phương pháp đánh giá................................................................................................................... 46
4.1.1. Đánh giá dựa theo nhiệt trị và chỉ số Wobbe Index (WI).................................... 46


4.1.2. Đánh giá chi tiết về mặt kỹ thuật cho thiết bị và hệ thống chính...................... 47
4.2. Phân tích, đánh giá, lựa chọn các phương án nhiên liệu phù hợp khi sử dụng
nguồn khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD Dung Quất sau NCMR................................... 48
4.2.1. Phân tích, đánh giá phương án nhiên liệu theo nhiệt trị và chỉ số Wobbe
Index............................................................................................................................................................. 49
4.2.2. Tính tốn định hướng phối trộn khí CVX với khí FG-NCMR theo chỉ số
Wobbe Index.............................................................................................................................................. 50
4.3. Tính tốn kiểm tra lò hơi A-4001A/B/C/D (U040) và lò đốt H-1201 theo
phương án phối trộn khí CVX-CTU vào mạng khí FG-NCMR............................................ 51
4.3.1. Thành phần khí nhiên liệu phối trộn khí CVX-CTU vào hệ thống khí khí
đốt FG-NCMR (U037).......................................................................................................................... 51
4.3.2. Tính tốn, kiểm tra lò hơi A-4001A và lò đốt H-1201 hiện hữu khi sử
dụng nhiên liệu khí Mixed Gas.......................................................................................................... 55
4.4. Tính tốn hiệu suất nhiệt của lò đốt, lò hơi hiện hữu khi sử dụng nhiên liệu khí
Mixed gas................................................................................................................................................... 56
4.4.1. Tính tốn hiệu suất nhiệt các lị đốt............................................................................. 56
4.4.2. Tính tốn hiệu suất nhiệt lò hơi A-4001A................................................................. 57
4.5. Phương án kỹ thuật cơng nghệ tích hợp khí CVX-CTU vào hệ thống khí nhiên
liệu của NMLD sau khi nâng cấp mở rộng.................................................................................... 57
4.6. Đánh giá hiệu quả kinh tế việc sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cho NMLD
Dung Quất sau NCMR.......................................................................................................................... 57
4.7. Lợi ích về mặt mơi trường........................................................................................................... 59
4.8. Kết luận............................................................................................................................................... 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................. 62
PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO Đ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên đầy đủ

AACE
AFW
ALKY
ARU
BCM
BC-MD
BC-MG
BCT
BFW
BP
BPSD
BSR
CCR
CDU
CTU
CVX
CVX-GTP
CVX-CTU
DHDT
FEED
FG
FG-NCMR

FO
GHDT
GTP
HC
HDT
HGU
HHP
HP
HQKT
KBPSD
KCN

Association for the Advancement of Cost Engineering
Amec Foster Wheeler
Phân xưởng Alkyl hóa
Phân xưởng thu hồi Amine (Amine Recovery Unit)
Tỷ mét khối
Trường hợp cơ sở ở chế độ chạy tối đa dầu Diesel
Trường hợp cơ sở ở chế độ chạy tối đa Gasoline
Bộ Cơng thương
Nước cấp lị hơi (Boiler Feed Water)
British Petroleum
Thùng trên ngày
Cơng ty Cổ phần Lọc Hóa dầu Bình Sơn
Reforming xúc tác liên tục (Continuous Catalytic Reforming)

Phân xưởng chưng cất dầu thô (Crude Distillation Unit)
Phân xưởng xử lý CO2
Cá Voi Xanh
Khí Cá Voi Xanh sau khi xử lý tại GTP (30% CO2)

Khí Cá Voi Xanh sau khi xử lý tại CTU (1% CO2)
Diesel Hydrotreating Unit
Front-End Engineering Design
Khí nhiên liệu (Fuel Gas)
Khí nhiên liệu của NMLD sau NCMR
Dầu đốt (Fuel Oil)
Gasoline Hydrotreating Unit
Nhà máy xử lý khí (Gas Treating Plant)
Hydrocarbon
Hydrotreating Unit
Phân xưởng sản xuất Hydro (Hydrogen Generation Unit)
Siêu áp (High High Pressure)
Cao áp (High Pressure)
Hiệu quả kinh tế
Ngàn thùng trên ngày
Khu công nghiệp


KKT
KL
KLPT
KTA
KTU
LCO
LPG
LTU
MCR
MMBTU
MMSCF
MMSCFD

MP

Khu kinh tế
Khối lượng
Khối lượng phân tử
Ngàn tấn trên năm
Phân xưởng xử lý Kerosene (Kerosene Treating Unit)
Light Cycle Oil
Khí hóa lỏng (Liquefied Petroleum Gas)
Phân xưởng xử lý LPG (LPG Treating Unit)
Công suất hoạt động liên tục lớn nhất (Maximum continuous rating)
Triệu BTU
Triệu feet khối
Triệu feet khối trên ngày
Trung áp (Medium Pressure)

MTA
NCMR
NHT
NMLD
NMLHD
ODP
PRU
PSA
PSC
PVN
RFCC
SDA
SRU
SWS

TCF
TCNL
TPSD
TT
U015
U040
VDU
Vendor

Triệu tấn trên năm
Nâng cấp mở rộng
Naphtha Hydrotreating Unit
Nhà máy lọc dầu
Nhà máy lọc hóa dầu
Kế hoạch phát triển mỏ
Phân xưởng thu hồi Propylene (Propylene Recovery Unit)
Pressure Swing Adsorption
Production Sharing Contract
Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam
Residual Fluid Catalytic Cracking
Solvent Deasphalting
Phân xưởng thu hồi lưu huỳnh (Sulfur Recovery Unit)
Sour Water Stripping
Nghìn tỷ feet khối
Tổng cục năng lượng
Tấn trên ngày
Thể tích
Phân xưởng Cracking xúc tác tầng sơi
Phân xưởng điện hơi
Phân xưởng chưng cất chân không (Vacuum Distillation Unit)

Nhà cung cấp thiết bị


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1.

Các kịch bản sả

1.2.

Thành phần kh

1.3.

Thành phần kh

1.4.

Cơ cấu sản phẩ

1.5.

Các phân xưởn

1.6.

Cơ cấu sản phẩ

1.7.

Quy mô công s

1.8.

Quy mô công s

1.9.

Các thông số cơ
So sánh các thơ

1.10.

2.1.

trong việc tách

Thành phần dị
CCR

2.2.

Tính chất của c

2.3.

Tính chất của d

2.4.

Thiết bị hiện hữ

2.5.

2.6.

Tiêu hao nguyê

LPG, Light Nap

Tính chất khí C
xuất của AFW

2.7.

Phân xưởng sử

2.8.

Thiết bị, hệ thố

2.9.

Thành phần kh


2.10.

Tính chất dịng

2.11.

Cân bằng FG tr

2.12.

Cân bằng dầu đ

3.1.

So sánh hai phư

4.1.
4.2.

Kinh nghiệm th
giới

Nhiệt trị và WI


Số hiệu
bảng
4.3.
4.4.
4.5.

4.6.

4.7.

4.8.

4.9.

Ước tính lượng

liệu của NMLD

Chỉ số WI theo

Tính tốn các th

trộn Mixed Gas

Thành phần kh

CTU vào FG-N

Kết quả tính hiệ
khí Mixed Gas
Ước tính sơ bộ
thế FO

So sánh một số

lị sử dụng nhi

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
1.1.

Vị trí mỏ khí Cá Voi Xa

1.2.

Sơ đồ NMLD Dung Qu

1.3.

Sơ đồ NMLD Dung Qu

1.4.

Cấu tạo màng và hướng

1.5.

Sơ đồ qui trình cơng ng

1.6.

Sơ đồ qui trình cơng ng

1.7.

Sơ đồ màng tách hai gia
Sơ đồ cơng nghệ hệ thố

2.1.

2.2.

NMLD Dung Quất

Sơ đồ công nghệ hệ thố
NMLD Dung Quất

2.3.

Sơ đồ khối quá trình sả

2.4.

Sơ đồ cung cấp khí nhiê

3.1.

Enthalpy của hơi nước,

3.2.
3.3.

Enthalpy của N2, khơng
Giao diện người dùng t

3.4.

Giao diện của phần mềm


1

M ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Ngành dầu khí Việt Nam đã mở ra một giai đoạn mới trong công nghiệp khai
thác và chế biến khí thiên nhiên với sự tham dị và phát hiện ra mỏ khí Cá Voi Xanh
(CVX) ngoài khơi vùng biển Quảng Nam/Đà Nẵng. Dự án khí CVX có sự hợp tác
giữa PVN và Tập đồn Exxon Mobil. Theo số liệu cung cấp, mỏ CVX có trữ lượng thu
3

hồi được đánh giá sơ bộ khoảng 10÷17 Tcf (280÷450 tỷ m ), dự kiến bắt đầu đưa vào
3

khai thác từ năm 2023 với sản lượng trung bình giai đoạn đầu khoảng 4 tỷ m /năm sau
3

đó tăng lên đến hơn 8 tỷ m /năm. Khí CVX là nguồn khí chua và khơ, chứa khoảng 60
%tt Hydrocarbon, 30 %tt CO2, 10 %tt N2, 2.100÷2.800 ppmtt H2S và rất ít C2 (<2
%tt). Khí CVX được định hướng tách nước ngồi giàn trước khi đưa vào bờ. Giàn tách
nước có khả năng mở rộng để kết nối với các giếng khoan khai thác thêm ở giai đoạn
sau. Khí khơ (sau khi được tách nước) sẽ được dẫn vào bờ bằng đường ống thép
carbon chuyên dụng và được xử lý tại Nhà máy xử lý khí (GPP) nhằm tách condensate
và giảm H2S về dưới nồng độ cho phép (30 ppmtt). Nhà máy xử lý khí GPP được xây
dựng sao cho có khả năng mở rộng phù hợp với phương án phát triển mỏ sau này.

Phương án xử lý H2S tại GPP dự kiến là phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi vật
lý. Công nghệ Selexol của nhà bản quyền UOP được định hướng lựa chọn để tách loại
chọn lọc H2S về 30 ppmv, trong khi thành phần CO 2 gần như khơng đổi (khoảng
30%). Khí CVX sau khi xử lý tại GPP được cung cấp cho các nhà máy điện và các hộ
tiêu thụ khác.
Với công nghệ tách CO2 như hiện nay vẫn có thể cho phép loại CO 2 về mức
khoảng 1%mol trong khí nhiên liệu CVX. Qua đó góp phần nâng cao nhiệt trị và chất
lượng nhiên liệu. Cho đến thời điểm này, mỏ khí CVX được đánh giá là có trữ lượng
vào loại lớn nhất Việt Nam, do đó việc sử dụng có hiệu quả nguồn khí CVX là vấn đề
cấp thiết đã được đặt ra ngay từ đầu. Định hướng sử dụng khí CVX để sản xuất điện
được triển khai ngay trong giai đoạn đầu của dự án. Theo chủ trương của các Bộ ngành
liên quan thì sản lượng khí dành cho mục đích ngồi việc cung ứng cho sản xuất điện
3

là 1,7 tỷ m khí CVX/năm từ năm 2023 – 2035 và có thể cao hơn sau 2035.
Khí CVX được đánh giá là khí có trữ lượng khá lớn, với một số tính chất đặc
trưng như: nhiều CO2, ít C2,…Ngồi ra, vị trí của mỏ khí CVX là ngồi khơi tỉnh
Quảng Nam/Đà Nẵng, thuộc Miền Trung Việt Nam. Điểm tiếp bờ dự kiến của đường
ống dẫn khí là ở huyện Núi Thành tỉnh Quảng Nam. Địa điểm này rất gần với khu kinh
tế (KKT) Chu Lai và KKT Dung Quất, đặc biệt là gần với Nhà máy lọc dầu (NMLD)
Dung Quất. Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá phương án sử dụng nguồn khí này đối


2
với NMLD là vấn đề cần phải xem xét.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất được bắt đầu xây dựng vào năm 2005 và đưa vào
vận hành vào năm 2009. Đây là NMLD đầu tiên của Việt Nam được Chính phủ giao
cho Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam triển khai xây dựng tại KKT Dung Quất,
thuộc 2 xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi với công suất
thiết kế 6,5 triệu tấn dầu thô/năm (tương đương 148.000 thùng/ngày) và nguyên liệu là

100% dầu thô Bạch Hổ hoặc hỗn hợp 85% dầu thô Bạch Hổ và 15% dầu thô Dubai.
PVN và BSR đã và đang triển khai dự án Nâng cấp mở rộng (NCMR) NMLD
Dung Quất nhằm nâng cao công suất (từ 148.000 thùng/ngày lên 192.000 thùng/ngày),
đa dạng hóa sản phẩm và bên cạnh đó cịn đảm bảo chất lượng sản phẩm đạt tiêu
chuẩn tương đương Euro 5 với việc bổ sung thêm một số phân xưởng cần thiết, đặc
biệt là các phân xưởng xử lý bằng Hydro. Việc bổ sung các phân xưởng mới sẽ làm gia
tăng nhu cầu về nhiên liệu đốt cũng như nhu cầu Hydro của Nhà máy. Trong thiết kế
của dự án NCMR NMLD Dung Quất có bổ sung thêm phân xưởng HGU (Hydrogen
Generation Unit) để sản xuất Hydro có thể sử dụng nguyên liệu từ LPG/Naphtha/khí
CVX đã qua xử lý tách CO2. Nhiên liệu sử dụng trong vận hành bình thường của Nhà
máy là dầu đốt (FO) và khí đốt nhiên liệu (FG). Trong đó khí đốt FG chỉ sử dụng nội
bộ trong Nhà máy. Dầu đốt FO vừa sử dụng làm nhiên liệu nội bộ và vừa là sản phẩm
có thể xuất bán ra thị trường. Các thiết bị tiêu thụ lượng lớn nhiên liệu FG và FO trong
nhà máy là các lò đốt, lò hơi.
Theo số liệu dự báo, đến năm 2025, cán cân cung cầu đối FO vẫn trong tình trạng
thiếu hụt. Do đó, sản phẩm FO của dự án hồn tồn có thể tiêu thụ trong nước để đáp
ứng nhu cầu nội địa và vẫn có thể xuất khẩu. Việc bán nhiên liệu FO ở thị trường trong
nước sẽ được hoàn thuế giá trị gia tăng căn cứ tỉ lệ dầu thô nguyên liệu nội địa được sử
dụng.
Như vậy nếu xem xét phương án sử dụng nguồn khí CVX để làm nhiên liệu bổ
sung/thay thế cho FO trong Nhà máy là vấn đề rất đáng để xem xét áp dụng với một số
nguyên nhân sau :
 Sử dụng nhiên liệu khí đốt sẽ giảm bớt chi phí phải trả cho thuế mơi trường;
 Với cơ chế giá khí hợp lý, khi sử dụng khí CVX thay cho FO, xem xét kết hợp

với việc sử dụng khí CVX vào mục đích làm nguyên liệu cho phân xưởng HGU
(sản xuất Hydro) thay thế cho LPG/Light Naphtha và sử dụng khí CVX thay thế
cho Ethylene trong FG để tách lấy Ethylene làm ngun liệu hóa dầu thì có thể
cho hiệu quả kinh tế khả quan;
 Có thể đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cho Nhà máy và tăng độ linh động trong

vận hành. Đặc biệt khi hệ thống FG, FO của Nhà máy có vấn đề hoặc Nhà máy


3
khơng đủ nguồn nhiên liệu do có sự cố hoặc như cầu nhiên liệu tăng thêm;
 Việc sử dụng khí CVX làm nhiên liệu thay thế cho dầu đốt sẽ cải thiện các chỉ

số đánh giá về phát thải cho Nhà máy. Đặc biệt trong trường hợp khi Nhà máy
sử dụng ngun liệu dầu thơ có hàm lượng lưu huỳnh cao sẽ kéo theo lưu huỳnh
trong dầu FO cũng sẽ tăng lên điều này dẫn tới việc phát thải SOx lớn và khơng
đạt tiêu chuẩn mơi trường nếu khơng có biện pháp tiền xử lý trước khi phát thải.
Những phân tích trên đây đã thể hiện được tính cần thiết và cũng chính là cơ sở để
đề xuất đề tài: “Nghiên cứu, đánh giá khả năng sử dụng khí Cá Voi Xanh làm nhiên
liệu cho các lò đốt, lò hơi của NMLD Dung Quất”.
Việc tích hợp khí CVX vào NMLD Dung Quất sau NCMR có thể sử dụng với
nhiều mục đích: làm nhiên liệu, làm nguyên liệu cho HGU,…Trong phạm vi công
việc, đề tài sẽ chủ yếu tập trung vào vấn đề đánh giá về mặt kỹ thuật khi sử dụng khí
CVX làm nhiên liệu cung cấp cho các lị đốt, lị hơi điển hình của NMLD Dung Quất.
2. M c tiêu nghiên cứu
 Xem xét sự phù hợp và những ảnh hưởng về vấn đề kỹ thuật khi sử dụng khí

CVX làm nhiên liệu cho các lị đốt, lị hơi của NMLD Dung Quất;
 Từ kết quả tính tốn, đưa ra những nhận định về phương án sử dụng khí CVX
để thay thế cho dầu đốt FO làm nhiên liệu nội bộ;
 Đánh giá về vấn đề kinh tế và mơi trường khi sử dụng khí CVX làm nhiên liệu

cho các lò đốt, lò hơi của NMLD Dung Quất.
3. Đối tượng nghiên cứu
 Dịng khí CVX và các lị đốt, lị hơi điển hình của NMLD Dung Quất;

 Cơng cụ sử dụng: Các mơ hình tính tốn, phần mềm mô phỏng chuyên dụng.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các phương án tích hợp nguồn khí CVX

vào NMLD Dung Quất;
 Làm cơ sở cho việc đánh giá sự phù hợp về mặt thiết kế và vận hành các lò đốt,

lò hơi của NMLD Dung Quất khi sử dụng khí CVX làm nhiên liệu. Qua đó có
thể sử dụng vào việc xem xét có cần/khơng cần cải hốn thiết bị, hoặc sử dụng
nhiên liệu như thế nào cho phù hợp khi bổ sung từ nguồn khí CVX;
 Làm cơ sở cho việc xem xét thay đổi cơ cấu nhiên liệu nội bộ giữa FO và FG

khi có nguồn khí CVX.
5. Phương pháp luận thực hiện

Phương pháp nghiên cứu được hệ thống như trong hình sau.


4

Sơ đồ phương pháp luận thực hiện đề tài
6. Cấu trúc của luận văn
Căn cứ các kết quả cần đạt được như được đưa ra trên sơ đồ phương pháp luận,
nội dung luận văn sẽ được phân bổ vào các chương chính như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Khảo sát và thu thập dữ liệu về hiện trạng NMLD Dung Quất và kế
hoạch NCMR NMLD Dung Quất
Chương 3: Xây dựng mơ hình tính tốn, mơ phỏng các thiết bị lị đốt, lị hơi điển
hình của NMLD Dung Quất
Chương 4: Phân tích đánh giá việc sử dụng khí CVX tích hợp làm nhiên liệu cho

NMLD Dung Quất
Kết luận và kiến nghị


5

CHƯƠNG 1 - T NG QUAN
1.1. Tổng quan về nguồn khí Cá Voi Xanh (CVX)
Mỏ khí CVX nằm trong lơ 118 ở ngoài khơi thềm lục địa Việt Nam khu vực
Quảng Nam–Đà Nẵng, cách bờ khoảng 85 km như được mơ tả trên Hình I.1. Khu vực
này được khoan tìm kiếm dầu khí từ những năm 1980 bởi BP và Staoil. Năm 1991, BP
có phát hiện khí ở giếng CVX-1X nhưng hàm lượng CO 2 lên đến 76 %tt. Năm 2009,
BP đã chuyển cho ExxonMobil qua hợp đồng PSC và đến 2012 kết quả khoan hai
giếng CVX-2X và CVX-3X như sau:
 118–CVX–2X khoan vào ngày 25/7–18/10 năm 2011 phát hiện có khí, với
 118–CVX–3X khoan vào ngày 8/5–11/7 năm 2012 xác nhận có khí ở giếng 2X

với GWC (gas ater contact) nằm ở độ sâu thực là -1.576,5 m.

Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, 2016

ình 1.1. V trí m khí Cá Voi Xanh
1.1.1. Kịch n h i thác à n lư ng
Sản lượng khí CVX được xem xét trên phương án cơ sở đã được Bộ Công
Thương phê duyệt tại QĐ 460/QĐ-BCT ngày 07/09/2016 [1]. Phương án này cho công


6
3

suất dịng khí thơ theo ngày là 737 MMSCFD (xấp xỉ 7,2 tỷ m khí thơ/năm) dự kiến
3

vào năm 2023. Sau đó nâng lên 900 MMSCFD (xấp xỉ 8,8 tỷ m khí thơ/năm) trong
giai đoạn 2025-2030.
Theo Cơng văn số 5031/DKVN-CBDK của Tập đồn Dầu khí Việt Nam về việc
“Tích hợp khí CVX vào Dự án NCMR của NMLD Dung Quất”, sản lượng khí CVX
dự kiến dành cho hóa dầu được chia làm hai kịch bản cụ thể trong Bảng 1.1. Thời gian
cấp khí cho hóa dầu dự kiến vào năm 2025.
Bảng 1.1. Các k ch bản sản lượng khí CVX
Sản lượng
Thấp
Cao
1.1.2.

nh ch t h CVX

Kết quả phân tích thành phần khí ở các giếng 2X và 3X đã được ghi nhận lại
trong q trình khoan thăm dị ở Bảng 1.2. Qua dữ liệu thu thập được có thể xem khí
Cá Voi Xanh là nguồn khí chua, chứa 60 %tt HC, 30 %tt CO 2, 10 %tt N2 và
2.100÷2.800 ppmv H2S.
Thành phần
Methane
Ethane
Propane

+

CO2
N2

H2S
Hg
Condensate
Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, REV A, 2015


Khí CVX được định hướng tách nước ngồi giàn, trước khi đưa vào bờ. Khí khơ
(sau khi được tách nước) sẽ được dẫn vào bờ bằng đường ống thép carbon chuyên
dụng đến nhà máy xử lý khí (GTP – Gas Treating Plant). Tại GTP, khí CVX sẽ được


7
tách condensate và làm giảm H 2S về dưới nồng độ 24÷50 ppmtt. GTP được xây dựng
với khả năng mở rộng phù hợp với phương án phát triển mỏ cho giai đoạn sau. Phương
án xử lý H2S tại GTP dự kiến là phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi vật lý. Công
nghệ Selexol của nhà bản quyền UOP được định hướng lựa chọn để tách loại chọn lọc
H2S về 24÷50 ppmtt, trong khi thành phần CO 2 gần như khơng đổi (khoảng 30%mol).
Khí CVX sau khi xử lý tại GTP được cung cấp cho các nhà máy điện và các hộ tiêu
thụ khác. Thành phần chi tiết của khí CVX sau khi xử lý tại GTP (CVX-GTP) được
thể hiện trong Bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần khí CVX sau khi xử lý t i GTP [10]
Thành phần
Methane
Ethane
Propane
i-Butane
n-Butane
i-Pentane
n-Pentane
C6

C8
Nitrogen
CO2
H2 S
H2 O
o

T, C
P, kg/cm

2
o

LHV (0 C; 1 atm); kJ/Nm

3

Nguồn: ExxonMobil, Ca Voi Xanh Project, Outline Development Plan, REV C, 2016

1.1.3. Một số hạng mục và tiến độ dự kiến của dự án CVX
Đến năm 2019, dự án CVX đang tiển khai hợp đồng nghiên cứu Front-End
Engineering Design - FEED, với các hạng mục sau.


8
Gói FEED cho khâu thượng nguồn:
Giàn trung tâm CPP, bao gồm khối thượng tầng (Topside) khoảng 14.000 tấn và
chân đế (Jacket) khoảng 20.000 tấn. Trên khối thượng tầng có sân bay, đuốc, khu nhà
ở, thiết bị nén & tách thô khí và condensate. Có hệ thống ống đứng đấu nối thiết bị
trên giàn với cơng trình ngầm (thiết bị đầu giếng, ống ngầm, hệ thống thu gom khí),

đến đầu chờ (tạm gọi là KP0) của 1 đường ống ngầm có đường kính 36'' đưa khí và
condensate về bờ (có thể có thêm 1 đường ống 6'' song song dẫn condensate) [17].
Gói FEED cho khâu trung và hạ nguồn:
Bao gồm gồm 90 km đường ống có đường kính 36'' (có thể có thêm đường ống
6'') ngồi khơi chạy từ KP0 về nhà máy tách & xử lý khí (GTP) ở huyện Núi Thành,
Quảng Nam; đặt sát cầu cảng. Phạm vi trên bờ gồm thiết kế tổng thể GTP và các đoạn
ống ngầm: đoạn 1 khoảng 2-4 km, âm đất từ GTP đến 2 nhà máy điện có tổng cơng
suất 1.500MW ở Núi Thành; đoạn 2 khoảng 12 km, âm đất từ GTP đến 2 nhà máy điện
có cơng suất 1.500MW ở khu kinh tế Dung Quất, Quảng Ngãi. Do Saipem trúng thầu
cả 2 gói FEED nên sẽ chỉ ký 1 hợp đồng bao gồm 2 phạm vi cơng việc, cả ngồi khơi
và trên bờ. ExxonMobil sẽ phát hành thư xác nhận trúng thầu LOI) vào tháng 1/2019
và chính thức trao hợp đồng FEED cho Saipem trong quý 1/2019.
Tiến độ dự kiến [17]:
Thực hiện FEED: 2/2019 - 12/2019.
FDP: 3/2020
Đấu thầu quốc tế 2 gói EPCIC: 4/2020.
Ký kết 2 hợp đồng EPCIC: 9/2020
Thiết kế chi tiết: ngay sau khi ký EPCIC
Mua sắm (tổng thầu): 2020
Thi công: quý 3/2021-quý 3/2023
Đấu nối, chảy thử: quý 3/2023
Bàn giao, vận hành thương mại: quý 4/2023
Với tiến độ như trên thì có thể thấy dự án khí CVX sẽ đi vào hoạt động sau khi
dự án NCMR của Nhà máy Lọc dầu Dung quất hoàn thành (theo tiến độ dự kiến). Do
đó khi xem xét sử dụng khí CVX làm nhiên liệu cần tính đến trường hợp sau NCMR
của Nhà máy Lọc dầu Dung quất là hợp lý.
1.2. Tổng quan về NMLD Dung Quất
1.2.1. Nguyên liệu
NMLD Dung Quất hiện đang hoạt động ở mức công suất 148.000 BPSD (tương
đương 6,5 triệu tấn dầu thô trên năm). Nguồn dầu thô sử dụng chủ yếu sử dụng trong thời

9
gian qua gồm các loại dầu thô trong nước như: Bạch Hổ, Tê Giác Trắng, Sư Tử Đen, Đại

Hùng,.... Ngoài ra, NMLD Dung Quất còn sử dụng một lượng dầu thơ nước ngồi như:
A eri (nhập khẩu từ A erbai an), một số loại dầu từ khu vực Đông Nam ,…
1.2.2. S n phẩm
Sản phẩm chính của nhà máy hiện đáp ứng được tiêu chuẩn EURO II và cơ cấu
sản phẩm được trình bày ở Bảng 1.4.
Bảng 1.4. Cơ cấu sản
STT

Sản phẩm

1

LPG

2

Propylene

3

Gasoline

4

Jet A-1

5

DO

6

FO

7

Lưu huỳnh
Nguồn: JGC, 2014

1.2.3. Công nghệ
Các phân xưởng chính của nhà máy được thể hiện trong Bảng I.5.
Bảng 1.5. Các h n xư ng hiện h u của NM D Dung Quất [11]
Tên ph n xư ng

( Số liệu của JGC, 2014

Sơ đồ công nghệ tổng quát của Nhà máy hiện hữu được thể hiện trong Hình 1.2.


10

Hình 1.2. Sơ đồ NM D Dung Quất theo thiết kế ban đầu