kiểm soát ô nhiễm cho hoạt động tinh chế dầu mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƯỜNG o0o TIỂU LUẬN MÔN: KIỂM SOÁT Ô NHIỄM Chủ đề: “Ngành tinh chế dầu mỏ” Hà Nội, 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Song song với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước là sự phát triển không ngừng của việc tìm kiếm và sản xuất, tinh chế các nguồn nguyên nhiên liệu phục vụ cho các hoạt động phát triển. Trong đó tinh chế dầu mỏ là một nguồn nguyên nhiên liệu chủ chốt. Hoạt động tinh chế dầu mỏ hiện nay ngày càng phát triển nó đã giải quyết được rất nhiều vấn đề xã hội như: Đảm bảo cung cấp nguyên nhiên liệu, tránh khan hiếm, thu hút đầu tư, tăng GDP cho quốc gia, tạo công ăn việc làm cho phần lớn các công nhân trong xã hội, góp phần vào công cuộc phát triển đất nước, nâng cao đời sống của nhân dân…. Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có rất nhiều vấn đề bất lợi do hoạt động này mang lại đó là vấn để gia tăng ô nhiễm môi trường, góp phần gây biến đổi khí hậu toàn cầu, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân… nguyên nhân chính của các ảnh hưởng đó là việc kiểm soát ô nhiễm chưa chặt chẽ, chưa tốt và chưa đảm bảo được yêu cầu nó sẽ gây ảnh hưởng lớn cho không chỉ thế hệ hiện tại mà còn tiềm ẩn khó kiểm soát cho các thế hệ tương lại. Vì vậy trong bài tìm hiểu này nhóm chúng tôi tiến hành thực hiện chuyên đề: “ Kiểm soát ô nhiễm cho hoạt động tinh chế dầu mỏ” với mong muốn góp phần vào công cuộc cải thiện và làm sạch hóa môi trường giúp ích cho sự nghiệp hướng tới phát triểm một đất nước một môi trường bền vững. NỘI DUNG I. Giới thiệu chung về hoạt động tinh chế dầu mỏ Dầu mỏ là một loại tài nguyên khoáng sản quý mà thiên nhiên ban tặng cho con người. So với các khoáng sản khác như: than đá, đồng, chì, nhôm, sắt…thì dầu mỏ được con người biết đến và sử dụng tương đối muộn hơn. Dầu mỏ là hợp chất hydrocacbon được khai thác lên từ lòng đất, thường ở thể lỏng và thể khí. Ở thể khí, chúng bao gồm khí thiên nhiên và khí đồng hành. Khí thiên nhiên là toàn bộ hydrocacbon ở thể khí khai thác từ giếng khoan bao gồm cả khí ẩm và khí thô. Khí đồng hành là khí tự nhiên nằm trong các vỉ dầu dưới dạng mũ khí hoặc khí hoà tan và được khai thác đồng thời với dầu thô. Trong bảng tuần hoàn Menđêleep, các nguyên tố cacbon và hydro có đặc tính kỳ diệu là trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau chúng kết hợp và tạo thành những hợp chất hydrocacbon khác nhau. Loài người đã sớm biết sử dụng đặc tính quý giá này để phục vụ nhu cầu . Hoạt động tinh chế dầu mỏ của nhà máy lọc dầu là quá trình công nghiệp nhà máy dầu thô được xử lý và tinh chế thành các sản phẩm dầu mỏ hữu dụng hơn, chẳng hạn như xăng dầu, nhiên liệu diezel, cơ sở nhựa đường, dầu sưởi, dầu hỏa và khí đốt hòa lỏng dầu khí. Tổng quát của quá trình tinh chế dầu mỏ được thể hiện trong hình dưới đây: Hình 1: sơ đồ các quá trình tạo dầu mỏ. Như trên hình 1 ta nhận thấy các công đoạn chính của hoạt động khai thác bao gồm từ việc tìm hiểu và xác định các vỉa dầu tới hoạt động khoan dầu trong lòng đất, tiếp theo khai thác và chưng cất tạo dầu đưa ra sản phẩm sử dụng. Để tiến hành chưng cất dầu mỏ người ta dùng công nghệ tinh chế dầu theo biện pháp chưng cất chia ra các phân đoạn các phân đoạn được thể hiện như hình dưới đây: Hình 2: Các phân đoạn của quá trình tinh chế dầu mỏ. Dầu thô được chia thành các phân số bằng cách chưng cất phân đoạn. Các phân số ở đầu các phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp hơn so với các phân số ở phía dưới. Phân số dưới nặng thường bị nứt thành các sản phẩm nhẹ hơn, hữu ích hơn. Tất cả các phân số được sử lý tiếp tục trong các đơn vị tinh chế khác. Dầu khí nhiên liệu hóa thạch được đốt cháy trong động cơ đốt trong để cung cấp năng lượng cho tàu, xe ô tô, máy bay động cơ, máy cắt cỏ, cưa xích, và các máy khác. Khác nhau ở điểm sôi cho phép các hydrocarbon có thể tách bằng cách chưng cất. Dầu có thể sử dụng bằng nhiều cách khác nhau bởi vì nó có chứa các hydrocarbon khác nhau về khối lượng phân tử, hình thức và độ dài như parafin, chất thơm, naphthense (hặc cycloalkanes), alkene, dienes, và alkynes. Trong khi các phân tử trong dầu thô bao gồm các nguyên tử khác nhau như lưu huỳnh và ni tơ, cá hydrocarbon là hình thức phổ biến nhất của các phân tử. Sự khác biệt trong cấu trúc của các phân tử này là sự khác nhau về tính chất hóa học. Sau khi tách ra và tinh khiết của bất kỳ chất gây ô nhiễm và các tạp chất, nhiên liệu hoặc chất bôi trơn có thể được bán mà không cần tiếp tục xử lý. Các phân tử nhỏ hơn, ví dụ như isobutane và propylene hoặc butylenes có thể được kết hợp lại để đáp ứng cụ thể có chỉ số octane yêu cầu của quá trình như -ankyl hóa, hoặc ít phổ biến hơn, dimerization. Loại có chỉ số octan của xăng cũng có thể được cải thiện bằng xúc tác cải cách , trong đó bao gồm việc loại bỏ hydro từ hydrocarbon sản xuất các hợp chất với xếp hạng chỉ số octan cao hơn như chất thơm . Sản phẩm trung gian như gasoils thậm chí có thể được tái chế để phá vỡ một nặng, dầu xích dài thành một một trong ngắn xích nhẹ hơn, bởi các hình thức khác nhau của nứt như nứt xúc tác chất lỏng , nhiệt nứt , và hydrocracking . Bước cuối cùng trong sản xuất xăng pha trộn nhiên liệu với xếp hạng chỉ số octan khác nhau, áp lực hơi , và các tài sản khác để đáp ứng các chi tiết kỹ thuật sản phẩm . Sơ đồ dòng chảy của một nhà máy lọc dầu điển hình mô tả quá trình đơn vị khác nhau và lưu lượng của dòng sản phẩm trung gian xảy ra giữa các nguyên liệu đầu vào dầu thô và các sản phẩm cuối cùng. (Nguồn: http://www.cheresources.com/refining15.gif.) Hình 3: Sơ đồ dòng chảy vật chất trong quá trình tinh chế dầu mỏ Quá trình tinh chế phát thải nhiều hóa chất khác nhau vào bầu khí quyển, do đó: có lượng khí thải ô nhiễm không khí đáng kể và một mùi đáng chú ý thông thường đi kèm với sự hiện diện của một nhà máy lọc dầu. Ngoài tác động của ô nhiễm không khí cũng có những mối quan tâm xử lý nước thải, rủi ro tai nạn công nghiệp như cháy, nổ, và tiếng ồn ảnh hưởng sức khỏe do tiếng ồn công nghiệp. II, Lịch sử và một số quá trình tạo dầu mỏ. 1, Quá trình chưng cất Nhà máy lọc dầu đầu tiên, mở cửa vào năm 1861, sản xuất dầu hỏa bằng cách chưng cất khí quyển đơn giản. Sản phẩm của mình bằng cách bao gồm tar và naphtha. Đó là sớm phát hiện ra rằng các loại dầu bôi trơn chất lượng cao có thể được sản xuất bằng cách chưng cất dầu khí theo chân không. Tuy nhiên, đối với dầu hỏa tới 30 năm là người tiêu dùng sản phẩm muốn. Hai sự kiện quan trọng thay đổi tình trạng này: phát minh ra ánh sáng đèn điện làm giảm nhu cầu đối với dầu hỏa, và phát minh ra động cơ đốt trong tạo ra nhu cầu cho nhiên liệu diesel và xăng (naphtha). 2, Quá trình Cracking nhiệt. Với sự ra đời của sản xuất hàng loạt và chiến tranh thế giới I, số lượng xe chạy bằng xăng dầu tăng lên đáng kể và nhu cầu về xăng dầu tăng cho phù hợp. Tuy nhiên, quá trình chưng cất được sản xuất chỉ có một số tiền nhất định của xăng từ dầu thô. Năm 1913, quá trình nhiệt nứt đã được phát triển, mà phải chịu các loại nhiên liệu nặng cho cả hai áp lực và nhiệt độ cao, thể chất phá vỡ các phân tử lớn thành những cái nhỏ hơn để sản xuất xăng và nhiên liệu chưng cất. Visbreaking, một dạng khác của nứt nhiệt, được phát triển vào cuối những năm 1930 để sản xuất các sản phẩm mong muốn và có giá trị hơn. 3, Quá trình xúc tác Động cơ xăng nén cao cần phải có chỉ số octan cao hơn xăng với các đặc tính antiknock tốt hơn. Việc giới thiệu nứt xúc tác và quá trình trùng hợp giữa đến cuối 1930 đáp ứng được nhu cầu bằng cách cung cấp sản lượng xăng được cải thiện và số octane cao hơn. Ankyl hóa, một quá trình xúc tác phát triển vào đầu những năm 1940, sản xuất nhiều xăng dầu hàng không có chỉ số octan cao và nguyên liệu hóa dầu vật liệu nổ và cao su tổng hợp. Sau đó, đồng phân xúc tác đã được phát triển để chuyển đổi các hydrocarbon để sản xuất số lượng gia tăng của nguyên liệu-ankyl hóa. Chất xúc tác và phương pháp cải thiện quá trình như hydrocracking và cải cách được phát triển trong suốt những năm 1960 để tăng sản lượng xăng và cải thiện đặc tính antiknock. Những quá trình xúc tác cũng sản xuất các phân tử hydrocarbon với một liên kết đôi (alkene) và hình thành cơ sở của ngành công nghiệp hóa dầu hiện đại. 4, Quá trình điều chế Trong suốt lịch sử của lọc dầu, các phương pháp điều trị khác nhau đã được sử dụng để loại bỏ nonhydrocarbons, tạp chất, và các thành phần khác ảnh hưởng xấu đến các tính chất của sản phẩm hoàn chỉnh hoặc làm giảm hiệu quả của quá trình chuyển đổi. Điều trị có thể liên quan đến phản ứng hóa học và / hoặc tách vật lý. Ví dụ điển hình của điều trị hóa chất làm ngọt, acid điều trị, liên lạc với đất sét, rửa ăn da, hydrotreating, sấy khô, tách chiết dung môi, và dewaxing dung môi. Hợp chất làm ngọt và axit desulfurize dầu thô trước khi sản phẩm chế biến và điều trị trong và sau khi chế biến. Sản phẩm dầu khí thường được nhóm lại thành ba loại: sản phẩm chưng cất ánh sáng (LPG, xăng dầu, naphtha), giữa sản phẩm chưng cất (dầu hỏa, dầu diesel), các sản phẩm chưng cất nặng và chất hóa học cặn (dầu nhiên liệu nặng, dầu bôi trơn, sáp, nhựa đường). Phân loại này được dựa trên dầu thô được chưng cất và tách thành các số thập phân (được gọi là sản phẩm chưng cất và chất hoá học cặn. III, Các quá trình tinh chế dầu mỏ Dầu được dùng chủ yếu để: - Làm nhiên liệu cho động cơ - Làm nhiên liệu trong công nghệ hóa chất. - Tạo ra nhiều sản phẩm dùng trong nhiều ngành khác. - Dầu có nhiều loại khác nhau, nên phải dùng nhiều phương pháp hóa lý khác nhau để chế biến dầu. Qúa trình chế biến dầu bao gồm các công đoạn chủ yếu sau: - Xử lý dầu trước khi chế biến. - Chưng phân đoạn để tách mazut với các phần chưng cất khác. - Chưng madút. - Ðiều chế xăng bằng cách crắcking, madút và các phần chưng. - Tổng hợp các cấu tử có chỉ số óctan cao của nhiên liệu động cơ. - Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ. 3.1. Xử lý dầu sơ bộ trước khi chế biến: Trước khi chế biến, dầu phải được loại các tạp chất. - Trước hết phải tách khí đồng hành, nó là sản phẩm có giá trị. Sau đó dầu được đưa sang bể lắng để tách các tạp chất cơ học ( cát, đất, sét), nước và các muối khoáng (NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 ) trong thiết bị lắng, nước và các tạp chất cơ học được lấy ra ở đáy bể, nước tạo với dầu thành các hạt nhũ tương (0,1 - 100 mm) do đó biện pháp lắng không kết quả đối với nước; cần phải phá nhũ tương trên dòng điện xoay chiều: dầu được đưa vào thiết bị khử nước, có các điện cực chịu điện áp cao (30000 - 40000 V) dưới tác dụng của điện cực xoay chiều, các hạt nhũ tương bị phá hủy kết hợp với nhau tạo thành hạt lớn lắng xuống đáy. Ðể tách muối ðýợc hoàn toàn hõn, ngýời ta trộn dầu với nýớc nóng. Sau khi xử lý bằng nhiệt và điện, khí dầu được đưa về xí nghiệp chế biến. Trước tiên họ phân loại và trộn thành phần tương đối đên, rồi xử lý bằng kiềm hoặc Amôniac để trung hòa axít, Sunfua và các tạp chất. 3.2.Chưng cất Hệ thống chưng cất phổ biến trong công nghiệp chế biến dầu là hệ thống chưng chân không - áp suất thường. Hệ thống này chia làm 2 giai đoạn: - Chưng ở áp suất thuờng: - Chưng chân không: Tháp chưng chân không dùng để chưng mazut. Chưng chân không nhằm hạ nhiệt độ sôi của mazu1t, để mazut khỏi bị phân hủy, P=60 mm Hg ( p để làm việc) Từ tháp chưng chân không, lấy ra được các loại dầu bôi trơn và nhựa đường; gồm các loại dầu bôi trơn: [...]... toàn: Dành cho CTNH và tro sinh ra từ quá trình đốt Bãi chôn lấp an toàn được thiết kế theo TCXD- VN 320:2004 KẾT LUẬN Qua quá trình nhóm nghiên cứu và tìm hiểu do thời gian và kiến thức có hạn nên mới chỉ đưa ra được một số vấn đề về hoạt động kiểm soát ô nhiễm trong tinh chế dầu mỏ, một số kết quả đã đưa ra như: - Sơ lược về hoạt động tinh chế dầu mỏ - Các quá trình tinh chế dầu mỏ - Các chất ô nhiễm. .. dung môi không hòa tan dầu mà chỉ hòa tan các tạp chất cần loại bỏ ( nhựa, hợp chất Sunfua, hợp chất không no) Tùy theo tính chất của dầu, tạp chất và mức độ tinh chế mà chọn các dung môi khác nhau Thường dùng dung môi fufurol, phenol, nitrobenzen và nhiều dung môi hữu cơ khác III Các vấn đề về môi trường trong tinh chế dầu mỏ và kiểm soát ô nhiễm Các vấn đề về môi trường tiềm ẩn liên quan đến hoạt động. .. hoạt động tinh chế dầu mỏ bao gồm những vấn đề sau đây : • Khí thải và các vấn đề ô nhiễm không khí • Nước thải và ô nhiễm nước thải • Các chất độc hại có • Chất thải ở dạng rắn Tỷ lệ một số loại chất thải và phương pháp xử lý chất thải trong hoạt động tinh chế dầu mỏ được thể hiện trong bảng sau: Bảng 1: Tỷ lệ một số loại chất thải và phương pháp xử lý chất thải trong hoạt động tinh chế dầu mỏ ST T... Bùn khô sau xử lý sẽ được chôn lấp như chất thải nguy hại Về vấn đề dầu cặn Các dầu cặn tạo ra cần thực hiện tái chế tối ưu nhất mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường dầu cặn được tái chế theo sơ đồ: Cặn dầu Gia nhiệt tách tạp chất Tạp thô Tách cặn ly tâm Cặn nhuyễn Tách nước Nước nhiễm dầu Lò đốt Hệ thống xửu lý nước Dầu thu hồi Hình 5: Sơ đồ hệ thống xử lý dầu cặn trong quá trình tinh chế dầu mỏ. .. kiềm, nước 0,396 nhiễm axit, nhiễm kiềm Trung hòa 15 Cặn dầu Phương pháp nhiệt, thu hồi 16 Nước thải nhiễm dầu, kim loại nặng Tách dầu nước, hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu 17 Tro sinh ra từ quá trình đốt Đóng rắn, chôn lấp an toàn Phát thải gây ô nhiễm không khí Khí thải và phát thải khí thải từ ngành tinh chế dầu mỏ là kết quả chủ yếu từ quá trình đốt cháy khí gas và dầu diesel dùng cho tua bin, nồi... trong hoạt động tinh chế -Vấn đề kiểm soát và các giải pháp cụ thể đối với các chất gây ô nhiễm môi trường Qua đó cho ta thấy tuy hoạt động này là rất cần thiết nó có vai trò rất lớn trong công cuộc phát triển của các ngành công nghiệp khác và hiện nay chưa tìm được nguồn thay thế nào Nhưng bên cạnh ấy nó cũng tạo ra nhiều chất ô nhiễm môi trường tạo ra chất thải cả 3 dạng khí, lỏng, rắn Các giải pháp kiểm. ..- Dầu công nghiệp để bôi trơn các máy móc và dầu truyền động - Dầu bôi trơn cho động cơ đốt trong - Dầu máy nén tuabin - Dầu đặc biệt Phần còn lại sau khi chưng là opiđron ( hắc ín) 3.3 Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ : Trong sản phẩm dầu mỏ có chứa chứa một số tạp chất có hại cần phải loại bỏ - Các hợp chất của lưu huỳnh... 7,800 Tái chế, thu hồi 2 Chất vô cơ 22,200 Tách các thành phần có thể tái chế 3 Chất thải thủy tinh 4,200 Tái chế 4 Hỗn hợp nhựa hoặc vật liệu 5,400 nhựa, cao su… Tái chế, chôn lấp hợp vệ sinh, phương pháp nhiệt 5 Gỗ vụn 7,200 Tái sử dụng, phương pháp nhiệt 6 Bìa và giấy loại 9,600 Tái chế, phương pháp nhiệt 7 Các loại khác 3,600 8 Dầu thô, cặn dầu thô, dầu thải, 24, 684 bùn nhiễm dầu, nước nhiễm dầu, hóa... bị tách dầu Phần dầu sạch sau khi tách nước được bơm vào các bồn chứa Phần nước thải nhiễm dầu sẽ được dẫn đến hệ thống xử lý nước thải nhiễm dầu/ kim loại nặng Về vấn đề chất thải rắn Các chất thải rắn tạo ra do quá trình tinh chế dầu mỏ tuy không nhiều bằng nguồn ô nhiễm không khí và nguồn nước nhưng cũng cần phải quan tâm và đưa ra biện pháp hợp lý để tránh những tác động của chúng tới môi trường... pháp kiểm soát môi trường đưa ra đều là dựa vào đặc trưng của nguồn thải tính chất các chất thải tạo ra và trên cở sở hiểu biết về các công nghệ xử lý môi trường đã tìm hiểu Với mục đích đảm bảo an toàn môi trường, giữ vững sức khỏe môi trường và không gây tổn hại quá mức chịu tải của các thành phần môi trường ngoài ra việc kiểm soát ô nhiễm với biện pháp tái sử dụng cặn dầu sẽ giúp ích cho việc tiết . và sản xuất, tinh chế các nguồn nguyên nhiên liệu phục vụ cho các hoạt động phát triển. Trong đó tinh chế dầu mỏ là một nguồn nguyên nhiên liệu chủ chốt. Hoạt động tinh chế dầu mỏ hiện nay ngày. nhóm chúng tôi tiến hành thực hiện chuyên đề: “ Kiểm soát ô nhiễm cho hoạt động tinh chế dầu mỏ với mong muốn góp phần vào công cuộc cải thiện và làm sạch hóa môi trường giúp ích cho sự nghiệp. vụ nhu cầu . Hoạt động tinh chế dầu mỏ của nhà máy lọc dầu là quá trình công nghiệp nhà máy dầu thô được xử lý và tinh chế thành các sản phẩm dầu mỏ hữu dụng hơn, chẳng hạn như xăng dầu, nhiên