Bài giảng Vận chuyển dầu nặng - Dương Thành Trung

Vận Chuyển Dầu Nặng GVHD: Thầy Dương Thành Trung HVTH: Quách Mộng Huyền Nguyễn Đình Phúc Vũ Mão Nội Dung  I. Tính Chất Dầu Nặng Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Vận Chuyển.  II. Vận Chuyển Dầu Nặng  II.1. Vận chuyển bằng đường giao thông  II.2. Vận chuyển bằng đường ống II.2.1 Phương pháp gia nhiệt II.2.2 Phương pháp nhũ tương II.2.3 Phương pháp pha loãng II.2.4 Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống II.2.5 Phương pháp dùng hơi nước áp lực cao I.Tính Chất của dầu nặng Theo American Petroleum Institute 1/11/2013 4 Tính chất của dầu nặng 1. Độ nhớt  Độ nhớt biểu thị khả năng lưu chuyển của dầu. Dầu nặng có độ nhớt cao ( có thể lên đến hang vạn cSt o 1000F) nên rất khó lưu chuyển ở điều kiện thông thường như dầu truyền thống.  Độ nhớt của dầu nặng thay đổi nhiều theo nhiệt độ. 1/11/2013 5 Tính chất của dầu nặng 1. Tỷ trọng (0API) Loại dầu có độ API càng nhỏ thì khối lượng riêng càng lớn và gây khó khăn cho quá trình vận chuyển. II. Vận Chuyển Dầu Nặng Vận chuyển bằng đường giao thông Phương tiện vận chuyển Ưu Điểm Nhược Điểm Vận chuyển bằng tàu thủy Khối lượng vận chuyển lớn Linh động Hiệu quả cao Được ứng dụng rộng rãi Gây ô nhiễm môi trường Không an toàn (do cướp biển, bão –) Vận chuyển bằng xe tải Tính linh động cao Thời gian nhanh Chi phí cao Ô nhiễm môi trường Khối lượng vận chuyển ít Phạm vi vận chuyển hẹp Vận chuyển bằng tàu hỏa Chi phí khá thấp Vận chuyển nhanh Khối lượng dầu được vận chuyển lớn Tính linh động thấp Ô nhiễm Vận Chuyển Dầu Nặng Bằng Đường ống. Ưu điểm: o có thể vận chuyển được khối lượng lớn dầu với thấp thời gian nhanh o ít gây ô nhiểm môi trường hơn phương pháp vận chuyển bằng các phương tiện giao thông  Nhược Điểm: o Chi phí đầu tư cao o khả năng linh động của các hệ thống đường ống rất ít và phạm vi hoạt động thường không cao Vận Chuyển Dầu Nặng • Dầu nặng có độ nhớt rất cao nên rất khó khăn cho việc vận chuyển. Để thuận tiện cho việc vận chuyển người ta thường sử dụng các phương pháp sau: oPhương pháp gia nhiệt oPhương pháp tạo hệ nhũ tương dầu – nước oPhương pháp pha loãng dầu nặng với dung môi oKỹ thuật tạo dòng chảy tâm ống o Kỹ thuật sử dụng dòng hơi nước áp lực cao Phương Pháp Gia Nhiệt  Nguyên tắc: Hinh : Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ của bitumen Athabasca, Canada (8,60API) Phương Pháp Gia Nhiệt Kỹ thuật : Phương Pháp Gia Nhiệt Ưu Điểm: • Dầu thô khi đưa đến nhà máy lọc dầu có thể được sử dụng ngay mà không cần qua các khâu xử lý nhằm hoàn nguyên tính chất của dầu như các phương pháp khác.  Nhược Điểm: • Chí phí đầu tư thiết kế lớn • Chi phí vận hành lớn • Dễ bị ăn mòn • Khó vệ sinh , sữa chửa Phương pháp nhũ tương Nguyên tắc: Hình : Độ nhớt của dầu thô và hỗn hợp sau khi được xử lí Phương pháp nhũ tương  Hình 2-2. Độ nhớt hệ nhũ tương dầu/nước theo ứng suất cắt Phương pháp nhũ tương  Một số tính chất của hệ nhũ tương dầu-nước:  Độ nhớt của hệ nhũ tương dầu – nước ít chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn dầu nặng thông thường  Độ bền của hệ nhũ tương phụ thuộc vào nhiều thông số, một trong những yếu tố chính là: thành phần dầu, độ muối và độ pH của nước, tỉ lệ dầu/nước, kích thước và độ phân tán của các giọt nhũ, nhiệt độ, loại chất hoạt động bề mặt và nồng độ của chúng, năng lượng pha trộn  Sự phân bố kích thước của các giọt nhũ tương phụ thuộc vào nhiều thông số khác, bao gồm: loại chất hoạt động bề mặt và nồng độ của chúng, độ pH của môi trường, sức căng bề mặt, năng lượng pha trộn, độ ion hóa, nhiệt độ, tính chất hóa học của chất hoạt động bề mặt có sẵn trong thành phần của dầu, áp suất Phương pháp nhũ tương Kỹ thuật: Phương pháp nhũ tương Kỹ thuật phân tách dầu-nước: phương pháp thường được dùng Gia nhiệt hệ nhũ với vôi tôi để tách kiềm Dùng nhựa trao đổi ion Dử dụng bọt khí CO2 để trung hòa dung dịch kiềm hydroxit Phương pháp nhũ tương Ưu Điểm: o Phương pháp hình thành hệ nhũ tương dầu trong nước rất hiệu quả trong việc giảm độ nhớt của dầu mà không cần tiêu tốn nhiều năng lượng như phương pháp gia nhiệt. o Có thể áp dụng phương pháp này cho nhiều loại dầu khác nhau.  Nhược Điểm: o Sau khi tạo ra hệ nhũ tương cho quá trình vận chuyển, ta phải tiến hành khử hệ nhũ để hoàn nguyên tính chất của dầu thô ban đầu Phương Pháp Pha Loãng  Phương pháp pha loãng nhằm giảm độ nhớt và tỉ trọng của dầu nặng bằng cách sử dụng dung môi là các hydrocacbon nhẹ. Condensate Dầu thô nhẹ Naphtha  Condensate: Nguồn condesate hạn chế và tùy thuộc vào nguồn khí thiên nhiên Sản phẩm condensate không hiệu quả trong việc pha loãng asphaltene Phương Pháp Pha Loãng  Dầu thô nhẹ : (35-42 0API) Hiệu quả trong việc giảm độ nhớt của dầu thô nhẹ không bằng condensate. Việc sử dụng dầu thô nhẹ cũng gặp phải nhược điểm bị giới hạn nguồn nguyên liệu. Tính tương thích của dầu thô nhẹ với asphaltene không cao. Phương Pháp Pha Loãng Phương pháp pha loãng  Naphtha: Độ API của naphtha cao nên hiệu quả trong việc pha loãng. Naphtha tương thích với tương đối tốt asphaltene. Naphtha có thể dễ dàng tái sử dụng. Phương pháp pha loãng Sự phụ thuộc của độ nhớt hỗn hợp sau pha loãng vào độ API của chất pha loãng và tỉ lệ pha loãng. Phương pháp pha loãng  Việc sử dụng một số dung môi hữu cơ khác đã và đang được một số nhà khoa học nghiên cứu, thí nghiệm như: MTBE, TAME  Rượu (Alcohol), đặc biệt là pentanol, có hiệu quả cao bằng 2 lần kerozen trong việc giảm độ nhớt của dầu nặng. Phương pháp pha loãng Dầu nặng Dung môi Pha Trộn Vận chuyển Tách dung môi Nhà máy lọc dầu Hoàn lưu dung môi Sơ đồ quy trình Phương pháp pha loãng  Ưu điểm: Không làm thay đổi tính chất dầu thô nhiều. Có thể sử dụng cho nhà máy lọc dầu mà không cần tách dung môi.  Nhược điểm: Thể tích dầu thô sẽ tăng lên đáng kể. Chi phí đầu tư có thể sẽ cao. Phương pháp tạo dòng chảy tâm ống(CAF)  Phương pháp dòng chảy tâm ống: Core Annular Flow (CAF).  Phương pháp vận chuyển dầu nặng dựa trên nguyên tắc giảm ma sát của dòng chảy giữa dầu nặng và thành ống bằng cách cho nó lướt trên một lớp đệm.  Phương pháp này có thể khắc phục một số nhược điểm của các phương pháp trước. Phương pháp CAF  CAF là dòng chảy của hai lớp lưu chất không tan lẫn vào nhau trong một đường ống; trong đó, lưu chất có độ nhớt cao sẽ tập trung ở phần tâm ống, lưu chất có độ nhớt thấp sẽ bao bọc xung quanh lưu chất có độ nhớt cao.  CAF có tác dụng giảm ma sát dòng chảy của dầu nặng bằng cách tao ra một lớp đệm nước xung quanh nó. Hay nói cách khác, ma sát giữa dầu và thành ống được thay bằng ma sát giữa nước và thành ống. Trong dòng chảy lúc này có các loại ma sát, bao gồm: ma sát giữa các lớp dầu, giữa các lớp nước, giữa lớp dầu và nước, và ma sát giữa nước với thành ống. Phương pháp CAF Bộ phận tạo dòng chảy tâm ống 1 : đường ống vận chuyển 2 : ống dẫn nước 3 : ống hình côn 4 : ống trung tâm 5 : bơm cung cấp dầu 7 : bơm cung cấp nước 6 : rãnh giữa giữa ống trung tâm và ống dẫn nước Phương pháp CAF Hệ thống tách dầu và nước tại các trạm bơm Phương pháp CAF Bộ phận tách và cung cấp nước Phương pháp CAF  Ưu điểm: Tính chất của dầu không bị thay đổi nhiều so với phương pháp gia nhiệt và nhũ tương hóa. Không cần bố trí thêm các đường ống phụ bên cạnh đường ống chính.  Nhược điểm: Khó vận hành, nhất là lúc khởi động hệ thống. Người vận hành phải có kinh nghiệm. Phương pháp dùng hơi nước áp lực cao ( dùng bơm phun)  Phương pháp sử dụng dòng hơi nước áp lực cao để gia nhiệt cho dầu thô.  Dòng hơi nước được phun với áp lực lớn vào dầu nặng. => Quá trình trao đổi nhiệt đạt hiểu quả cao hơn ! Phương pháp dùng bơm phun Máy bơm phun Phương pháp dùng bơm phun Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều máy bơm phun Phương pháp dùng bơm phun  Ưu điểm: Hiệu quả khá cao  Nhược điểm: Rất khó khởi động lại. Chi phí đầu tư khá cao. Kết Luận  Mỗi phương pháp vận chuyển đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Hiệu quả của quá trình vận chuyển tùy thuộc vào từng điều kiện cụ thể và đặc điểm của từng phương pháp.  Việc cải thiện các phương pháp vận chuyển hiện có và tìm ra những phương pháp vận chuyển mới hiệu quả hơn là cần thiết để giảm thiểu chi phí cũng như tác hại đối với môi trường. Kết Thúc Bài Báo Cáo! Cảm ơn sự chú ý của thầy và các bạn!