hệ thống biến đổi vận chuyển dầu khí

Phần 1: Hệ thống biến đổi dầu khí Hệ thống biến đổi dầu 1.1 Dầu thô sau khai thác đưa vào nhà máy lọc dầu để chế biến Sơ đồ công nghệ nhà máy lọc dầu theo hai khuynh hướng: • Sản xuất loại nhiên liệu phục vụ cho phương tiện giao thông (LPG, nhiên liệu phản lực, xăng, dầu Diesel dầu đốt lị) • Sản xuất nguyên liệu phục vụ cho hóa dầu (propylene, BTX) xây dựng kèm theo phân xưởng hóa dầu như: propylene, sơ sợi tổng hợp (PET), LAB… Sơ đồ hệ thống bến đổi dầu 1.1.1 a Tổng quan nhà máy lọc dầu Mục đích nhà máy lọc dầu b c Nhiệm vụ nhà máy • Tiếp nhận vận chuyển dầu thô: cầu cảng đường ống • Chế biến dầu thơ: thực q trình chế biến dầu thơ thành sản phẩm dầu mỏ hay chất • Kiểm tra chất lượng: nhằm đảm bảo sản phẩm tạo thành Các trình chế biến nhà máy lọc dầu • Q trình phân tách: tạo phân đoạn sở đáp ứng mục đích sử dụng cho q trình chế biến • Q trình chuyển hóa: nhằm tạo ta phân tử có tính chất phù hợp với sản phẩm sử dụng (ankyl hóa, isomer hóa, reforming, cracking…) • Q trình xử lí: loại bỏ tạp chất, đảm bảo chất lượng sản phẩm • Các trình bảo vệ mơi trường: nhằm đảm bảo mơi trường làm việc môi trường xung quanh nhà máy(các trình xử lí chất thải, khí chua …) 1.1.2 Các q trình biến đổi dầu thơ thành sản phẩm nhiên liệu Trong cơng nghệ chế biến dầu khí, người ta thường chia hai khối trình chế biến chính: Các q trình chế biến vật lí: áp dụng phương pháp phân chia vật lí chưng cất, hấp phụ, hịa tan dung mơi hay kết tinh • Các q trình chế biến hóa học: q trình làm thay đổi hợp chất có dầu thành cấu tử mong muốn nhờ áp dụng điều kiện biến đổi hóa học nhiệt độ, áp suất, tác nhân phản ứng hay tác dụng chất xúc tác Q trình chưng cất • Là q trình vật lí phân chia dầu thơ thành phần gọi phân đoạn, thực biện pháp nhằm tách phần dầu theo nhiệt độ sôi dầu • Các thành phần q trình chưng cất gồm: khí hidrocacbon, phân đoạn xăng, phân đoạn kerosene, phân đoạn diesel, phân đoạn mazut, phân đoạn dầu nhờn, phân đoạn gudron Q trình cracking xúc tác • Là q trình để sản xuất xăng có trị số octan cao • Thường tiến hành nhiệt độ 470-550ºC, áp suất vùng lắng lị phản ứng 0,27 MPa, tốc độ khơng gian chuyển ngun liệu tùy theo dây chuyền cơng nghệ, từ đến 120 m3/m3.h Chất xúc tác thường dùng zeolit mang tính axit • Sản phẩm trình hỗn hợp phức tạp hidrocacbon loại khác nhau, chủ yếu hidrocacbon có số cacbon tư trở lên, với cấu trúc nhánh Quá trình refoming • Là số q trình quan trọng cơng nghiệp chế biến dầu Vai trị q trình khơng ngừng tăng lên nhu cầu ngày cao xăng chất lượng cao ngun liệu cho q trình tổng hợp hóa dầu ngày nhiều • Thường dùng nguyên liệu phân đoạn xăng có số octan thấp, khơng đủ tiêu chuẩn nhiên liệu xăng cho động xăng Đó q trình chưng cất trực tiếp từ dầu thơ, hay từ phân đoạn xăng trình cracking nhiệt, cốc hóa hay vibreaking Q trình dùng chất xúc tác đa năng: chức hydro-dehydro hóa kim loại đảm nhiệm (chủ yếu Pt), mang chất mang axit • a b c d e 1.2 Các trình làm dầu mỏ • Mục đích: loại chất gây hại cho sức khỏe người môi trường Việc loại bỏ tạp chất khỏi sản phẩm dầu khí cịn có ý nghĩa kinh tế chung cho xã hội, số tạp chất làm giảm tuổi thọ thiết bị sử dụng tạo chất ăn mòn q trình cháy • Trong cơng nghiệp, hai phupwng pháp thường sử dụng xử lí hydro hóa hóa Các q trình sản xuất cấu tử xăng có trị số octan cao • Q trình ankyl hóa: nhằm chế biến olefin nhẹ isobutan thành phân tử xăng có giá trị cao • Q trình isome hóa: dùng để nâng cao trị số octan phân đoạn pentan-hexan phần xăng sơi đến 70ºC Hệ thống biến đổi khí Mục đích: Phân tích khí thiên nhiên thàng cấu tử riêng lẻ đơn giản      C1 C2 C2+ C3 C3+ C4 C3 & c4 C5+ Ứng dụng: nhiên liệu nguyên liệu cho cơng nghệ hóa dầu hóa chất Các phương pháp biến đổi khí:      Hấp thụ: Hấp phụ Nén Ngưng tụ nhiệt độ thấp Chưng cất nhiệt độ thấp 1.2.1 Phương pháp ngưng tụ Khái niệm: Ngưng tụ khí q trình làm lạnh đẳng áp đến nhiệt độ xuất pha lỏng Các hodrocacbon có nhiệt độ ngưng tụ cao bị hóa lỏng trước hidrocacbon có nhiệt độ hóa lỏng thấp Quá trình ngưng tụ hidrocacbon thực cách tăng áp suất giữ nguyên nhiệt độ giảm nhiệt độ giữ nguyên áp suất - Quá trình đẳng nhiệt: mức ngưng tụ tăng độ chọn lọc ngưng tụ giảm q trình hịa tan hidrocacbon nhẹ phần ngưng tụ lỏng Quá trình đẳng áp: mức ngưng tụ tăng phân tách hidrocacbon nặng - nhẹ tang theo, dó độ chọn lọc ngưng tụ cao Có thể kết hợp trình nén đẳng nhiệt làm lạnh đẳng áp trình ngưng tụ Ở nhiệt độ thấp áp suất cao, tốc độ ngưng tụ giảm 1.2.2 Phương pháp hấp thụ: Khái niệm: Hấp thụ q trình xảy có chênh lệch nồng dộ dẫn đến khuếch tán phân tử vật chất từ pha sang pha khác đạt cân dịng khí dịng lỏng Động lực trình khuếch tán chênh lệch áp suất riêng phần nguyên tố pha khí pha lỏng Chất hấp thụ: phân đoạn karosen với pphaan tử lượng 120-240 Nhiệt độ hấp thụ: 40-45 Áp suất hấp thụ: Metanol => Olêfin (êtylen, propylen) => Nhiều sản phẩm hóa học khác • Cơng nghệ hóa dầu phổ biến cơng nghệ tổng hợp polymer nhiều chất nhóm chất giống kết hợp lại thành chất dài tạo nên loại chất dẻo, nhựa, cao su, xơ sợi • Một loại cơng nghệ phổ biến khác công nghệ tổng hợp methanol ammoniac từ khí tổng hợp Từ Metanol, qua loạt trình chuyển hóa, sản xuất loại olefin, dẫn xuất dịng sản phẩm oxo Từ Ammoniac sản xuất phân đạm, axit ni tơ ric, thuốc nổ sản phẩm hóa dầu có gốc amine Ngồi cịn nhiều cơng nghệ sử dụng xúc tác biến hóa nguyên liệu hóa dầu với với chất khác để tạo sản phẩm hóa dầu đa dạng Phần 2: Vận chuyển dầu khí Tổng quan vận chuyển dầu khí 1.1 Vận chuyển dầu khí khâu quan trọng khơng phần khai thác chế biến chi phí vận chuyển thường chiếm 15 đến 20% giá thành Do tính chất dầu khí nên việc vận chuyển khó khăn Các phương pháp vận chuyển: - Vận chuyển phương tiện giao thông Vận chuyển đường ống 1.1.1 Vận chuyển phương tiện giao thông Phương tiện vận chuyển Vận chuyển tàu thủy Vận chuyển xe tải Vận chuyển tàu hỏa 1.1.2 Ưu điểm Khối lượng vận chuyển lớn Linh động, hiệu cao ứng dụng rộng rãi Tính linh động cao Thời gian nhanh Chi phí thấp Vận chuyển nhanh Khối lượng dầu vận chuyển lớn Nhược điểm Gây ô nhiễm mơi trường Khơng an tồn( cướp biển, bão…) Chi phí cao Ơ nhiễm mơi trường Khối lượng vận chuyển Phạm vi vận chuyển hẹp Tính linh động thấp Ơ nhiễm Vận chuyển đường ống Ngày lĩnh vực vận chuyển dầu khí giới theo chiều hướng khác dựa tiến khoa học kĩ thuật Đó việc xây dựng ống đường kính cỡ lớn (1220, 1420, 1620, …) Hiện Vũng Tàu (Việt Nam) có hai đường ống dẫn khí qua, gồm đường ống Nam Cơn Sơn Bạch Hổ Trong đó, Nam Cơn Sơn hệ thống dẫn khí pha dài giới với chiều dài 361 km biển 37km đất liền, Cịn đường ống Bạch Hổ có chiều dài 153 km biển 40 km đất liền  Ưu điểm Vận chuyển đường ống ngày sử dụng nhiều xây dựng đường ống vận chuyển từ nơi khai thác đến nơi tiêu thụ có ưu điểm sau: 10 -Đường ống đặt theo hướng tùy ý, thường đường ngắn hai điểm -Có thể vận chuyển khối lượng lớn dầu sản phẩm Thực tế khí phương pháp để vận chuyển, với khí hóa lỏng vận chuyển đường ống hiệu kinh tế -Hoạt động liên tục ổn định, bảo đảm cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng -Hạn chế tối thiểu mát q trình hoạt động -Có thể tiến hành tự động hóa q trình vận chuyển cao phương pháp khác Người ta tính tốn giá thành vận chuyển đường ống vận chuyển đường thủy 1,5 đường sắt  Nhược điểm Tuy nhiên vận chuyển đường ống gặp khó khăn như: chi phí đầu tư lớn, địi hỏi trình độ cơng nghệ kĩ thuật cao, qui trình vận hành tuân theo nguyên tắc ngặt nghèo để đảm bảo an toàn tránh mát tổn thất trình vận chuyển Do vậy, lựa chọn phương án tối ưu tốn vận chuyển dầu khí đường ống vấn đề mà chuyên gia cần có lời giải thích đích đáng Thi cơng lắp đặt đường ống dẫn dầu biển đòi hỏi vốn đầu tư lớn: vùng vinh Mexico, vùng ven biển thuộc bang Texas (Mỹ) đường ống vận chuyển có đường kính 500mm, dài 147 km chi phí lên tới 50 triệu USD (1982), tức khoảng 340000 USD/km  Thành phần cơng trình đường ống: Thành phần chủ yếu cơng trình đường ống vận chuyển dầu sản phẩm dầu bao gồm: cơng trình đường ống cơng trình phụ trợ 11 - Cơng trình đường ống: + Đường ống chính, đường ống nhánh, trạm bơm tuyến + Các khối đỡ khối gia tải ống + Các van chặn, van xả nước, xả khí thiết bị chống ngưng tụ + Các đoạn vượt qua chướng ngại vật thiên nhiên nhân tạo + Các cơng trình chống trượt, sạt lở, xói mịn lún - Các cơng trình phụ trợ: + Các trạm gác tuyến, trạm bảo vệ điện hóa + Đường dây trạm thông tin lien lạc + Đường giao thông cho việc vận hành tuyến ống +Đường dây trạm biến điện, trạm phát điện cung cấp điện cho thiết bị điều khiển trạm bơm thiết bị điện hóa Vận chuyển dầu 2.2 Việc vận chuyển dầu mỏ thực theo đường thủy, đường đường ống Việc vận chuyển theo đường ống với chi phí đâu tư ban đầu lớn, qui mơ chun chở lớn tốn vận chuyển đường ống có hiệu Phương tiện vận tải thường loại tàu khác Tàu có trọng tải lớn thường có giá thành đơn vị sản phẩm giảm Trong vận chuyển dầu, dầu nặng có độ nhớt cao gây khó khăn cho vận chuyển Do cần phương pháp làm giảm độ nhớt dầu: - Phương pháp gia nhiệt Phương pháp tạo hệ nhũ tương dầu-nhớt Phương pháp pha loãng dầu nặng với dung mơi Kỹ thuật tạo dịng chảy với tâm ống Kỹ thuật tạo dòng nước chất lượng cao 12 2.3 Vận chuyển khí đốt Hai phương thức vận chuyển khí vận chuyển đường ống khí đốt thơng thường vận chuyển khí hóa lỏng Phương thức vận chuyển khí đường ống bao gồm vận chuyển khí đường ống ngầm biển vận chuyển khí đường ống đất liền, địi hỏi cơng nghệ cao kĩ thuật vận chuyển kĩ thuật yêu cầu cao vật liệu làm đường ống: chịu áp suất lớn, ăn mòn, đầu tư ban đầu lớn Phương thức vận chuyển khí hóa lỏng hóa lỏng khí để vận chuyển dạng sản phẩm dầu Như vậy, công nghệ chi phí hóa lỏng khí tốn Vì vậy, dù vận chyển theo phương thức chi phí lớn, vận chuyển đơn vị lượng khí đốt có chi phí đắt gấp bốn lần so với dầu mỏ Hai phương thức vận chuyển nêu không phương án vượt trội hoàn toàn Sự lựa chọn phương án vận chuyển phụ thuộc vào độ dài quãng đường vận chuyển chi phí để vận chuyển đơn vị Thơng thường với quãng đường từ nơi khai thác tới hộ tiêu thụ 4200 km phương án vận chuyển lựa chọn đường ống đất liền, lựa chọn tương tự với quãng đường ngắn (