LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay tại Việt Nam, lƣợng condensat nội địa có xu hƣớng ngày càng tăng do sự gia tăng sản lƣợng khai thác khí tại các mỏ, chủ yếu thuộc bể Nam Côn Sơn và bể Cửu Long. Tổng sản lƣợng condensat từ các mỏ Rồng Đôi/ Rồng Đôi Tây, Lan Tây/ Lan Đỏ và Bạch Hổ đạt 0,43 triệu tấn vào năm 2010. Sau khi bổ sung thêm từ các mỏ Sƣ Tử Trắng, Hải Thạch, Cá Voi, Kim Long và Ác Quỷ, nâng tổng sản lƣợng condensat lên 1,24 triệu tấn vào năm 2015. Ngoài ra, mỏ khí Cá Voi Xanh với trữ lƣợng rất lớn (737 triệu ft3/ngày ) khi đi vào khai thác dự kiến vào năm 2023 cũng là một nguồn cung cấp condensat đáng kể.
Condensat sau khi thu hồi đƣợc phân tách thành các phân đoạn: khí, LPG, naphtha và DO (thậm chí có thể thu đƣợc phân đoạn FO đối với một số loại condensat chứa nhiều thành phần nặng nhƣ Hải Thạch – Mộc Tinh), trong đó phân đoạn đƣợc quan tâm nhiều nhất là naphtha. Naphtha thu đƣợc từ quá trình chế biến condensat có nhiệt độ sôi khoảng 40 – 210C (full naphtha). Tùy thuộc vào thành phần cũng nhƣ tính chất, naphtha thu đƣợc có thể đƣợc dùng làm dung môi trong công nghiệp hóa dầu, làm chất nền pha xăng hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa khác. Hiện nay, các nguồn naphtha có chất lƣợng tốt sẽ đƣợc phối trộn xăng mà không cần qua quá trình xử lý nào khác.
Với loại full naphtha có thành phần nặng lớn (Lan Tây, Rồng Đôi, Hải Thạch – Mộc Tinh) phải qua quá trình chƣng cất thu các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau để làm cấu tử pha xăng hay làm dung môi. Sau khi tách phần xăng nhẹ có RON cao, phần xăng nặng có RON thấp (khoảng 60 đơn vị) không thể làm chất nền phối trộn xăng trực tiếp. Do đó, yêu cầu đặt ra là cần nghiên cứu phƣơng án công nghệ có khả năng làm tăng RON cho phân đoạn xăng nặng, tăng ít nhất từ 10 đến 15 đơn vị RON để có thể làm chất nền phối trộn xăng. Hiện nay có rất nhiều công nghệ có khả năng tăng RON cho phân đoạn naphtha nhƣ reforming, isomer hóa, cracking.
Với mục tiêu tăng RON cho phân đoạn naphtha nặng (chứa C9+) thì công nghệ cracking kết hợp reforming là một trong những hƣớng đi hữu dụng. Tiềm năng áp dụng công nghệ này ở các nhà máy chế biến condensat hoặc lọc hóa dầu vừa và nhỏ tại Việt Nam là rất lớn. Do đó, việc nghiên cứu và làm 1 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương chủ đƣợc công nghệ này, nhất là chủ động đƣợc về mặt xúc tác nhằm sản xuất ra sản phẩm naphtha có chất lƣợng tốt để phối trộn xăng là một việc hết sức cần thiết và có nhiều tiềm năng áp dụng ở quy mô công nghiệp. Mục tiêu của luận văn Tổng hợp và biến tính xúc tác ZSM-5 cho quá trình cracking naphtha Việt Nam nhằm thu hồi tối đa phân đoạn C6 – C8, giảm tối thiểu LPG và C9+ trong sản phẩm cracking; Nghiên cứu lựa chọn điều kiện tối ƣu cho phản ứng cracking naphtha Việt Nam; Nghiên cứu lựa chọn loại chất kết dính và nồng độ chất kết dính phù hợp cho quá trình tạo viên xúc tác.
2 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương Chƣơng 2: TỔNG QUAN 2. Nguyên liệu Naphtha Việt Nam 2. Thị trường nhiên liệu tại Việt Nam Nhìn chung trong năm 2015, thị trƣờng Việt Nam thiếu hụt nguồn cung của tất các các loại nhiên liệu, trong đó, sự thiếu hụt đặc biệt lớn ở thị trƣờng xăng và diesel [1]. Sự kiện NMLD Dung Quất đi vào hoạt động vào năm 2009 đã giúp giảm đáng kể sự phụ thuộc về nhập khẩu xăng dầu.
Tuy nhiên, cùng với sự tăng trƣởng đều đặn của nhu cầu thị trƣờng cũng nhƣ nguồn cung trong nƣớc không đủ đáp ứng thì sự thiếu hụt sản phẩm nhiên liệu sẽ còn xu hƣớng tăng lên. Nguồn: Vietnam product markets long-term outlook 2015, Wood Mackenzie, 03/2016 Hình 2. Cân bằng cung cầu các sản phẩm lọc dầu ở Việt Nam giai đoạn 2000 – 2035 Nhu cầu các loại sản phẩm lọc dầu tăng trƣởng liên tục trong thập kỷ qua, đạt đến 405 ngàn thùng/ngày vào năm 2015 và còn có xu hƣớng tiếp tục tăng lên. Cùng với mức 3 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương tăng trƣởng GDP trung bình 5,3% mỗi năm từ năm 2015 đến 2035, nhu cầu các loại sản phẩm lọc dầu đƣợc dự báo sẽ đạt 1,1 triệu thùng/ngày vào năm 2035 [1].
NMLD Dung Quất hiện nay có công suất khoảng 148 ngàn thùng/ngày. Nhà máy đã đƣợc phê duyệt kế hoạch nâng cấp mở rộng lên công suất 192 ngàn thùng/ngày. Dự kiến thời gian hoàn thành nâng cấp mở rộng vào năm 2021, tuy nhiên, dự án đã bị trì hoãn nên số liệu tính toán đƣa ra ở Hình 2.1 sẽ không tính đến khả năng cung cấp thêm sản phẩm lọc dầu từ phần nâng cấp mở rộng của NMLD Dung Quất. Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2017 sẽ góp phần làm giảm sự phụ thuộc của Việt Nam vào xăng dầu nhập khẩu.
Tuy nhiên, trong tƣơng lai, sự thiếu hụt các sản phẩm nhiên liệu vẫn có xu hƣớng tăng, cho thấy sự cần thiết phải đầu tƣ nhiều hơn trong lĩnh vực lọc dầu tại Việt Nam. Cụ thể cân bằng cung cầu các sản phẩm lọc dầu giai đoạn 2016 – 2035 đƣợc dự báo nhƣ sau: Sự thiếu hụt xăng sẽ giảm từ năm 2017 nhờ quá trình đi vào hoạt động của nhà máy lọc dầu Nghi Sơn. Tuy nhiên, cùng với sự tăng tƣởng GDP, sự thiếu hụt xăng sẽ có xu hƣớng tăng lên từ sau năm 2022 và tăng trƣởng đều đặn đến năm 2035. Diesel vẫn là sản phẩm thiếu hụt lớn nhất vào năm 2022, tốc độ tăng trƣởng nhu cầu hàng năm đạt 4,7% trong giai đoạn từ năm 2015 đến năm 2022.
Sự thiếu hụt LPG, nhiên liệu phản lực và dầu đốt sẽ giảm nhẹ vào năm 2022 nhờ sự bổ sung của các nguồn năng lƣợng mới. Nhìn chung, thị trƣờng Việt Nam vẫn thiếu hụt các sản phẩm lọc dầu, đặc biệt là xăng và diesel trong những năm tới. Do đó, việc nghiên cứu tận dụng nguồn nguyên liệu naphtha trong nƣớc để phối trộn xăng nhằm gia tăng lƣợng cung cấp xăng cho thị trƣờng nội địa là hết sức cần thiết. Trữ lượng, thành phần và tính chất của nguồn naphtha Việt Nam 2.
Trữ lượng Hiện nay tại Việt Nam, lƣợng condensat nội địa có xu hƣớng ngày càng tăng do sự gia tăng sản lƣợng khai thác khí tại các mỏ, chủ yếu thuộc bể Nam Côn Sơn và bể Cửu Long. 4 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương Nguồn: Sản lượng và kế hoạch khai thác condensat giai đoạn 2010 - 2025, PVN Hình 2. Các mỏ dầu khí và tuyến ống dẫn dầu, khí có nguồn condensat lớn Nguồn: Sản lượng và kế hoạch khai thác condensat giai đoạn 2010 - 2025, PVN Hình 2. Sản lƣợng khai thác condensat giai đoạn 2010 – 2025 Ghi chú: Cá Voi, Kim Long, Ác Quỷ (CV-KL-AQ) thuộc bể Malay-Thổ Chu; Hải Thạch, Rồng Đôi/ Rồng Đôi Tây và Lan Tây/ Lan Đỏ thuộc bể Nam Côn Sơn; Sư Tử Trắng và Bạch Hổ thuộc bể Cửu Long.
Tổng sản lƣợng condensat từ các mỏ Rồng Đôi/Rồng Đôi Tây, Lan Tây/Lan Đỏ và Bạch Hổ đạt 0,43 triệu tấn vào năm 2010. Sau khi bổ sung thêm từ các mỏ Sƣ Tử 5 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương Trắng, Hải Thạch, Cá Voi, Kim Long và Ác Quỷ, nâng tổng sản lƣợng condensat lên 1,24 triệu tấn vào năm 2015 [2]. Ngoài ra, mỏ khí Cá Voi Xanh với trữ lƣợng rất lớn khi đi vào khai thác dự kiến vào năm 2023 cũng là một nguồn cung cấp condensat đáng kể [3]. Hiện trạng sử dụng Nguồn condensat Việt Nam khai thác từ các mỏ dầu khí đƣợc xuất bán cho khách hàng tại kho chứa condensat trên biển (FPSO) nhƣ nguồn condensat Hải Thạch, Mộc Tinh hoặc đƣợc vận chuyển về bờ rồi mới xuất bán nhƣ nguồn condesat Bạch Hổ, Lan Tây.
Việc bán condensat đƣợc thực hiện chủ yếu qua phƣơng thức đấu thầu quốc tế. Condensat sau khi thu hồi đƣợc phân tách thành các phân đoạn: khí, LPG, naphtha và DO (thậm chí có thể thu đƣợc phân đoạn FO đối với một số loại condensat chứa nhiều thành phần nặng nhƣ Hải Thạch – Mộc Tinh), trong đó phân đoạn đƣợc quan tâm nhiều nhất là naphtha. Naphtha thu đƣợc từ quá trình chế biến condensat nhƣ đang thực hiện ở nhà máy lọc dầu Cát Lái (Saigon Petro) công suất 350.000 tấn/năm, nhà máy chế biến condensat PV OIL Phú Mỹ công suất 340.000 tấn/năm, nhà máy chế biến condensat Nam Việt 250. Naphtha thu đƣợc có nhiệt độ sôi khoảng 40 – 210C (full naphtha), tùy thuộc vào thành phần cũng nhƣ tính chất, phân đoạn này có thể đƣợc dùng làm dung môi trong công nghiệp hóa dầu, làm chất nền pha xăng hoặc làm nguyên liệu cho các quá trình chuyển hóa khác.
Thành phần và tính chất Naphtha là một sản phẩm của quá trình chế biến dầu thô hoặc condensat, có nhiệt độ sôi cuối không vƣợt quá khoảng 180C. Naphtha đƣợc phân loại thành naphtha nhẹ (Tsđ – 80C), naphthta nặng (80 – 180C) và naphthta tổng (Tsđ – 180C). Sau đây là tính chất một số phân đoạn naphtha điển hình của Việt Nam: Naphtha Rồng Đôi [4] Với thành phần theo Bảng 2.1, naphtha Rồng Đôi có trị số RON = 73, bao gồm phần lớn là naphten và aromatic (hơn 50 %kl). N-paraffin và i-paraffin tƣơng ứng chiếm 19 %kl và 17 %kl.
6 Luận văn thạc sỹ HVCH: Võ Thị Thương Bảng 2. Thành phần naphtha Rồng Đôi – Rồng Đôi Tây, %kl STT Cấu tử n-Paraffin i-Paraffin Olefin Naphten Aromatic Tổng 1 C4 0,885 0 0 0 0 0,885 2 C5 3,874 0,208 0 0,585 0 4,667 3 C6 3,336 10,100 0 6,001 4,056 23,493 4 C7 2,924 3,420 0 10,534 9,218 26,096 5 C8 3,105 3,221 0 3,711 11,898 21,935 6 C9 2,521 0,178 2,760 1,392 3,862 10,713 7 C10 2,042 0 2,057 0,000 1,993 6,092 8 C11 0,163 0 0 0 0,055 0,218 9 Khác - - - - - 5,901 Tổng 100 Naphtha Mộc Tinh [4] Tính chất chung của naphtha Mộc Tinh (phân đoạn Tsđ – 180C) đƣợc trình bày trong Bảng 2. Nhìn chung, nguồn naphtha Mộc Tinh có hàm lƣợng lƣu huỳnh tổng khá thấp. Trị số RON của naphtha Mộc Tinh là 75,3 đơn vị.
Hàm lƣợng naphten và aromatic tƣơng ứng là 29 %kl và 37 %kl. Tuy nhiên lƣợng n-paraffin lại tƣơng đối thấp (14,16 %kl) nên khả năng tăng RON sẽ tùy thuộc vào khả năng chuyển hóa của lƣợng n-paraffin trong mẫu. Naphtha Hải Thạch [4] Thành phần cất của naphtha Hải Thạch (phân đoạn Tsđ – 180C) theo tiêu chuẩn ASTM D86 đƣợc trình bày trong Bảng 2.