Bài toán sản xuất nhiên liệu quân sự trên dây chuyền dân dụng
Cụm công trình “Nghiên cứu phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu đặc chủng phục vụ quốc phòng - an ninh tại Nhà máy lọc dầu Dung Quất” của tập thể 35 tác giả, với đại diện tác giả là TS. Lê Xuân Huyên, được xét tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ đợt 7.
Điểm nổi bật của Cụm công trình là phát triển, làm chủ công nghệ sản xuất nhiên liệu đặc chủng trên dây chuyền lọc dầu hiện hữu, đáp ứng yêu cầu phục vụ quốc phòng - an ninh mà không phải đầu tư dây chuyền chuyên biệt hoàn toàn mới.
Trong nhiều năm, Việt Nam chủ yếu phải nhập khẩu nhiên liệu đặc chủng phục vụ các trang bị kỹ thuật quân sự. Không giống nhiên liệu thương mại thông thường, các sản phẩm này phải đáp ứng những yêu cầu nghiêm ngặt về thành phần hóa học, khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ thấp, độ ổn định khi bảo quản và mức độ tương thích với động cơ quân sự.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất - nơi công trình nghiên cứu, phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu đặc chủng được triển khai và ứng dụng ở quy mô công nghiệp.
Trong khi đó, Nhà máy lọc dầu Dung Quất được thiết kế để sản xuất nhiên liệu phục vụ nhu cầu dân dụng. Việc sử dụng hệ thống công nghệ hiện hữu để tạo ra nhiên liệu đáp ứng tiêu chuẩn quân sự vì thế đặt ra thách thức không nhỏ đối với đội ngũ nghiên cứu.
Bài toán đặt ra không đơn thuần là sản xuất được một loại nhiên liệu mới, mà còn phải bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật trong điều kiện nhà máy vẫn vận hành liên tục, không làm ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất thương mại.
Từ năm 2012, BSR phối hợp với Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Cục Xăng dầu thuộc Bộ Quốc phòng và các viện nghiên cứu của Liên bang Nga triển khai nghiên cứu khả năng sản xuất nhiên liệu đặc chủng tại Dung Quất.
Những mẫu nhiên liệu đầu tiên được lấy từ nhà máy, phân tích tại các phòng thí nghiệm trong nước và gửi sang Liên bang Nga để đánh giá. Kết quả cho thấy, mặc dù chưa đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn quân sự, nhiên liệu sản xuất tại Dung Quất có tiềm năng cải thiện thông qua điều chỉnh công nghệ.
Từ kết quả ban đầu, các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về đặc tính dầu thô, thành phần nhiên liệu và quá trình chưng cất. Thay vì lựa chọn phương án đầu tư dây chuyền chuyên biệt hoàn toàn mới, nhóm nghiên cứu tìm cách khai thác khả năng của chính hệ thống thiết bị đang vận hành.
Một trong những khó khăn lớn nhất xuất hiện khi nghiên cứu nhiên liệu phản lực Jet A-1K. Để đáp ứng yêu cầu sử dụng trong động cơ quân sự, nhiên liệu phải có đặc tính bay hơi phù hợp. Tuy nhiên, khi điều chỉnh quá trình chưng cất để tăng thành phần nhẹ, nhiệt độ chớp cháy có thể giảm, ảnh hưởng đến an toàn trong tồn chứa và vận chuyển.
Nếu giữ nhiệt độ chớp cháy ở mức an toàn, một số chỉ tiêu về đặc tính chưng cất lại khó đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Những thông số tưởng như riêng biệt thực tế có quan hệ chặt chẽ với nhau, khiến việc điều chỉnh một yếu tố có thể kéo theo thay đổi ở nhiều yếu tố khác.
Để giải quyết mâu thuẫn này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng phương pháp tối ưu hóa đồng thời các thông số công nghệ, đặc biệt là điểm cắt giữa các phân đoạn trong quá trình chưng cất dầu thô. Việc điều chỉnh chế độ vận hành được kết hợp với lựa chọn nguyên liệu và kiểm soát chất lượng nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Với nhiên liệu điêzen DO L-62, khó khăn lại nằm ở khả năng duy trì chất lượng khi nhiệt độ thay đổi, độ ổn định trong bảo quản dài hạn và khả năng tương thích với động cơ quân sự. Các kỹ sư BSR đã nghiên cứu lựa chọn cấu tử phù hợp, tối ưu điểm cắt và điều kiện vận hành để bảo đảm chất lượng nhiên liệu mà không phải thay đổi căn bản hệ thống sản xuất.
Quá trình nghiên cứu vì vậy không chỉ giúp tạo ra hai sản phẩm mới, mà còn hình thành phương pháp kiểm soát mối quan hệ giữa nguyên liệu đầu vào, quá trình công nghệ và chất lượng nhiên liệu đầu ra.
Từ thử nghiệm công nghệ đến chủ động nguồn cung nhiên liệu
Sau những thử nghiệm ban đầu, năm 2014 đánh dấu bước tiến quan trọng khi hai loại nhiên liệu Jet A-1K và DO L-62 được sản xuất thử nghiệm ở quy mô công nghiệp, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và được cơ quan chuyên môn của Bộ Quốc phòng Liên bang Nga cấp phép sử dụng trên các trang bị quân sự tương ứng.
Để đạt được kết quả này, các mẫu nhiên liệu không chỉ được phân tích trong phòng thí nghiệm mà còn trải qua quá trình kiểm chứng chuyên sâu tại Liên bang Nga, bao gồm thử nghiệm trên động cơ và đánh giá các điều kiện sử dụng thực tế.
Đội ngũ kỹ sư của NMLD Dung Quất đã không ngừng nghiên cứu, sáng tạo để sản xuất thành công nhiên liệu đặc chủng cho quốc phòng.
Tuy nhiên, sản xuất thành công một lô thử nghiệm chưa đồng nghĩa với việc có thể duy trì sản xuất ổn định ở quy mô thương mại. Khi nguồn dầu thô đầu vào thay đổi, đặc tính các phân đoạn nhiên liệu cũng biến động, đòi hỏi công nghệ phải tiếp tục được điều chỉnh và hoàn thiện.
Từ năm 2018 đến năm 2022, đội ngũ kỹ sư BSR tiếp tục nghiên cứu lựa chọn các loại dầu thô phù hợp, tối ưu chế độ vận hành và chuẩn hóa quy trình kiểm soát chất lượng. Các giải pháp được phát triển theo hướng cho phép nhà máy chuyển đổi có kiểm soát giữa sản xuất nhiên liệu thương mại và nhiên liệu đặc chủng, đồng thời duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Đây cũng là điểm đáng chú ý trong cách tiếp cận công nghệ của BSR. Thay vì xây dựng một dây chuyền chỉ phục vụ một mục đích sử dụng, doanh nghiệp đã phát triển khả năng khai thác cùng một hệ thống thiết bị cho cả sản xuất dân dụng và nhiệm vụ quốc phòng - an ninh.
Tháng 11/2022, các lô nhiên liệu thương mại đầu tiên được đưa vào sử dụng thử nghiệm trong quân đội. Sau quá trình đánh giá thực tế, Bộ Quốc phòng lần lượt quyết định đưa nhiên liệu Jet A-1K và DO L-62 vào sử dụng chính thức trong năm 2023.
Từ đây, kết quả nghiên cứu được chuyển thành năng lực sản xuất và cung ứng thực tế. Trong giai đoạn 2022-2025, BSR đã sản xuất và cung ứng 144.000 m³ nhiên liệu phản lực Jet A-1K và 91.000 m³ nhiên liệu điêzen DO L-62, đạt tổng doanh thu khoảng 4.058,9 tỷ đồng. Việc sản xuất trong nước cũng giúp tiết kiệm khoảng 15-20% chi phí so với nhập khẩu.
Đáng chú ý, khối lượng nhiên liệu này được sản xuất trên nền tảng công nghệ hiện hữu của Nhà máy lọc dầu Dung Quất, thông qua các giải pháp điều chỉnh và tối ưu hóa phù hợp, thay vì phải đầu tư một dây chuyền chuyên biệt hoàn toàn mới. Điều đó cho thấy giá trị của Cụm công trình không chỉ nằm ở việc tạo ra sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật quân sự, mà còn ở khả năng đưa kết quả nghiên cứu vào ứng dụng thực tế với hiệu quả kinh tế rõ rệt.
Thành công này là kết quả của quá trình phối hợp giữa BSR, các cơ quan nghiên cứu, đơn vị chuyên môn thuộc Bộ Quốc phòng và các chuyên gia Liên bang Nga. Trong đó, BSR giữ vai trò chủ trì phát triển, hoàn thiện công nghệ và tổ chức sản xuất công nghiệp; Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga tham gia nghiên cứu, phối hợp kiểm chứng quốc tế; Cục Xăng dầu thực hiện các nhiệm vụ liên quan đến tiêu chuẩn kỹ thuật và ứng dụng nhiên liệu trong quân đội.
Từ một hệ thống sản xuất nhiên liệu dân dụng, Nhà máy lọc dầu Dung Quất đã hình thành thêm năng lực sản xuất nhiên liệu đặc chủng phục vụ quốc phòng - an ninh. Kết quả này không chỉ góp phần giảm phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu mà còn cho thấy khả năng phát triển công nghệ mới thông qua nghiên cứu, cải tiến và khai thác hiệu quả hạ tầng công nghiệp sẵn có.
Giá trị của Cụm công trình còn thể hiện ở việc gắn nghiên cứu khoa học với yêu cầu thực tiễn, từ giải quyết những bài toán kỹ thuật cụ thể đến hình thành năng lực sản xuất ổn định ở quy mô công nghiệp. Đây là cơ sở quan trọng để tiếp tục phát huy tiềm năng công nghệ lưỡng dụng, phục vụ đồng thời các mục tiêu phát triển kinh tế và bảo đảm quốc phòng - an ninh.
Thành công của Cụm công trình cho thấy, làm chủ công nghệ không nhất thiết phải bắt đầu từ việc xây dựng một hệ thống sản xuất hoàn toàn mới. Khi những giới hạn của hạ tầng hiện hữu được giải quyết bằng nghiên cứu khoa học và đổi mới sáng tạo, năng lực công nghiệp có thể được mở rộng để đáp ứng những yêu cầu mới của thực tiễn.
