Từ “trái tim” của nhà máy đến bài toán xúc tác
Trong quy trình vận hành của Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, phân xưởng RFCC (Residue Fluid Catalytic Cracking - cracking xúc tác tầng sôi cặn nặng) được ví như “trái tim” của toàn hệ thống. Đây là nơi diễn ra quá trình chuyển hóa phần cặn nặng (residue) từ chưng cất dầu thô (CDU) thành các sản phẩm nhẹ có giá trị kinh tế cao như xăng, LPG, propylene, dầu diesel và dầu nhiên liệu.
Cụm RFCC của nhà máy gồm bốn phân xưởng: tháp phản ứng, hệ thống tái sinh xúc tác, phân tách sản phẩm và xử lý khí - sản phẩm phụ. Với công suất thiết kế khoảng 69.700 thùng/ngày, RFCC hiện có thể vận hành vượt mức 110% công suất khi ở điều kiện tối ưu - minh chứng cho năng lực kỹ thuật, vận hành và cải tiến liên tục của đội ngũ kỹ sư BSR.
Cốt lõi của quá trình xứ lý ở RFCC là xúc tác. Loại xúc tác được sử dụng là zeolite dạng bột mịn, có kích thước trung bình 70 microns, hoạt động trong trạng thái “tầng sôi giả lỏng” để thúc đẩy quá trình bẻ gãy các cấu tử mạch dài trong nguyên liệu nặng. Trong hệ thống luôn có khoảng 600-650 tấn xúc tác cân bằng, và mỗi ngày cần bổ sung 8-13 tấn xúc tác mới.
Kỹ sư Võ Tấn Phương và cộng sự thực hiện nhiều phép thử mẫu xúc tác thải RFCC.
Song song đó, lượng xúc tác thải ra gần như tương đương lượng xúc tác mới bổ sung, trung bình 10 tấn/ngày. Phần xúc tác này được thu gom tại các vị trí chuyên biệt, sau đó phân loại và xử lý theo quy chuẩn quốc gia. Từ khi nhà máy vận hành, các mẫu xúc tác thải RFCC được gửi đến đơn vị giám định để phân tích, và kết quả đều đạt yêu cầu.
Tuy nhiên, ngày 21/3/2023, đơn vị giám định cung cấp kết quả asen (As) trong lô xúc tác ngày 24/2/2023 là 8,05 mg/L, vượt ngưỡng chất thải thông thường 2 mg/L. Nếu các kết quả này được xác nhận, lô xúc tác RFCC này sẽ phải phân loại và xử lý như chất thải nguy hại - kéo theo chi phí tăng đột biến: từ 736.000 đồng/tấn lên 4,6 triệu đồng/tấn.
Trước kết quả này, nhận nhiệm vụ được giao, các kỹ sư phòng thí nghiệm đã tiến hành phân tích lại nguồn nguyên liệu, hoá chất, phụ gia chế biến tại phân xưởng RFCC để truy vết nguồn As tích tụ trên lô xúc tác nói trên. Kết quả đánh giá lại đặt ra nhận định phương pháp phân tích của đơn vị dịch vụ có thể bị nhiễu, gây sai số dương cho thử nghiệm.
Khi kỹ sư BSR “bắt bệnh” và tự tìm lời giải
Trước thực tế đó, nhóm kỹ sư Phòng thí nghiệm BSR - đứng đầu là kỹ sư Võ Tấn Phương - bắt tay nghiên cứu xây dựng phương pháp phân tích nội bộ thay thế việc thuê dịch vụ ngoài.
Theo thiết kế ban đầu, Phòng Thí nghiệm BSR không có chức năng phân tích các chỉ tiêu kim loại chiết tách như asen, antimon trong xúc tác. Trước yêu cầu cấp bách, nhóm kỹ sư đã chủ động tận dụng thiết bị hiện có - để tái thiết lập toàn bộ quy trình chiết tách kim loại theo tiêu chuẩn EPA 200.7 và 1311, nhưng phù hợp với điều kiện thực tế.
Giải pháp sáng tạo này đã thay thế thiết bị chuyên dụng đắt tiền bằng thiết bị cô quay sẵn có, giúp chiết tách kim loại trong xúc tác vào pha nước một cách hiệu quả. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra yếu tố nhiễu từ nguyên tố đất hiếm Lanthan (La) là nguyên nhân chính khiến kết quả asen bị sai lệch.
Từ đó, nhóm đã xây dựng giải pháp xử lý yếu tố nhiễu, đảm bảo độ chính xác cao khi phân tích trên thiết bị ICP-OES ở các bước sóng 193nm và 197nm.
Sáng kiến giúp BSR tiết kiệm được khoảng 1,033 tỷ đồng.
Giải pháp này không chỉ giúp tăng độ chính xác của kết quả phân tích mà còn đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ISO 17025. Các mẫu xúc tác RFCC được thử nghiệm lại đều nằm trong giới hạn an toàn, dưới ngưỡng chất thải nguy hại.
Nhóm tác giả đã hợp tác chuyển giao giải pháp đến đơn vị giám định để phân tích lại lô xúc tác nêu trên.
Sau khi áp dụng khuyến nghị của BSR, đơn vị thử nghiệm cung cấp lại kết quả phân tích lô xúc tác ngày 24/2/2023 và lần này, hàm lượng asen đã thấp hơn ngưỡng quy định.
Sáng kiến “Cải tiến phương pháp phân tích asen, atimon trong xúc tác RFCC để tăng độ chính xác của kết quả thử nghiệm” đã đoạt giải Nhất Hội thi sáng tạo kỹ thuật tỉnh Quảng Ngãi lần thứ 14. Phương pháp mới giúp Phòng Thí nghiệm BSR chủ động trong việc kiểm soát chất lượng xúc tác, tính toán và điều chỉnh liều lượng hóa chất Ni passivator, đồng thời phân loại chính xác xúc tác thải theo quy định.
Trước đây, mỗi năm Phòng thí nghiệm BSR phải gửi khoảng 208 mẫu xúc tác thải ra ngoài, với chi phí trung bình 5,28 triệu đồng/mẫu. Khi tự thực hiện trong phòng thí nghiệm, chi phí chỉ còn 313.033 đồng/mẫu. Như vậy, mỗi năm BSR tiết kiệm được khoảng 1,033 tỷ đồng.
Ông Phạm Công Nguyên - Trưởng ban An toàn chất lượng BSR - đánh giá: “Các kỹ sư BSR đã chứng minh năng lực làm chủ công nghệ và khả năng sáng tạo không giới hạn. Họ không chỉ xử lý được một vấn đề kỹ thuật cụ thể mà còn góp phần giảm chi phí, nâng cao tính bền vững trong sản xuất, và khẳng định bản lĩnh “người BSR”.
