Tài liệu 85046467 cong nghệ nang cấp dầu nặng

DẦU NẶNG VÀ CÁC CÔNG NGHỆ NÂNG CẤP ĐẶT VẤN ĐỀ  Dầu nặng là gì?  Tại sao phải nghiên cứu về dầu nặng?  Các công nghệ chế biến dầu nặng ?  Mô hình nhà máy chế biến dầu nặng ? Dầu nặng? Dầu nặng? Dầu nặng là một loại dầu thô rất nhớt và không thể lưu chuyển dễ dàng. Đặc tính chung của nó là tỉ trọng cao, tỉ số H/C thấp, hàm lượng cặn cacbon, hàm lượng asphalten, kim loại nặng, hàm lượng S, N cao Dầu nặng? Các tính chất của dầu nặng           Hiệu suất phân đoạn cặn rất cao, cặn khí quyển có thể chiếm trên 70% thể tích. Hàm lượng thành phần nhẹ rất thấp Hàm lượng asphalt, asphalten cao do trong thành phần chứa nhiều acromatic đa vòng ngưng tụ. Hàm lượng cốc rất cao, có thể đạt đến trên 30% kl đối với loại dầu có nguồn gốc bitumen. Hiệu suất phân đoạn xăng thấp. Hiệu suất phân đoạn gasoil thấp, đặc biệt đối với loại dầu thô có nguồn bitumen Hàm lượng các tạp chất lưu huỳnh, nitơ, kim loại rất cao. Độ nhớt rất cao, có thể đến hàng vạn Cst ở nhiệt độ 100F, gây khó khăn trong quá trình vận chuyển. Điểm chảy cao. Tỉ trọng API thấp, Một số dầu nặng tiêu biểu 537.8oC 537.8oC (Oil &Gas Journal) Tính chất dầu Cerro Negro, Venezuela Tính chất Giá trị Tính chất Giá trị Hàm lượng cacbon,%kl 85,3 API Hàm lượng hydro, %kl 9,7 Độ nhớt,mPa.s ở 25C 0,54 Khối lượng riêng,kg/m3(ở 15C) 1,019 Hàm lượng oxi,%kl 0,30 Nhiệt tổng, MJ/kg 42,8 Hàm lượng lưu huỳnh,%kl 4,04 Điểm chớp cháy, C 120 Hàm lượng tro,%kl 0,12 Điểm chảy, C 38 Hàm lượng nitơ,%kl 8,0 8 x 104-105 Hàm lượng natri, ppm 40 Hàm lượng hợp chất no, % 10,7 Hàm lượng vanadi, ppm 440 Hàm lượng acromatic, % 58,0 Hàm lượng niken, ppm 110 Hàm lượng nhựa, % 19,3 Hàm lượng sắt, ppm 12 Hàm lượng asphalten, % 11,9 Tính chất dầu bitumen Athabasca, Canada Tính chất oAPI Giá trị Tính chất Giá trị 9 Phân đoạn LPG, %V 0,0 Hàm lượng Nitơ,%kl 4,9 Phân đoạn naphtha, %V 1,5 Hàm lượng lưu huỳnh,%kl 0,5 Phân đoạn Jet, %V 1,7 Hàm lượng kim loại, ppm 280 Phân đoạn %V 13,9 Độ nhớt, m2/s x 106 (40C) 7000 Phân đoạn VGO, %V 31,9 Phân đoạn cặn, %V 50,8 Diesel, Trữ lượng và tiềm năng của dầu nặng 1. Douglas Lanier, 7th International Conf. on Heavy Oil and Bitumen 1998. 2. US Geological Survey World Petroleum Assessment 2000 (PetroCanada) Quy trình khai thác,vận chuyển, nâng cấp dầu nặng Vận chuyển dầu nặng      Gia nhiệt: cổ điển, dầu thô không cần phân tách dung môi, khó khăn trong thiết kế đường ống (công suất, bơm, nhiệt lượng, ăn mòn,…), thay đổi cấu trúc keo làm xấu đi tính chất của dầu thô, tiêu thụ nhiều nhiên liệu hạn chế sử dụng Pha loãng: sử dụng rộng rãi, pha loãng dầu bằng các HC khác có độ nhớt nhỏ hơn như condensate, naphtha, kerosene, hay dầu thô nhẹ (25-50%). Vì độ nhớt của dầu sau pha loãng tỉ lệ theo hàm mũ với lượng chất pha loãng nên rất hiệu quả Tạo nhũ tương với nước: phân tán các giọt dầu thô nặng trong nước (30%) với sự có mặt của chất hoạt động bề mặt (500-2000ppm) để hệ nhũ tương này ổn định hơn, có độ nhớt thấp hơn, được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện và nhiều ứng dụng khác thay cho than đá. Nâng cấp sơ bộ: thường kết hợp với pha loãng để giảm độ nhớt trước khi chuyển đến nhà máy nâng cấp để loại bỏ bớt thành phần nặng và tạp chất, do đó độ nhớt của dầu nặng giảm đi Tạo dòng chảy tâm ống CAF: Tạo màng nước bao quanh dầu trong đường ống, vai trò như chất bôi trơn, ma sát giữa dầu với thành ống lúc này trở thành ma sát giữa dầu với nước, áp suất bơm sẽ tương đương với áp suất vận chuyển nước trong đường ống. Tỷ lệ nước thường vào khoảng 10-30%, vận tốc dòng chảy thích hợp để ổn định  dùng chưa nhiều, còn mang tính thử nghiệm NÂNG CẤP DẦU NẶNG? (upgrading heavy oil)   Là quá trình biến đổi từ bitumen hay dầu nặng thành dầu thô tổng hợp (synthetic crude oil) hay còn gọi là dầu nâng cấp  tăng tỉ lệ H/C, tách loại lưu huỳnh, nitơ và kim loại,  Cải thiện độ nhớt của dầu thô giúp cho quá trình vận chuyển được dễ dàng.  Loại bỏ một phần tạp chất và cặn để đáp ứng chất lượng của dầu thô thị trường. Thông thường dầu nặng sau khi được khai thác sẽ được pha loãng bằng dung môi nhẹ và được vận chuyển đến nhà máy nâng cấp đặt gần nơi khai thác Example H/C (atom.) Hydrogen wt% Coal EHO or  Ar.Heavy Vac.resid Usual crudes Naphtha Diesel Methane 0.4 – 0.8 1.5 Around 2 2.3 1.9 4 11.1 Around 14 16 13.6 25 NÂNG CẤP DẦU NẶNG? (upgrading heavy oil)  Mức độ nâng cấp  Nâng cấp một phần: dầu 8-9oAPI sẽ được nâng cấp thành dầu 14-22oAPI  dầu nâng cấp có chất lượng trung bình và thấp.  Nâng cấp tối đa: dầu 8-9oAPI sẽ được nâng cấp thành dầu >26oAPI  dầu nâng cấp có chất lượng cao.  Công nghệ nâng cấp  Loại bỏ cacbon  Bổ sung hydro Nguồn: PDVSA Sơ đồ các mức độ nâng cấp dầu nặng Công nghệ nâng cấp  Công nghệ loại cacbon (carbon rejection): cracking nhiệt, cracking xúc tác, tách asphalt bằng dung môi (solvent deasphalting).    Công nghệ thêm hydro (hydrogen addition): gồm các công nghệ hydrocracking, hydrotreating.    Ưu điểm: có thể xử lý được dầu thô có hàm lượng tạp chất cao (cracking nhiệt, tách asphalt bằng dung môi). Nhược điểm: sản xuất các sản phNm có chất lượng thấp, đặc biệt đối với các quá trình cracking nhiệt tạo sản phNm không ổn định, hiệu suất sản phNm lỏng thấp. Ưu điểm: sản phẩm có chất lượng cao, ổn định, hiệu suất dầu nâng cấp cao. Nhược điểm: độ linh hoạt kém, với nguyên liệu dầu nặng có tỉ trọng cao, hàm lượng tạp chất nhiều thì dễ gây ngộ độc xúc tác. Để thu được hiệu suất dầu nâng cấp cao, chất lượng dầu nâng cấp tốt, thường phải kết hợp cả 2 quá trình trên (nâng cấp toàn phần). Mô hình hệ thống nâng cấp dầu nặng Một số dự án nâng cấp dầu nặng ở Venezula Dự án Cerro Negro