Dầu nặng thế giới

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCK KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT HÓA DẦU Thực hiện: Bùi Thanh Hải Nguyễn Hồng Thoan Đỗ Ngọc tú DẦU NẶNG THẾ GIỚI CBGD: Ths.Dương Thành Trung NỘI DUNG BÁO CÁO  Khái niệm, thành phần và tính chất dầu nặng  Sự phân bố và trữ lượng dầu nặng trên thế giới  So sách mức độ khai thác và trữ lượng của dầu nặng so với dầu truyền thống  Một số phương pháp khai thác dầu nặng  Một số dự án nâng cấp dầu nặng. 1. KHÁI NIỆM DẦU NẶNG • Dầu nặng là loại dầu thô rất nhơt và khó lưu chuyển. Dựa vào tỷ trọng và độ nhớt, người ta chia dầu nặng thành đầu thô nặng, dầu thô siêu nặng (<104cP) và bitumen (>104cP) PHÂN LOẠI DẦU THEO ĐỘ NHỚT Căn cứ vào độ nhớt ngưới ta chia dầu thành: • Dầu truyền thồng <102 cp • Dầu nặng <104 cp • Dầu siêu nặng (bitumen or tar sands) > 104 cp PHÂN LOẠI DẦU THEO 0API Phân biệt một số khái niệm: Dầu nặng và cặn nặng, Bitumen và bitume • Dầu nặng và Bitumen là các loại dầu mỏ có nguồn gốc từ tự nhiên, chúng hình thành và tồn tại trong tự nhiên trước khi bị khai thác. • Cặn nặng và Bitume là sản phẩm của quá trình phân tách hay chế biến. • Cặn nặng có thể thu được từ các quá trình như chưng cất khí quyển (cặn khí quyển), chưng cất chân không (cặn chân không) hay cracking nhiệt. • Bitume là sản phẩm nặng nhất có thể thu được từ cặn chân không, asphalt của quá trình khử asphalt, cặn nặng của cracking nhiệt. THÀNH PHẦN DẦU NẶNG • Tỷ lệ H/C thấp, thành phần của Aromatic đa vòng ngưng tụ nhiều. • Hàm lượng asphalten cao đã dẫn đến: hàm lượng lưu huỳnh, nitơ, kim loại rất cao • Hàm lượng cặn cacbon cao Phương pháp xác định thành phần hóa học dầu nặng Asphalten • Asphalten là chất rắn-đen bóng, có tỷ lệ nguyên tử H/C thấp 1,01,2, có khối lượng phân tử cao. • Chúng được tạo thành từ sự kết hợp 4-5 lớp cơ sở. Mỗi lớp cơ sở có phân tử lượng từ 8002000, gồm có một nhân (là hydrocacbon đa vòng thơm ngưng tụ và các vòng naphten) được nối với các nhánh parafin • Cấu trúc này tưng đối bền. Trong nhân chứa từ 6 đến 20 vòng thơm ngưng tụ và có sự hiện diện tương đối lớn các dị nguyên tố (S, N, O) Asphalten Nhựa (resin) • Nhựa, chất bán rắn-rắn, màu sậm, có tỷ lệ nguyên tử H/C cao hơn asphalten. • Về cấu trúc, các thành phần của nhựa resin chứa từ 1 đến 6 vòng thơm liên kết với các vòng naphten và nối với các mạch nhánh dài. Khối lượng phân tử của nhựa này thay đổi từ 500 đến 1000 TÍNH CHẤT DẦU NẶNG TÍNH CHẤT DẦU NẶNG TÍNH CHẤT DẦU NẶNG Hiệu xuất các phân đoạn xăng và gasoil Thấp Hiệu xuất phân đoạn cặn Cao Tỷ trọng Cao 0API Thấp Độ nhớt Cao Điểm chảy Cao Hàm lượng lưu huỳnh Rất cao Hàm lượng Nitơ Rất cao Hàm lượng kim loại Rất cao Tỷ lệ H/C Thấp Hàm lượng asphalten Cao Hàm lượng cặn cacbon Cao Sự phân bố dầu nặng trên thế giới. Sự phân bố dầu nặng trên thế giới. So sánh trữ lượng các loại dầu mỏ Tình hình khai thác và dự báo tiềm năng đầu truyền thống (Nguồn từ: www.bp.com) Tình hình khai thác và dự báo tiềm năng đầu truyền thống (Nguồn từ: www.bp.com) So sách trữ lượng dầu nặng và dầu truyền thống (Nguồn từ: Trữ lượng và khai thác của các nguồn nguyên liệu Dầu cát • Dầu cát : bao gồm cát và đá có chứa bitumen thô (là loại dầu thô nặng và có độ nhớt cao), không có khí đồng hành đi kèm. Trữ lượng dầu cát trên thế giới • Dầu cát hiện nay được phát hiện ở khoảng 70 quốc gia trên toàn thế giới như : Canada, U.S.A., Venezuela, Russia, Cuba, Indonesia, Brazil..... • Mỏ dầu cát lớn nhất thế giới hiện nay được nhận định là mỏ dầu cát Athabasca ở Đông Bắc Alberta Canada (khoảng 1,7 nghìn tỷ thùng ), và ở Orinoco,Venezuela.... Phương pháp khai thác • Dầu cát được tách và chế biến bằng 2 phương pháp : Mining : Khai thác trên bề mặt  In situ : Khai thác sâu trong lòng đất • Dầu sau khai thác được sơ chế trước khi đưa về nhà máy lọc dầu chế biến Tình hình khai thác hiện nay • Là loại dầu nặng nên việc khai thác hiện nay cũng không được mặn mà. Chi phí đầu tư cao nhưng sản lượng khai thác không được nhiều. • Ở Canada : mỏ khai thác khu vực .Tổng sản lượng khai thác ở Alberta là 482,5 triệu thùng(2007). • Ở Venezuela : trữ lượng dầu cát vẫn chưa được tính toán cụ thể. Trữ lượng khai thác tăng từ 125,000bbl/d(19,900m3/d) năm 2001 lên 500,000 bbl/d(79,000 m3/d) năm 2006 • Ở Mỹ và các nước khác như Nga, Ý đang có những dự án phát triển việc khai thác dầu cát. Ảnh hưởng tới môi trường • Không khí • Đất • Nước • Thay đổi khí hậu • MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHAI THÁC DẦU Công nghệ Steam Assisted Gravity Drainage Qui trình được thực hiện là hơi nước được phun xuống từ nồi hơi xuống bể chứa dầu một cách liên tục bằng đường ống phun. Nồi hơi được đốt nóng bằng khí tự nhiên. Dầu được tan chảy bằng dòng nóng hơi nước. Dưới tác động của trọng lực và trên lệch áp suất, dầu được đưa lên theo đường ống dẫn dầu. Trước khi dầu được đưa lên bể tách dầu sẻ được loại cát,và xử lý hóa học sơ bộ. Ở bể tách dầu nước sẽ được tách ra và đưa về bể chứa nước dự trữ. Tại đây nước muối được loại ra. 50% tổng lượng dầu nặng trong bể Quá trình họat động của qui trình theo 3 giai đoạn. Dòng hơi nước được phun nén xuống bể đầu qua ống ở áp suất cao (giai đoạn 1). Nhờ vào áp suất và nhiệt độ tác động mà các thành phần của dầu ở bề mặt bị vở và giản nở ra (giai đoạn 2). Nước và dầu được đốt nóng, độ nhớt dầu giảm, chúng được hút lên cùng một ống nhờ vào hệ thống hút (giai đoạn 3). Cứ như thế quá trình được lập đi lập lại theo chu kỳ. (Cyclic steam stimulation - CSS 15-20% tổng lượng dầu nặng có trong mỏ. Công nghệ khai thác bằng hơi (Vapor extraction) Công nghệ này có nguyên tắt hoạt động giống với công nghệ SAGD. Tuy nhiên, không phải dùng nhiệt để làm giảm độ nhớt của dầu mà ở đây dung môi hydrocacbon được phun xuống và chúng hòa tan dầu. Khi đó, dầu được pha loãng và được đẩy lên qua ống thu dầu ở phía dưới. Phương pháp này tận dụng khai thác được những phần dầu khó tan. Tuy nhiên đây là công nghệ mới và chi phí cao. Công nghệ này có thể kết hợp với công nghệ SAGD để tăng lượng dầu thu hồi và giảm giá thành Công nghệ Steamflood • Qui trình này tương tự như qui trình Cyclic Steam Stimulation. Dòng hơi được phun một cách liên tục xuống bể chứa dầu bằng đường ống phun đứng. Dầu tan ra và độ nhớt giảm do nhiệt tác động, sau đó được đẩy về hướng ống dẫn dầu nhờ vào lực tác động của dòng hơi nước.Qui trình này được ứng dụng với hệ thống ở nhiệt độ cao. • Qua trình này thu được 50% tổng lượng dầu nặng có trong bể Giới thiệu về công nghệ chế biến dầu nặng • Có 2 hai nhóm công nghệ chính: • 1/Công nghệ loại carbon (carbon rejection): chuyển hóa các thành phần cặn nặng thành các phân đoạn trung bình bằng cách cắt đứt liên kết C-C – Ưu điểm: Xử lý được dầu thô, cặn nặng có hàm lượng tạp chất cao, chi phí đầu tư thấp; – Nhược điểm: Độ chọn lọc thấp, tạo nhiều sản phẩm khí và cốc, lượng sản phẩm lỏng thấp, chất lượng kém, nhiều olefin. • 2/Công nghệ bổ sung hydro (hydrogen addition): là các quá trình chế biến bằng hydro (hydroprocessing) bao gồm hai nhóm hydrocracking và hydrotreating. Hydrocracking nhằm tăng tỷ lệ H/C cho các phân đoạn hay sản phẩm. Hydrotreating nhằm loại bỏ các hợp chất dị nguyên tố như HDS, HDN, HDM – Ưu điểm: Sản phẩm chất lượng tốt, độ chuyển hóa cao, nhiều sản phẩm giá trị, không tạo cốc; – Nhược điểm: Sử dụng xúc tác dẫn đến nguồn nguyên liệu bị giới hạn về độ nặng và hàm lượng tạp chất. Nhu cầu hydro lớn. • Công nghệ khác: – Công nghệ phân tách carbon hay khử asphalt; – Công nghệ khí hóa: Sản xuất hydro cung cấp cho các phân xưởng khác Một số dự án nâng cấp Nhà máy nâng cấp Cerro Negro • Nguyên liệu: 120 nghìn thùng/ngày dầu thô Cerro Negro 8,5oAPI • Sản phẩm: 108 nghìn thùng/ngày dầu 16oAPI, Sản phẩm của nhà máy là nguyên liệu cho nhà máy lọc dầu Chalmette của ExxonMobile • Công nghệ : sử dụng cụm cốc hóa trễ • Nhà đầu tư: EXXONMOBILE / PDVSA / PETROCANADA. • Năm hoạt động: 11/1999 Nhà máy nâng cấp Petrocedeno (Sincor) • Nguyên liệu: 208 nghìn thùng/ngày dầu nặng Zuata 8,5oAPI • Sản phẩm: 180 nghìn thùng/ngày dầu nhẹ 30-32oAPI, Sản phẩm dầu thô sản xuất được bán ra thị trường dầu thô thế giới • Công nghệ nâng cấp toàn phần dựa trên quá trình cốc hóa trễ, hydrocracking và hydrotreating. • Nhà đầu tư: TOTAL / PDVSA / STATOIL. • Năm hoạt động: 12/2000 Nhà máy nâng cấp Petrolera Ameriven/Hamaca • Nguyên liệu: 190 nghìn thùng/ngày dầu Hamaca 9,7oAPI • Sản phẩm: 180 nghìn thùng/ngày dầu 26oAPI • Công nghệ nâng cấp toàn phần với các quá trình cốc hóa trễ, hydrocracking và hydrotreating. • Nhà dầu tư: CONOCOPHILLIPS/PDVSA/CHEVRON. • Năm hoạt động: 10/2001 Thank you so much