Để nâng cao hiệu quả và khả năng cạnh tranh, các nhà máy lọc dầu phải tiến hành tối ưu hóa, nhằm tiết giảm chi phí sản xuất thông qua lựa chọn, pha trộn dầu thô, xác định cơ cấu sản phẩm, tiết kiệm năng lượng… Với đòi hỏi đó, nhóm nghiên cứu của Viện Dầu khí Việt Nam và Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng và tối ưu hóa hoạt động phân xưởng Reforming xúc tác Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Theo các chuyên gia, quá trình tối ưu hóa có thể tiến hành từ cấp phân xưởng đến nhà máy và được hỗ trợ bởi các phần mềm mô phỏng. Tuy nhiên, các mô hình sử dụng thường là các “gói” được lập trình sẵn trong phần mềm hoặc xây dựng bởi tư vấn, gần như không thể can thiệp trực tiếp vào cơ chế nhiệt động học của quá trình. Phân xưởng Reforming xúc tác (CCR Platforming) của Nhà máy lọc dầu Dung Quất đang sử dụng CCR model (Refsim) là gói được xây dựng sẵn dựa trên phần mềm PetroSim. Tuy nhiên, mô hình này không cho phép các kỹ sư tại nhà máy can thiệp về mặt động học để tiến hành tối ưu hóa.
Reforming xúc tác là quá trình với lượng lớn các phản ứng xảy ra từ nhiều cấu tử khác nhau. Việc mô phỏng mô hình động học chi tiết cho từng cấu tử rất phức tạp. Trong nghiên cứu này, mô hình mô phỏng phân xưởng CCR Platforming Nhà máy lọc dầu Dung Quất được xây dựng dựa trên cơ sở mở rộng các cấu tử isoparaffin và điều chỉnh mô hình động học của Krane có xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất. Sau khi kiểm chứng với kết quả vận hành thực tế, mô hình mô phỏng sẽ được sử dụng để tính toán các thông số của quá trình, đánh giá khả năng tối ưu hóa các điều kiện vận hành của phân xưởng CCR Platforming Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Theo đó, nhóm đã tiến hành nghiên cứu các mô hình được nghiên cứu trước đây; mô hình động học của Krane gồm: Điều chỉnh cơ chế phản ứng tạo benzene, phản ứng isomer hóa của các paraffin, ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất đến các thông số động học, đề xuất mô hình động học mở rộng. Trên cơ sở đó, tiến hành xây dựng mô phỏng phân xưởng CCR Nhà máy lọc dầu Dung Quất gồm: Xây dựng các gói cấu tử; xác định giá trị octane number (RON); thiết lập các phản ứng; xây dựng dòng nguyên liệu tại điều kiện vận hành; thiết lập các thiết bị phản ứng; thiết lập Debutanizer và cụm Recovery Plus System.
Kết quả quá trình CCR cho 3 dòng sản phẩm chính: Xăng refomate, LPG chưa ổn định và dòng khí H2 kỹ thuật có độ tinh khiết cao. So sánh các thông số giữa dòng xăng refomate thu được do mô phỏng thực tế tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất cho thấy, kết quả mô phỏng refomate phù hợp với số liệu thực tế, thành phần hydrocarbon thơm tương đối chính xác, chỉ số octane của refomate mô phỏng là 102,43 (thực tế là 101,8). Dòng LPG chưa ổn định từ kết quả mô phỏng cũng sát với dữ liệu thực tế sản xuất tại nhà máy. Kết quả dòng H2 nhận được từ mô phỏng với dữ liệu từ nhà máy đạt yêu cầu về hàm lượng, sai lệch không đáng kể.
Nhóm cũng đưa ra những kết quả cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng; khảo sát các thông số theo lưu trình các thiết bị; khảo sát ảnh hưởng của thông số đến quá trình công nghệ; tối ưu hóa các thông số công nghệ.
Nghiên cứu đã mô phỏng thành công các thiết bị chính của Phân xưởng CCR Platforming dựa trên mô hình động học được phát triển một cách logic và khoa học. Kết quả mô phỏng phù hợp với dữ liệu thu được từ Phân xưởng CCR Platforming Nhà máy lọc dầu Dung Quất. Đây là cơ sở để tiến hành mô phỏng hóa toàn bộ Phân xưởng CCR Platforming bao gồm cả phần tái sinh xúc tác, từ đó tiến hành tối ưu hóa hoạt động của phân xưởng này và góp phần nâng cao hiệu suất sản xuất cho Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
Nguồn: Báo Công thương