Giải pháp xúc tác cracking xử lý cặn dầu nặng cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất

Thông qua triển khai đề tài “Nghiên cứu chế tạo xúc tác cracking công nghiệp trên cơ sở zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản”, TS. Vũ Xuân Hoàn và nhóm nghiên cứu thuộc Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) đã bước đầu giải được bài toán giúp Nhà máy lọc dầu Dung Quất vừa xử lý được nguyên liệu dầu thô đầu vào chất lượng thấp nhưng vẫn có sản phẩm đầu ra đạt chất lượng cao và gia tăng lợi nhuận.
BSR đón chuyến dầu thô thứ 1.000 cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất

Yêu cầu cấp bách của thực tiễn

Nhà máy lọc dầu Dung Quất được xây dựng và đưa vào vận hành thương mại từ năm 2009, được thiết kế để sử dụng nguồn nguyên liệu đầu vào là dầu thô Bạch Hổ. Tuy nhiên, sản lượng khai thác của mỏ Bạch Hổ ngày càng sụt giảm khiến Nhà máy lọc dầu Dung Quất phải phối trộn dầu thô Bạch Hổ với các loại dầu chất lượng kém hơn, dẫn đến nguyên liệu cặn nặng (residue) cho phân xưởng cracking xúc tác tầng sôi (RFCC - Residue Fluid Catalytic Cracking) có xu hướng ngày càng xấu (cặn nặng hơn, khó cracking hơn, hàm lượng tạp chất kim loại cao hơn), khiến xúc tác nhanh mất hoạt tính.

Giải “bài toán” xử lý nguyên liệu cho Nhà máy Lọc dầu Dung Quất
Nhà máy Lọc dầu Dung Quất

Do chất lượng nguyên liệu đầu vào giảm, Nhà máy lọc dầu Dung Quất cần sử dụng khối lượng xúc tác tăng gấp 2 - 3 lần so với khi chế biến dầu thô Bạch Hổ. Hiện nay, lượng xúc tác FCC thải của nhà máy vào khoảng 18 - 20 tấn/ngày và biện pháp xử lý chủ yếu là chôn lấp, không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế mà còn tiềm ẩn nguy cơ ảnh hưởng đến môi trường.

Thực tế này đặt ra nhiệm vụ cho Viện Dầu khí Việt Nam (VPI) là phát triển thế hệ xúc tác cracking mới dựa trên zeolite (khoáng chất silicat nhôm) đa mao quản để chế biến hiệu quả nguồn nguyên liệu chất lượng xấu của Nhà máy lọc dầu Dung Quất với mục tiêu tăng hiệu suất propylen (do biên lợi nhuận hóa dầu cao hơn so với lọc dầu) và tăng trị số octane của xăng.

Nhờ được tuyển chọn tham gia vào Chương trình đối tác quốc tế về đổi mới bền vững (CLIENT II) với CHLB Đức và nhiệm vụ Nghị định thư “Nghiên cứu chế tạo xúc tác cracking công nghiệp trên cơ sở zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản” hợp tác giữa Đức và Việt Nam, nhóm nghiên cứu của TS. Vũ Xuân Hoàn đã có cơ hội hợp tác với Công ty CP Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR, đơn vị quản lý và vận hành Nhà máy lọc dầu Dung Quất), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Đại học Công nghệ Dresden (Technische Universität Dresden) và Công ty AIOTEC GmbH (Đức).

Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích các phương pháp chế tạo zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản, phương pháp biến tính nâng cao độ bền thủy nhiệt và hoạt tính, công nghệ sấy phun để tạo hạt vi cầu cho xúc tác FCC, nhóm nghiên cứu của TS. Vũ Xuân Hoàn đã hợp tác với đối tác Đức xây dựng quy trình chế tạo xúc tác cracking công nghiệp từ zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản quy mô phòng thí nghiệm.

Trọng tâm nghiên cứu là xây dựng quy trình tổng hợp zeolite Y từ nguồn hóa chất công nghiệp, quy biến tính zeolite Y và zeolite ZSM-5 thành zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản, nâng cao độ bền thủy nhiệt và độ bền hoạt tính cho zeolite đa mao quản, xây dựng quy trình sấy phun để tạo hạt xúc tác cracking công nghiệp phù hợp cho thiết bị cracking tầng sôi và đánh giá hiệu quả của xúc tác chế tạo so với xúc tác thương mại.

Tiềm năng ứng dụng cao

Nhóm nghiên cứu xác định điểm mấu chốt của nghiên cứu là mở rộng mao quản của zeolite, thành phần quan trọng nhất của xúc tác FCC, chiếm khoảng từ 10 - 50% khối lượng xúc tác, quyết định khả năng cracking của xúc tác cũng như hiệu suất sản phẩm xăng và khí.

Đồng thời, tiến hành nghiên cứu tổng hợp zeolite tiêu chuẩn, sau đó áp dụng thêm quá trình biến tính để tách chọn lọc một phần silic và nhôm khỏi khung mạng nhằm tạo ra các kênh mao quản trung bình bên trong tinh thể zeolite, từ đó giúp cải thiện tốc độ khuếch tán cũng như tăng khả năng tiếp cận các tâm hoạt tính nằm sâu bên trong các kênh vi mao quản.

Zeolite NaY có thể dễ dàng chế tạo từ muối nhôm, song do nguyên liệu này Việt Nam chưa có sản phẩm thương mại, nên nhóm nghiên cứu quyết định bắt đầu với hydroxide nhôm, loại nguyên liệu sẵn có trong nước nhưng thô hơn, khó chế tạo hơn và gần như rất ít nghiên cứu.

"Nhóm nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình chế tạo zeolite NaY từ nguồn thủy tinh lỏng và hydroxide nhôm tại Việt Nam bằng phương pháp tạo mầm tinh thể, đã có đơn đăng ký sáng chế được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận ở trong nước, đồng thời cũng đang trong quá trình đăng ký bảo hộ sáng chế ở CHLB Đức” - TS. Vũ Xuân Hoàn thông tin.

Sau khi đã chế tạo được zeolite Y và zeolite ZSM-5 đa mao quản, nhóm nghiên cứu đối mặt với thách thức là kích thước hạt xúc tác chưa đạt tối ưu (40-80 µm với tỷ lệ khoảng 60%). Với thiết bị sấy phun quy mô phòng thí nghiệm, bước tạo hạt xúc tác cracking này là thách thức đối với cả các nhà nghiên cứu Đức và Việt Nam.

Xúc tác cracking công nghiệp đòi hỏi rất nhiều thông số về vật lý, hóa lý và yêu cầu rất cao về tính lưu biến. Nhóm nghiên cứu thậm chí đã mạo hiểm nâng tỷ lệ rắn trong nguyên liệu sấy phun lên khoảng 15 - 20% khối lượng - yếu tố có thể gây tắc vòi sấy phun, để có thể tăng kích thước hạt xúc tác lên tỷ lệ tối ưu.

Dưới điều kiện khắc nghiệt của quá trình tái sinh xúc tác trong phân xưởng RFCC (khoảng 700 - 800 oC, có mặt hơi nước), cấu trúc zeolite dần bị phá hủy, làm xúc tác mất hoạt tính. Để nâng cao độ bền thủy nhiệt và hoạt tính, nhóm nghiên cứu đã thêm bước bền hóa (trao đổi với ion đất hiếm để nâng cao độ bền cho zeolite Y đa mao quản, biến tính với phốt pho để nâng cao độ bền cho ZSM-5 đa mao quản) để hạn chế sự phá vỡ cấu trúc zeolite khi hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.

So sánh với các mẫu xúc tác đối chứng trên thị trường, sau khi giảm hoạt tính, xúc tác đa mao quản của nhóm nghiên cứu có diện tích bề mặt mao quản trung bình lớn hơn (125 m2/g), có nghĩa là xúc tác có khả năng cracking phân đoạn cặn nặng tốt hơn, độ chuyển hóa cao hơn so với dòng xúc tác được sử dụng tại mà Nhà máy lọc dầu Dung Quất và có hiệu quả tương đương với xúc tác đa mao quản mới của Grace.

Đặc biệt, do bổ sung zeolite ZSM-5 đa mao quản với tỷ lệ hợp lý, xúc tác của nhóm nghiên cứu có hiệu suất propylen tăng mạnh (trên 13% khối lượng), đồng thời trị số octane của xăng cũng tăng thêm khoảng 5 đơn vị so với các dòng xúc tác được sử dụng tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất.

Qua đánh giá xúc tác trên phần mềm FCC-SIM mô phỏng điều kiện hoạt động của phân xưởng RFCC của Nhà máy lọc dầu Dung Quất cho thấy, xúc tác cracking đa mao quản là sự lựa chọn phù hợp khi cần mở rộng giới hạn của nguyên liệu chế biến. Hệ xúc tác này cho hoạt tính cao, ổn định, đồng thời việc sử dụng xúc tác đa mao quản không phải điều chỉnh lớn các thông số vận hành của Nhà máy lọc dầu Dung Quất.

Kết quả này cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng cao của xúc tác cracking đa mao quản, mở ra các hướng nghiên cứu mới về xúc tác FCC, nhất là trong bối cảnh Việt Nam vẫn đang phải nhập khẩu hoàn toàn xúc tác cracking công nghiệp.

Tuy nhiên, TS. Vũ Xuân Hoàn lưu ý, các bí quyết về công nghệ tạo hạt xúc tác, hợp phần pha nền, chất kết dính... cực kỳ quan trọng nhưng hiện nay Việt Nam chưa làm được. Để có thể từng bước làm chủ công nghệ và đánh giá đầy đủ khả năng ứng dụng cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất, cần thiết phải đầu tư nghiên cứu ở quy mô lớn hơn với máy sấy phun công nghiệp để hoàn thiện xúc tác trước khi ứng dụng thử nghiệm thực tế.

Quỳnh Nga
Bạn thấy bài viết này thế nào?
Kém Bình thường ★ ★ Hứa hẹn ★★★ Tốt ★★★★ Rất tốt ★★★★★
Bài viết cùng chủ đề: Công nghệ

Có thể bạn quan tâm

Tin mới nhất

Lần đầu tiên tổ chức hội nghị ứng dụng AI trong tăng trưởng kinh tế

Lần đầu tiên tổ chức hội nghị ứng dụng AI trong tăng trưởng kinh tế

Ngày 8/6, tại Thừa Thiên Huế, Bộ Thông tin và Truyền thông phối hợp tổ chức hội nghị quốc tế về “Dữ liệu mở và Trí tuệ nhân tạo - Động lực tăng trưởng kinh tế”.
10.000 doanh nghiệp tại 40 địa phương được hỗ trợ đào tạo về chuyển đổi số

10.000 doanh nghiệp tại 40 địa phương được hỗ trợ đào tạo về chuyển đổi số

Hơn 10.000 DN tại 40 địa phương được đào tạo chuyển đổi số. Đây là kết quả Chương trình Hỗ trợ DN chuyển đổi số giai đoạn 2021-2025 của Bộ Kế hoạch và đầu tư.
Thị trường ô tô tháng 6: Doanh nghiệp “đua nhau” giảm 100% phí trước bạ

Thị trường ô tô tháng 6: Doanh nghiệp “đua nhau” giảm 100% phí trước bạ

Thị trường ô tô được dự đoán sẽ sôi động hơn trong nửa cuối năm khi dịp mua sắm cao điểm đến gần và chương trình hỗ trợ 50% lệ phí trước bạ được thông qua.
Doanh nghiệp Việt đối mặt với nhiều rủi ro lớn về an toàn thông tin

Doanh nghiệp Việt đối mặt với nhiều rủi ro lớn về an toàn thông tin

Cùng với quá trình chuyển đổi số sâu rộng, doanh nghiệp Việt phải đối mặt với những rủi ro an toàn thông tin bởi các cuộc tấn công tinh vi, nguy hiểm của hacker
Toyota Wigo hoàn toàn mới giá bán từ 360 triệu đồng

Toyota Wigo hoàn toàn mới giá bán từ 360 triệu đồng

Toyota Wigo hoàn toàn mới với những thay đổi toàn diện đã được Toyota Việt Nam chính thức giới thiệu tại thị trường Việt Nam.

Tin cùng chuyên mục

Việt Nam có 71.500 doanh nghiệp công nghệ số đăng ký và hoạt động

Việt Nam có 71.500 doanh nghiệp công nghệ số đăng ký và hoạt động

Theo Bộ Thông tin và Truyền thông, số doanh nghiệp công nghệ số đăng ký và đang hoạt động ước tính đến hết tháng 5/2023 ước đạt 71.500 doanh nghiệp.
Việt Nam - Australia: Kỳ vọng "gặt hái" thành công mới trong khoa học công nghệ

Việt Nam - Australia: Kỳ vọng "gặt hái" thành công mới trong khoa học công nghệ

Với việc ký kết Bản ghi nhớ hợp tác về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo, Việt Nam - Australia kỳ vọng sẽ gặt hái những thành công mới trong lĩnh vực này.
Nghị định mới về chức năng nhiệm vụ và tổ chức của Bộ Khoa học và Công nghệ

Nghị định mới về chức năng nhiệm vụ và tổ chức của Bộ Khoa học và Công nghệ

Chính phủ vừa ban hành Nghị định số 28/2023/NĐ-CP ngày 2/6/2023 quy định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn và cơ cấu tổ chức của Bộ Khoa học và Công nghệ.
Dòng xe sang Bentayga EWB Azure của Bentley đã có mặt tại Việt Nam

Dòng xe sang Bentayga EWB Azure của Bentley đã có mặt tại Việt Nam

Bentley Hồ Chí Minh vừa ra mắt Bentayga EWB Azure tại thị trường Việt Nam - dòng xe sang hướng đến chăm sóc sức khoẻ toàn diện sau tay lái.
Triển khai các giải pháp thiết kế riêng cho ngành hàng không Việt Nam

Triển khai các giải pháp thiết kế riêng cho ngành hàng không Việt Nam

Airbus và Tổng công ty Quản lý bay Việt Nam (VATM) đã triển khai các giải pháp thiết kế riêng cho ngành hàng không Việt Nam.
Bảo mật dữ liệu là yếu tố then chốt của kinh tế số

Bảo mật dữ liệu là yếu tố then chốt của kinh tế số

Trong bối cảnh chuyển đổi số, vấn đề bảo mật dữ liệu và an toàn thông tin cũng là một yếu tố then chốt để tạo nên một nền kinh tế số thịnh vượng.
Honda BR-V sẽ chính thức ra mắt thị trường Việt Nam vào ngày 4/7

Honda BR-V sẽ chính thức ra mắt thị trường Việt Nam vào ngày 4/7

Mẫu xe 7 chỗ Honda BR-V sẽ chính thức được giới thiệu và phân phối lần đầu tiên tại thị trường Việt Nam vào ngày 4/7 với hai phiên bản cùng 4 lựa chọn màu sắc.
Honda Việt Nam ưu đãi cho khách mua xe Honda CR-V trong tháng 6/2023

Honda Việt Nam ưu đãi cho khách mua xe Honda CR-V trong tháng 6/2023

Công ty Honda Việt Nam phối hợp cùng các nhà Phân phối ô ô triển khai chương trình khuyến mại cho khách mua xe Honda CR-V trong tháng 6/2023.
Hoàn thiện dự thảo Quy chế quản lý và sử dụng Hệ thống Thư điện tử Bộ Công Thương

Hoàn thiện dự thảo Quy chế quản lý và sử dụng Hệ thống Thư điện tử Bộ Công Thương

Cục Thương mại điện tử và Kinh tế số đang phối hợp với các đơn vị khẩn trương hoàn thiện dự thảo quy chế quản lý và sử dụng Hệ thống Thư điện tử Bộ Công Thương.
12 công trình khoa học ngành Công Thương đoạt giải thưởng VIFOTEC 2022

12 công trình khoa học ngành Công Thương đoạt giải thưởng VIFOTEC 2022

Tối 31/5, tại Nhà hát Lớn Hà Nội, đã diễn ra Lễ Tổng kết và trao Giải thưởng sáng tạo khoa học công nghệ Việt Nam (VIFOTEC) và Giải thưởng WIPO năm 2022.
Kredivo hợp tác cùng OnePay giúp 20 triệu người dùng tiếp cận dịch vụ mua trước trả sau

Kredivo hợp tác cùng OnePay giúp 20 triệu người dùng tiếp cận dịch vụ mua trước trả sau

Kredivo đã chính thức công bố hợp tác cùng OnePay mang đến dịch vụ mua trước trả sau nhanh chóng, vừa túi tiền, thuận tiện cho hàng triệu người dùng Việt.
Piaggio Việt Nam ra mắt bộ sưu tập màu sắc mới

Piaggio Việt Nam ra mắt bộ sưu tập màu sắc mới

Piaggio Việt Nam đã ra mắt bộ sưu tập mới với chủ đề "Đắm chìm trong thế giới sắc màu Vespa" cho 3 dòng xe Vespa Primavera, Vespa Sprint và Vespa GTS năm 2023.
Ra mắt AI Chat và AI Search: Khai phá sức mạnh của trí tuệ nhân tạo

Ra mắt AI Chat và AI Search: Khai phá sức mạnh của trí tuệ nhân tạo

Ngày 29/5, Cốc Cốc giới thiệu bộ đôi sản phẩm Cốc Cốc AI Chat và Cốc Cốc AI Search, giúp người dùng khai thác tốt sức mạnh của trí tuệ nhân tạo (AI).
Chuyển đổi sang công nghiệp 4.0: Tạo giá trị và sức cạnh tranh mới

Chuyển đổi sang công nghiệp 4.0: Tạo giá trị và sức cạnh tranh mới

Chuyển đổi số ngành công nghiệp là chiến lược then chốt đưa doanh nghiệp từ các đặc trưng của thế hệ công nghiệp 3.0 về trước sang thế hệ công nghiệp 4.0.
Đại học Công nghiệp Hà Nội đăng quang ngôi vô địch Robocon Việt Nam 2023

Đại học Công nghiệp Hà Nội đăng quang ngôi vô địch Robocon Việt Nam 2023

Tại vòng chung kết cuộc thi Sáng tạo Robot Việt Nam – Robocon Việt Nam 2023, Đại học Công nghiệp Hà Nội đã giành chiến thắng trước Chey -Yo chỉ trong 42 giây.
Lễ Biểu dương TOP Công nghiệp 4.0 Việt Nam 2023 vinh danh 65 doanh nghiệp, 7 địa phương

Lễ Biểu dương TOP Công nghiệp 4.0 Việt Nam 2023 vinh danh 65 doanh nghiệp, 7 địa phương

Chiều ngày 27/5, tại Hà Nội, Lễ Biểu dương TOP Công nghiệp 4.0 Việt Nam 2023 đã vinh danh 65 doanh nghiệp, 7 địa phương thực hiện giải pháp số.
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Luyện kim: Đóng góp lớn cho ngành sản xuất thiếc

Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Luyện kim: Đóng góp lớn cho ngành sản xuất thiếc

Việc nghiên cứu, sản xuất thử nghiệm thành công sản phẩm hợp kim thiếc hàn không chì đã giúp cho các doanh nghiệp luyện kim tăng khả năng cạnh tranh, lợi nhuận.
Chuyển đổi số trong ngành năng lượng Việt Nam: Xu thế tất yếu

Chuyển đổi số trong ngành năng lượng Việt Nam: Xu thế tất yếu

Trong bối cảnh CMCN 4.0 đang diễn ra trên quy mô toàn cầu, chuyển đổi số trở thành yêu cầu tất yếu với mỗi quốc gia, mọi lĩnh vực, trong đó có ngành năng lượng.
Audi Việt Nam triệu hồi gần 400 xe, thuộc các dòng A6, A7, Q7, Q8

Audi Việt Nam triệu hồi gần 400 xe, thuộc các dòng A6, A7, Q7, Q8

Audi Việt Nam đang tiến hành song song 2 đợt triệu hồi các mẫu sedan A6, A7 và SUV Q7, Q8 tổng số lượng gần 400 chiếc, để thay thế bơm nhiên liệu, miếng bảo vệ.
Khai thác dữ liệu số và kết nối thông minh để thúc đẩy tăng trưởng kinh tế

Khai thác dữ liệu số và kết nối thông minh để thúc đẩy tăng trưởng kinh tế

Ngày 24/5, Diễn đàn Cấp cao Chuyển đổi số Việt Nam -Châu Á 2023 khai mạc với chủ đề: Khai thác dữ liệu số và kết nối thông minh để thúc đẩy tăng trưởng kinh tế.
Xem thêm
Mobile VerionPhiên bản di động