Tại Yanbu, thành phố công nghiệp lớn bên bờ biển Đỏ, hai doanh nghiệp nhà nước của Arập Xê-út là Công ty dầu mỏ Saudi Aramco và Công ty sản xuất hóa dầu Sabic đang lập kế hoạch xây dựng một tổ hợp mới – có thể sẽ trở thành con chim đầu đàn của ngành hóa dầu trong thập niên tới.
Theo dự kiến của hai công ty đối tác, đến năm 2025 tổ hợp nói trên sẽ sản xuất 9 triệu tấn hợp chất hóa dầu trực tiếp từ dầu thô, với nguồn cung nguyên liệu là 400.000 thùng dầu thô/ngày. Trong khi phần lớn các nhà máy lọc dầu khác chỉ chuyển hóa 5-20% dầu thô thành các hợp chất hóa dầu, khoảng 45% sản lượng của tổ hợp Yanbu sẽ là những hóa chất như olefin, các hợp chất thơm, glycol, polyme.
Nhưng không chỉ hai công ty nói trên của Arập Xê-út sẽ chuyển hướng từ sản xuất xăng, điêzen và các nhiên liệu khác sang sản xuất các hợp chất hóa dầu. Tập đoàn Exxon Mobil đã thực hiện công nghệ crăcking dầu thô trực tiếp tại Singapo từ năm 2014 và có thể đang xây dựng một nhà máy tương tự tại Trung Quốc. Một số nhà máy khác đang được xây dựng tại Trung Quốc sẽ chuyển hóa 40% dầu mỏ thành p-xylen và các hợp chất hóa dầu khác. Bản thân Công ty Aramco cũng đang xem xét thực hiện một dự án sản xuất hóa chất từ dầu mỏ tại ấn Độ.
Trong thập niên tới, dầu mỏ sẽ trở thành đề tài lớn trong lĩnh vực sản xuất các hợp chất hóa dầu. Đây là sự thay đổi đã bắt nguồn từ thập niên 2010, khi hàng tỉ đôla được đầu tư tại Mỹ để xây dựng các nhà máy crăcking và các nhà máy hóa dầu cuối dòng với mục đích chế biến etan giá rẻ từ nguyên liệu khí đá phiến thành etylen và các dẫn xuất.
Ngày nay, động lực của xu hướng mới sẽ là bản thân thị trường, không chỉ là nguồn cung nguyên liệu giá rẻ. Đến năm 2030, nhu cầu xăng và các nguyên liệu khác có thể sẽ giảm. Trái lại, ngành hóa dầu vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Các công ty dầu mỏ và các công ty kỹ thuật đang lắp đặt các thiết bị mới, thậm chí thiết kế các quy trình sản xuất mới để theo kịp xu hướng.
Đây sẽ là một xu hướng rất mạnh. Các công nghệ linh hoạt sẽ cho phép các tổ hợp lọc dầu sản xuất nhiều loại hóa chất khác nhau – có thể gọi chúng là những nhà máy lọc dầu thế hệ tương lai.
Những hệ lụy của xu hướng mới
Nhưng sự dịch chuyển từ lọc dầu sang sản xuất hóa chất cũng sẽ mang theo các hệ lụy không nhỏ. Quy mô lớn của các nhà máy lọc dầu so với các nhà máy hóa chất hiện nay khiến cho thị trường hóa dầu có thể bị tràn ngập bởi nguồn cung những lượng sản phẩm quá lớn.
Các công ty dầu mỏ có vẻ như đang sẵn sàng chấp nhận rủi ro như vậy. Họ đã nhìn thấy một tương lai mới, trong đó nhu cầu nhiên liệu hóa thạch của thế giới sẽ không phải là lớn vô tận. Doanh số xe ôtô tại các nước đang phát triển được dự báo sẽ giảm. Hiệu quả sử dụng nhiên liệu của các loại xe sẽ được nâng cao. Các loại xe chạy điện đang ngày càng được ưa chuộng, chúng hoàn toàn không tiêu thụ xăng hoặc điêzen. Cục Thông tin năng lượng Mỹ dự báo, tiêu thụ nhiên liệu đối với các loại xe hạng nhẹ của Mỹ sẽ giảm 1%/năm cho đến năm 2050.
Theo khảo sát của Công ty British Petroleum, tỷ trọng của dầu mỏ trong các loại nhiên liệu vận chuyển sẽ đạt mức cao nhất 58% vào năm 2025, sau đó sẽ bắt đầu giảm. Tiêu thụ dầu mỏ trong công nghiệp, xây dựng và phát điện cũng sẽ đình trệ. Trong khi đó, tiêu thụ dầu mỏ cho sản xuất hóa chất sẽ tiếp tục tăng, từ 16% trong tổng nhu cầu dầu mỏ năm 2020 lên 20% năm 2040.
Dự án Yanbu có ý nghĩa quan trọng vì nó cho thấy Công ty Saudi Aramco – nhà sản xuất dầu mỏ lớn nhất thế giới – đã phải công nhận tương lai của dầu mỏ nằm ở sản xuất hóa chất. Trong một phát biểu mới đây, giám đốc điều hành của Saudi Aramco đã tuyên bố sẽ đầu tư 100 tỷ USD vào lĩnh vực sản xuất các hợp chất hóa dầu trong thập niên tới. Ông ta nói, sự tăng trưởng mạnh mẽ trong nhu cầu hóa chất đã mở ra cơ hội tuyệt vời cho Saudi Aramco. Tuy nhiên, những cơ hội như vậy chỉ mang lại lợi ích tối đa cho những ai hành động nhanh.
Trong mối quan hệ trước đây giữa lọc dầu và sản xuất các hợp chất hóa dầu, các nhà máy lọc dầu tập trung vào sản xuất nhiên liệu. Khi đó, phân đoạn naphtha của dầu mỏ sẽ được bán cho các nhà máy crăcking etylen. Những nhà máy đó tiến hành crăcking naphtha ở nhiệt độ cao thành etylen, propylen và các khối thành phần hóa chất cơ bản.
Trong xu hướng mới, với việc tập trung vào sản xuất hóa chất các nhà máy lọc dầu đang được định hình lại. Một nhà máy lọc dầu điển hình thường tiến hành chưng cất phân đoạn để phân tách dầu mỏ thành các thành phần. Phạm vi các sản phẩm này bao gồm từ các hydrocacbon nhẹ, mạch ngắn, như xăng, naphtha, propan cho đến điêzen nặng và dầu nhờn nhẹ. Sau đó, dầu nhờn sẽ được xử lý tiếp trong thiết bị hydrocracking hoặc thiết bị crăcking xúc tác để phân hủy các phân tử mạch dài thành các phân tử mạch ngắn.
Quá trình tiến hóa từ các nhà máy lọc dầu để trở thành các nhà máy sản xuất hóa chất đã diễn ra dần dần, từng bước một.
Trong quá khứ, nhà máy lọc dầu với cấu hình cơ bản không sản xuất hóa chất mà chỉ sản xuất xăng, điêzen, nhiên liệu phản lực và dầu nặng cho ngành hàng hải. Sau đó, một phần hóa chất bắt đầu được sản xuất, thường là propylen trong các hoạt động crăcking xúc tác. Đây có thể là bước đi đầu tiên cho những công ty quan tâm đến sản xuất các hợp chất hóa dầu. Trong những thời gian tiếp theo, các nhà máy lọc dầu bán naphtha trên thị trường bán buôn hoặc tự xây dựng các nhà máy crăcking naphtha để sản xuất etylen hoặc các hợp chất thơm.
Ngày nay, hóa chất không còn là sản phẩm thứ yếu. ở hầu hết các nhà máy lọc dầu mới hoặc các nhà máy cải tạo nâng cấp, mục đích chính thường là sản xuất các hợp chất hóa dầu. Nhiều nhà máy lọc dầu mới xây dựng đã được tích hợp các bộ phận sản xuất hóa dầu ở những quy mô chưa từng thấy trước đó.
Một ví dụ tiêu biểu cho xu hướng này là Công ty Hóa dầu Chiết Giang, hiện đang xây dựng tổ hợp sản xuất hóa chất từ dầu mỏ trong hai giai đoạn tại tỉnh Chiết Giang, Trung Quốc. Quy mô của nhà máy có thể khiến cho chúng ta phải sửng sốt. Công ty đang xây dựng hai nhà máy lọc dầu với công suất chế biến 400.000 thùng dầu/ngày. Nhìn chung, gần 50% sản lượng (khoảng 20 triệu tấn) sẽ là các hợp chất hóa dầu, gấp đôi tổ hợp đang được xây dựng tại Yanbu, Arập Xê-út.
Nhà máy của Công ty hóa dầu Chiết Giang sẽ sản xuất 8,8 triệu tấn p-xylen, tiền chất chính cho sản xuất sợi polyeste và PET – nguyên liệu thông thường để sản xuất các sản phẩm chất dẻo thông dụng ngày nay. Bộ phận khử hydro propan của nhà máy sẽ sản xuất hơn 500.000 tấn propylen.
Nhưng dự án của Công ty hóa dầu Chiết Giang không phải là dự án duy nhất loại này ở Trung Quốc. Theo Công ty tư vấn IHS Markit, Công ty Hengli Petrochemical cũng đang xây dựng nhà máy lọc dầu với công suất 400.000 thùng/ngày, 40% sản phẩm của nhà máy là hóa chất, chủ yếu là p-xylen. Một dự án khác với sản lượng p-xylen lớn là dự án của Công ty Shenghong Petrochemical, có khả năng xử lý 300.000 thùng dầu mỏ/ngày.
Theo các chuyên gia thị trường, ngoài triển vọng tăng trưởng hấp dẫn của lĩnh vực sản xuất các hợp chất hóa dầu thì động lực cho việc xây dựng những nhà máy lọc dầu thuộc sở hữu tư nhân như vậy tại Trung Quốc là những chương trình hỗ trợ của nhà nước. Mức thuế hiện nay đối với sản xuất hóa chất thấp hơn mức thuế đối với sản xuất nhiên liệu. Các công ty lớn thuộc sở hữu nhà nước đang phải cạnh tranh quyết liệt trên thị trường nhiên liệu nội địa, nhưng các nhà máy lọc dầu của Trung Quốc bị cấm xuất khẩu nhiên liệu ra nước ngoài.
Các chuyên gia cảnh báo, quy mô của các nhà máy lọc dầu kết hợp sản xuất hóa chất có thể sẽ khiến cho thị trường hóa dầu thay đổi mãi mãi. Các nhà máy lọc dầu thường có quy mô lớn hơn nhiều các nhà máy sản xuất hóa chất. Một nhà máy lọc dầu 400.000 thùng/ ngày với 50%v công suất dành cho sản xuất hóa chất sẽ sản xuất khoảng 10 triệu tấn hóa chất mỗi năm. Trong khi đó, một nhà máy crăcking sản xuất etylen từ nguyên liệu naphtha chỉ sản xuất 2 triệu tấn sản phẩm mỗi năm.
Khi các công ty dầu mỏ bắt đầu cải tạo các nhà máy lọc dầu cho mục đích sản xuất hóa chất, bộ phận sản xuất các sản phẩm hóa dầu sẽ được nâng lên ngang bằng quy mô của các nhà máy lọc dầu, có nghĩa là sản lượng sẽ tăng gấp 5-10 lần.
Quy mô sản xuất như trên đã chứng tỏ là rất lớn so với các thị trường. Ví dụ, các dự án p-xylen của Trung Quốc sẽ đạt sản lượng kết hợp 11,8 triệu tấn/ năm. Trung Quốc hiện đang nhập khẩu 11 triệu tấn p-xylen mỗi năm. Điều đó có nghĩa là, các nhà cung ứng hiện nay tại Hàn Quốc, Đài Loan và Nhật Bản sẽ phải tìm kiếm các thị trường mới.
Ước tính, dự án Yanbu của Công ty Saudi Aramco sẽ sản xuất khoảng 3,0 triệu tấn etylen/năm. Chỉ riêng sản lượng này đã bằng một phần tư công suất 12 triệu tấn mà các công ty hóa chất đã xây dựng ở Vùng Vịnh Mêhicô của Mỹ. Chỉ một ít dự án trong số các dự án này cũng đủ để ảnh hưởng đáng kể đến cán cân cung cầu toàn cầu.
Tuy nhiên, khi xu hướng dịch chuyển sang sản xuất hóa chất từ nguyên liệu dầu mỏ tiếp tục, các nhà máy lọc dầu có thể sẽ giảm quy mô sản xuất. Do lợi nhuận từ sản xuất nhiên liệu không lớn, các nhà máy lọc dầu thường phải có quy mô lớn để giảm chi phí vận hành. Nhưng nhà máy sản xuất hóa chất từ dầu mỏ có thể có quy mô nhỏ hơn. Đây cũng là một trong những lợi ích mà xu hướng sản xuất hóa chất từ dầu mỏ mang lại.
Nhiều nhà máy đang trong quá trình xây dựng hiện nay sẽ sử dụng các quy trình lọc dầu và hóa dầu có sẵn để sản xuất hóa chất. Những các công ty hóa chất và công nghệ đang không ngừng điều chỉnh các quá trình cho phù hợp với việc sản xuất trực tiếp hóa chất từ dầu thô. Hiện đã có nhiều công nghệ khác nhau cho phép cải thiện hiệu suất chuyển hóa dầu thô thành hóa chất. Có thể nêu một ví dụ là việc kết hợp thiết bị crăcking xúc tác với thiết bị hydrocracking.
Tại tổ hợp của mình ở Singapo, Công ty Exxon Mobil đã phát triển hệ thống chế biến dầu thô trực tiếp (thay cho naphta) trong thiết bị crăcking bằng hơi nước. Theo một chuyên gia trong ngành, thách thức lớn khi tiến hành crăcking dầu thô bằng hơi nước là phần nặng của dầu thô. Dầu thô nặng có thể bị cốc hóa trong thiết bị crăcking, khiến cho thiết bị phải ngừng hoạt động để bảo dưỡng, kéo theo những chi phí lớn.
Công ty Exxon Mobil đã đăng ký bản quyền sáng chế một hệ thống bay hơi dầu thô ở các điểm nóng chớp nhoáng. Quy trình này có thể được áp dụng ở Singapo và cả ở Trung Quốc.
Tại Công ty CLG, hoạt động nghiên cứu và triển khai đang tập trung vào việc chuyển đổi thiết bị lọc dầu thành thiết bị sản xuất hóa chất. Năm 2018, Công ty Saudi Aramco đã ký hợp đồng liên kết phát triển với CLG nhằm mục đích phát triển tiếp quá trình nhiệt chuyển hóa dầu thô thành hóa chất. Công ty CLG là công ty công nghệ dẫn đầu trong lĩnh vực này, với những bí quyết công nghệ trong hydrocracking và chuyển hóa dầu nặng.
Theo một chuyên gia tại CLG, tương lai của xu hướng mới phần lớn sẽ nằm ở việc xóa bỏ bức tường ngăn cách giữa lọc dầu và sản xuất hóa chất. Làn sóng tiếp theo trong xu hướng này sẽ là các nhà máy được tích hợp mạnh hơn, ở đó sẽ không có ranh giới rõ ràng giữa bộ phận lọc dầu với bộ phận sản xuất hóa chất.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: Chemical & Engineering News
