Tối ưu hóa năng lượng NMLD Dung Quất: Những lợi ích “vàng”

Nhiều năm qua, bên cạnh việc áp dụng các sáng kiến, cải tiến kỹ thuật đem lại lợi ích hàng triệu USD, Công ty CP Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) rất chú trọng tiết giảm tiêu thụ năng lượng trong vận hành Nhà máy Lọc dầu (NMLD) Dung Quất. Hết năm 2018, BSR đạt chỉ số EII 103,6% - mức tốt so với các nhà máy lọc dầu trên thế giới.

Chi phí năng lượng liên tục giảm

Theo đánh giá của Tổ chức Solomon, chi phí năng lượng của BSR năm 2014 là 103 triệu USD, năm 2015 giảm xuống 79 triệu USD, năm 2016 còn 43 triệu USD. Để đánh giá cường độ năng lượng và hiệu quả sử dụng năng lượng trong thời gian vận hành NMLD, Solomon sử dụng chỉ số EII được đo bằng tỷ lệ phần trăm của năng lượng tiêu thụ thực tế chia cho năng lượng tiêu chuẩn tính theo công suất và điều kiện vận hành chính của các phân xưởng công nghệ.

toi uu hoa nang luong nmld dung quat nhung loi ich vang

Phân xưởng RFCC của NMLD Dung Quất

Chỉ số tiêu thụ năng lượng của BSR theo kết quả đánh giá của Solomon năm 2014 là 118%. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến chỉ số này còn cao như: Cấu hình công nghệ, các ràng buộc liên quan đến vận hành an toàn, ổn định thiết bị công nghệ và kinh nghiệm vận hành. Tuy vậy, chỉ số EII dần được cải thiện trong quá trình tối ưu hóa sử dụng năng lượng tại NMLD Dung Quất trong 6 năm qua: Năm 2015, EII của BSR giảm còn 113,5%; năm 2016 là 111%; năm 2017 là 106,5% và 2018 đạt 103,6%. Bên cạnh chỉ số EII, BSR còn sử dụng chỉ số tiêu thụ năng lượng nội bộ, được tính bằng phần trăm khối lượng hydrocacbon tiêu thụ cho năng lượng chia cho lượng dầu thô đem xử lý. Nếu như năm 2014 chỉ số này là 7,55%, đến 2016 giảm xuống 7,26%, năm 2018 chỉ còn 7,05%.

Năm 2018, BSR quyết liệt áp dụng nhiều giải pháp để giảm chỉ số EII và chỉ số tiêu thụ năng lượng nội bộ. Công ty đã triển khai nghiên cứu và thực hiện 23 giải pháp (trong đó, 16 giải pháp lên kế hoạch từ đầu năm và bổ sung thêm 6 giải pháp trong quá trình thực hiện). Kết thúc năm 2018, BSR đã triển khai thành công 6/23 giải pháp tối ưu hóa năng lượng giúp tiết kiệm được khoảng 1,9 triệu USD và đang tiếp tục triển khai 10 giải pháp. Bằng những giải pháp đó, tiêu thụ năng lượng nội bộ đã giảm từ 7,20% wt (2017) xuống còn 7,05% wt (2018), tương đương giảm khoảng 0,15% wt lượng dầu thô chế biến. Chỉ số EII giảm khoảng từ 106,5% (2017) xuống còn 103,6% (2018). Với kết quả đó, BSR đã giảm được lượng dầu FO sử dụng làm nhiên liệu cho nhà máy khoảng 1.670 tấn FO/tháng (tương đương khoảng 20.000 tấn FO/năm), tiết giảm chi phí sản xuất khoảng 5 triệu USD/năm, đồng thời cũng đã tiết giảm được khoảng 21 tỉ đồng tiền thuế môi trường đối với nhiên liệu đốt FO.

Những giải pháp nổi bật

Trong rất nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng, giải pháp tái sử dụng lại nguồn nước công nghệ tại D-1106 để làm nước rửa cho thiết bị tách muối (Desalter) và đường đỉnh của tháp chưng cất T-1101 tại phân xưởng chưng cất dầu thô CDU đã được triển khai thành công. Kết thúc năm 2018, BSR đã triển khai thành công 6/23 giải pháp tối ưu hóa năntg lượng, giúp tiết kiệm được khoảng 1,9 triệu USD và đang tiếp tục triển khai 10 giải pháp.

Nguồn nước công nghệ tại D-1106 chủ yếu là nước chua được tách ra từ dòng đỉnh tháp T-1101 tại bình tách D-1103 gửi đến và phần nhỏ từ hệ thống các tháp làm khô dòng sản phẩm LGO và HGO của phân xưởng CDU. Nguồn nước này có lưu lượng trung bình khoảng 19-20 m3/h phụ thuộc vào hàm lượng nước trong dầu thô và lượng hơi nước quá nhiệt sử dụng tại tháp tách chính và các tháp tách cạnh sườn (Stripper). Từ khi NMLD Dung Quất đưa vào vận hành thương mại đến ngày 17-10-2016, nguồn nước này chỉ được đến phân xưởng SWS (U18) để xử lý cùng với các dòng nước chua của các phân xưởng công nghệ khác.

Phân xưởng SWS cần tiêu thụ năng lượng và phụ trợ khá lớn để xử lý chất lượng nguồn nước trước khi xả thải ra ngoài môi trường. Vì vậy nếu tối giảm được lưu lượng nước này sẽ giúp giảm tiêu thụ tại phân xưởng SWS, góp phần bảo vệ môi trường. Tác giả đã đưa ra giải pháp tái sử dụng lại nguồn nước công nghệ tại D-1106 để làm nước rửa cho Desalter và đường đỉnh của tháp chưng cất T-1101 tại phân xưởng chưng cất dầu thô CDU đã được triển khai thử nghiệm, đánh giá và duy trì áp dụng thường xuyên.

Đối với phân xưởng CDU, việc áp dụng giải pháp đã giúp giảm sử dụng nước dịch vụ (SW) khoảng 11 m3/h giúp giảm chi phí vận hành, đồng thời giảm tải cho phân xưởng SWS/ETP (tương đương giảm nước thải từ nhà máy ra ngoài môi trường). Việc giảm nước SW sử dụng làm nước rửa giúp giảm thiểu mối nguy ăn mòn tại đường đỉnh tháp T-1101 do sự có mặt của oxy hòa tan trong SW. Khi dừng hoàn toàn nước Process từ phân xưởng CDU sang xử lý tại phân xưởng SWS đã giúp giảm công suất hoạt động của phân xưởng SWS, từ đó tiết giảm được nhiều tiêu thụ năng lượng, góp phần bảo vệ môi trường, tạo điều kiện thuận lợi để nhà máy tăng công suất chế biến lên trên 110% mà không gặp trở ngại trong việc xử lý nguồn nước tải tại phân xưởng CDU. Theo tác giả, tổng lợi ích kinh tế mà giải pháp sử dụng lại nguồn nước công nghệ tại D-1106 làm nước rửa cho hệ thống tách muối và đường đỉnh tháp T-1101 ước tính từ 20,95-27,87 tỉ đồng/năm.

Kỹ sư Nguyễn Nhanh (Ban Nghiên cứu phát triển BSR) nhận định: Đây là giải pháp mà cả Technip và O&M không tư vấn đưa vào sử dụng vì nguồn nước không bảo đảm chất lượng, kết hợp với các sự cố có liên quan đến nguồn nước sử dụng xảy ra với tần suất tương đối lớn (sự cố water carry over) nên việc đề xuất quyết định tái sử dụng lại nguồn nước này đòi hỏi nhóm tác giả phải kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các thông số và điều kiện vận hành để chứng tỏ khi sử dụng nguồn nước này sẽ không gây ảnh hưởng đến an toàn vận hành của phân xưởng CDU nói riêng và nhà máy nói chung.

Kỹ sư trẻ Mai Phước Bình (Ban Nghiên cứu phát triển BSR) cho biết: Công việc lấy mẫu để phân tích chất lượng nguồn nước tại D-1106 trong phòng thí nghiệm không đơn giản vì nguồn nước này không có thiết kế vị trí lấy mẫu chuẩn, để lấy được mẫu cần phối với các công nhân vận hành tại công trường có kinh nghiệm để tìm vị trí thích hợp lấy được nguồn nước phản ánh được chất lượng nguồn nước tại D-1106. Sau đó, các kỹ sư thử nghiệm để thu thập dữ liệu thực tế, đánh giá chính xác khả năng sử dụng, các yếu tố ảnh hưởng đến vận hành.

Bên cạnh đó, giải pháp tăng sản xuất hơi HP tại phân xưởng RFCC nhằm giảm lượng hơi HHP, góp phần giảm tiêu thụ nhiên liệu tại các lò hơi của khu vực phụ trợ, giảm chỉ số EII của NMLD Dung Quất cũng được đánh giá là giải pháp hữu dụng và đang phát huy hiệu quả trong nhiệm vụ tối ưu hóa năng lượng của nhà máy. Qua các phân tích, đánh giá, nhóm tác giả đã xác định các lò hơi của khu vực phụ trợ và phân xưởng RFCC có mức tiêu thụ năng lượng khá cao, chiếm lần lượt khoảng 39% và 41% tổng tiêu thụ năng lượng nội bộ. Vì vậy, giải pháp đưa ra là tăng sản xuất hơi HP từ khu vực công nghệ (COB của phân xưởng RFCC).

Trên cơ sở số liệu thu thập được, sản xuất hơi HP tại COB so với sản xuất hơi HP từ HHP steam let down sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn 694 MJ/1 tấn hơi HP. Số liệu thống kê thực tế vào tháng 5-2018 ghi nhận hơi HP sản xuất tại COB tăng thêm 5 tấn/giờ thì nhiên liệu tiết kiệm được khoảng 290.163 USD/năm, làm giảm 0,13% EII (tính theo giá FO tại BSR tháng 5-2018). Cơ hội để sản xuất thêm hơi HP từ COB đến giá trị thiết kế so với hiện tại là 52 tấn thì số tiền làm lợi có thể đạt hơn 2,8 triệu USD/năm và làm giảm 1,26% EII của nhà máy.

Đ.Chính