cong nghệ nâng cấp dầu nặng

DẦU NẶNG VÀ

CÁC CÔNG
NGHỆ

NÂNG CẤP
ĐẶT VẤN ĐỀ


Dầunặng

là

gì?


Tạisaophải

nghiên

cứuvề

dầunặng?


Các

công

nghệ

chế

biếndầunặng

?


Mô

hình

nhà

máy

chế

biếndầunặng

?
Dầunặng?
Dầu nặng?
Dầunặng

là

mộtloạidầuthôrấtnhớtvàkhôngthể

lưu

chuyểndễ

dàng.
Đặctínhchungcủanólàtỉ

trọng

cao, tỉ

số

H/C thấp, hàm

lượng

cặn

cacbon, hàm

lượng

asphalten, kim

loạinặng, hàm

lượng

S, N cao
Dầunặng?
Các tính chất của dầu nặng



Hiệusuất

phân

đoạncặnrất

cao, cặn

khí

quyểncóthể

chiếm

trên

70% thể

tích.


Hàm

lượng

thành

phầnnhẹ

rấtthấp


Hàm

lượng

asphalt, asphalten

cao

do trong

thành

phầnchứanhiều

acromatic

đa

vòng

ngưng

tụ.


Hàm

lượng

cốcrất

cao, có

thểđạt

đếntrên30% klđốivớiloạidầucónguồn

gốc

bitumen.


Hiệusuất

phân

đoạnxăng

thấp.


Hiệusuất

phân

đoạn

gasoil

thấp, đặcbiệt

đốivớiloạidầu

thô

có

nguồn

bitumen


Hàm

lượng

các

tạpchấtlưuhuỳnh, nitơ, kim

loạirấtcao.


Độ

nhớtrất

cao, có

thểđếnhàngvạnCstở

nhiệt

độ

100F, gây

khó

khăntrong

quá

trình

vậnchuyển.


Điểmchảy

cao.


Tỉ

trọng

API thấp,
Mộtsố

dầunặng

tiêu

biểu
537.8
o
C
537.8
o
C
(Oil &Gas Journal)
Tính chất dầu Cerro Negro, Venezuela
Tính

chất Giá

trị Tính

chất Giá

trị
Hàm

lượng

cacbon,%kl
85,3
API
8,0
Hàm

lượng

hydro, %kl
9,7
Độ

nhớt,mPa.s

ở

25C
8 x 10
4
-10
5
Hàm

lượng

nitơ,%kl
0,54
Khốilượng

riêng,kg/m

3
(ở

15C)
1,019
Hàm

lượng

oxi,%kl
0,30
Nhiệttổng, MJ/kg
42,8
Hàm

lượng

lưuhuỳnh,%kl
4,04
Điểmchớp

cháy, C
120
Hàm

lượng

tro,%kl
0,12
Điểmchảy, C

38
Hàm

lượng

natri, ppm
40
Hàm

lượng

hợpchất

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 Giá

trị Tính

chất Giá

trị

o
API 9 Phân

đoạnLPG, %V 0,0
Hàm

lượng

Nitơ,%kl 4,9
Phân

đoạn

naphtha,
%V
1,5
Hàm

lượng

lưuhuỳnh,%kl 0,5 Phân

đoạnJet, %V 1,7
Hàm

lượng

kim

loại, ppm 280

Phân

đoạn

Diesel,
%V
13,9
Độ

nhớt, m
2
/s x 10
6
(40C)
7000 Phân

đoạn

VGO, %V 31,9
Phân

đoạncặn, %V 50,8
Tính chất dầu bitumen Athabasca, Canada
Trữ

lượng

và

tiềmnăng

củadầunặng
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

cấpdầunặng
Vận

chuyểndầunặng


Gia

nhiệt: cổđiển, dầu

thô

không

cần

phân

tách

dung môi, khó

khăn

trong

thiết

kếđường

ống

(công

suất, bơm, nhiệtlượng, ăn

mòn,…), thay

đổicấutrúckeolàm

xấu

đitínhchấtcủadầu

thô, tiêu

thụ

nhiều

nhiên

liệu hạnchế

sử

dụng


Pha loãng: sử

dụng

rộng

rãi, pha

loãng

dầubằng

các

HC khác

có

độ

nhớtnhỏ

hơnnhư

condensate, naphtha, kerosene, hay dầu

thô

nhẹ

(25-50%). Vì

độ

nhớt

củadầu

sau

pha

loãng

tỉ

lệ

theo

hàm

mũ

vớilượng

chất

pha

loãng

nên

rấthiệuquả


Tạonhũ

tương

vớinước: phân

tán

các

giọtdầu

thô

nặng

trong

nước

(30%) với

sự

có

mặtcủachấthoạt

động

bề

mặt

(500-2000ppm) để

hệ

nhũ

tương

này

ổn

định

hơn, có

độ

nhớtthấphơn, đượcsử

dụng

chủ

yếu

làm

nhiên

liệu

cho

các

nhà

máy

nhiệt

điệnvànhiều

ứng

dụng

khác

thay

cho

than đá.


Nâng

cấpsơ

bộ: thường

kếthợpvới

pha

loãng

để

giảm

độ

nhớttrước

khi

chuyển

đếnnhàmáynângcấp

để

loạibỏ

bớt

thành

phầnnặng

và

tạpchất, do đó

độ

nhớt

củadầunặng

giảm

đi


Tạodòngchảytâmống

CAF: Tạomàngnước

bao

quanh

dầu

trong

đường

ống,
vai

trò

như

chất

bôi

trơn, ma sát

giữadầuvới

thành

ống

lúc

này

trở

thành

ma sát

giữadầuvớinước, áp

suấtbơmsẽ

tương

đương

vớiápsuấtvận

chuyểnnước

trong

đường

ống. Tỷ

lệ

nướcthường

vào

khoảng

10-30%, vậntốc

dòng

chảythích

hợp

để

ổn

định

 dùng

chưa

nhiều, còn

mang

tính

thử

nghiệm
NÂNG CẤP DẦU NẶNG?

(upgrading heavy oil)


Là

quá

trình

biến đổitừ

bitumen

hay

dầunặng

thành

dầuthô

tổng

hợp

(synthetic

crude

oil) hay

còn

gọilàdầunângcấp

 tăng

tỉ

lệ

H/C, tách

loạilưuhuỳnh, nitơ

và

kim

loại,


Cảithiện độ

nhớtcủadầu

thô

giúp

cho

quá

trình

vận

chuyển được

dễ

dàng.


Loạibỏ

mộtphầntạpchấtvàcặn để

đáp

ứng

chất lượng

củadầuthô

thị trường.


Thông thường

dầunặng

sau khi được

khai

thác

sẽ được

pha

loãng

bằng

dung

môi

nhẹ

và đượcvận

chuyển đến

nhà

máy

nâng

cấp đặtgầnnơi

khai

thác

Example Coal
EHOor

Ar.Heavy

Vac.resid
Usual
crudes
Naphtha Diesel Methane
H/C (atom.) 0.4 –

0.8 1.5 Around 2 2.3 1.9 4
Hydrogen wt% 11.1 Around 14 16 13.6 25
NÂNG CẤP DẦU NẶNG?

(upgrading heavy oil)


Mức

độ

nâng

cấp


Nâng

cấpmộtphần: dầu8-9

o
API sẽđượcnângcấpthành

dầu

14-22
o
API  dầunângcấpcóchấtlượng

trung

bình

và

thấp.


Nâng

cấptối

đa: dầu8-9
o
API sẽđượcnângcấp

thành

dầu>26
o

API  dầunângcấpcóchấtlượng

cao.


Công

nghệ

nâng

cấp


Loạibỏ

cacbon


Bổ

sung hydro
Ngu
Ngu
ồ
ồ
n
n
: PDVSA
: PDVSA

Sơ
Sơ

đ
đ
ồ
ồ

c
c
á
á
c
c

m
m
ứ
ứ
c
c

đ
đ
ộ
ộ

nâng
nâng

c
c
ấ
ấ
p
p

d
d
ầ
ầ
u
u

n
n
ặ
ặ
ng
ng
Công

nghệ

nâng

cấp


Công

nghệ

loại

cacbon

(carbon rejection): cracking nhiệt, cracking xúc

tác, tách

asphalt bằng

dung môi

(solvent deasphalting).


Ưu

điểm: có

thể

xử

lý

đượcdầu

thô

có

hàm

lượng

tạpchất

cao

(cracking
nhiệt, tách

asphalt bằng

dung môi).


Nhược

điểm: sảnxuấtcácsảnphNmcóchấtlượng

thấp, đặcbiệt

đốivới

các

quá

trình

cracking nhiệttạosảnphNm

không

ổn

định, hiệusuấtsảnphNm

lỏng

thấp.


Công

nghệ

thêm

hydro (hydrogen addition): gồm

các

công

nghệ

hydrocracking, hydrotreating.


Ưu

điểm: sảnphẩmcóchấtlượng

cao, ổn

định, hiệusuấtdầu

nâng

cấp

cao.


Nhược

điểm: độ

linh

hoạt

kém, với

nguyên

liệudầunặng

có

tỉ

trọng

cao,
hàm

lượng

tạpchất

nhiều

thì

dễ

gây

ngộđộcxúctác.


Để

thu

đượchiệusuấtdầunângcấp

cao, chấtlượng

dầunângcấptốt,
thường

phảikếthợpcả

2 quá

trình

trên

(nâng

cấptoànphần).
Mô

hình

hệ

thống

nâng

cấpdầunặng

Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Venezula
Dự

án

Cerro Negro
Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Venezula
Dự

án

Sincor
Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Venezula
Dự

án

Petrolera

Ameriven/Hamaca
Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Venezula
Dự

án

Petrozueta
Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Canada
Dự

án

Husky Oil Lloydminster
Một số

dự

án nâng cấp dầu nặng ở

Canada
Dự

án

Heartland