Tiêu đề HSG11-CĐ10-DẦU MỎ VÀ KHAI THÁC DẦU MỎ.pdf ✅

1 CHUYÊN ĐỀ 10: DẦU MỎ VÀ KHAI THÁC DẦU MỎ. Phần I: HỆ THỐNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN VÀ NÂNG CAO A. NGUỒN GỐC DẦU MỎ THÀNH PHẦN VÀ PHÂN LOẠI DẦU MỎ I. NGUỒN GỐC DẦU MỎ Dầu mỏ (petroleum) hay dầu thô (crude oil) là chất lỏng đặc sánh, có màu sâm từ nâu đến đen, nhẹ hơn nƣớc, không tan trong nƣớc và có mùi đặc trƣng. Dầu mỏ và khí tự nhiên được hình thành từ lượng khổng lồ của xác động vật và thực vật từ hàng triệu năm trước, bị nén trong lòng đất và nóng lên do biến đổi địa chất. Trong điều kiện không có không khí và ở nhiệt độ, áp suất thích hợp, xác của động vật và thực vật bị chôn vùi này biến đổi thành dầu và khí tự nhiên, từ đó hình thành nên các mỏ dầu và mỏ khí tự nhiên. Về bản chất, dầu và khí đều là các hydrocarbon nhƣng khác nhau ở chỗ các mỏ khí thiên nhiên chủ yếu chỉ chứa khí, còn mỏ dầu chứa cả dầu lẫn khí. Lúc đầu chỉ có dầu đƣợc sinh ra, các hydrocarbon này có khối lƣợng phân tử rất lớn (chứa 30 - 40 nguyên tử carbon, thậm chí nhiều hơn). Dần dần, một phần dầu chuyển thành khí do quá trình phân cắt các phần tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn (cracking) dƣới tác dụng của nhiệt độ, áp suất và các chất xúc tác. Càng đi sâu vào lòng đất thì nhiệt độ và áp suất càng cao, quá trình cracking càng xảy ra mạnh hơn. Vì vậy, các mỏ dầu càng sâu trong lòng đất càng chứa nhiều khí hơn, các mỏ khí thƣờng có tuổi cao hơn.
2 Giới hạn cuối cùng của sự chuyển hoá dầu thành khí là khí mỏ chì chứa chủ yếu là khí methane (70 - 90%), đó là mỏ khí thiên nhiên. Ngoài khí methane, mỏ khí thiên nhiên còn có các hydrocarbon nhẹ khác (dƣới 20%), CO2, O2, N2 , H2S,... II. THÀNH PHẦN CỦA DẦU MỎ Thông thƣờng, trong dầu thô chứa 79,5% - 87,1% carbon; 11,5% - 14,8% hydrogen; 0,1% - 3,5% sulfur; khoảng 0,1% - 0,5% các nguyên tố nitrogen, oxygen về khối lƣợng. 3. Phân loại dầu mỏ: Dầu mỏ đƣợc phân loại dựa vào các yếu tố: Thành phần hóa học Hàm lƣợng surfur Dựa vào khối lƣợng riêng hoặc Tỉ trọng dầu Dựa vào chỉ số oAPI  Paraffin  Naphthene  Hydrocarbon thơm  Paraffin rắn  Asphaltene  Dầu chua (hàm lƣợng H2S > 3,7 mL/Ldầu) hoặc  Dầu ngọt (hàm lƣợng - Dầu nhẹ ( khối lƣợng riêng nhỏ hơn 870kg.m-3 ) - Dầu trung bình ( khối lƣợng riêng từ 870 đến 920 kg.  Dầu nhẹ ( 15 4 d < 0,83)  Dầu trung bình ( 15 4 d = 0,83 – - Quan hệ giữa oAPI và 15 15 d là o 15 15 141,5 API 131,5 d   - Dầu thô thƣờng có
3 H2S < 3,7 mL/Ldầu) m -3 ) - Dầu nặng ( khối lƣợng riêng từ 920 đến 1000kg.m-3 ) 0,884)  Dầu nặng ( 15 4 d > 0,884) Với 15 4 d là tỉ trọng dầu đo ở 15oC so với nƣớc ở 4 oC. oAPI từ 40 – 10 ( 15 15 d từ 0,825 – 1)  Dầu nhẹ (API > 31,1).  Dầu trung bình (API từ 22,3 đến 31,1).  Dầu nặng (API từ 10 đến 22,3).  Dầu rất nặng (API nhỏ hơn 10). +) Thùng (barrel) là đơn vị đo thể tích của hệ đo lƣờng Anh, hệ đo lƣờng Mỹ, thƣờng đƣợc dùng để đo các chất lỏng nhƣ dầu thô, bia.... Cứ 7 thùng là 1 tấn dầu thô; 1 thùng tƣơng đƣơng với 158,9873 Lít +) Dùng tỉ trọng API có thể tính đƣợc một tấn dùng tƣơng đƣơng bao nhiêu thùng. Số thùng dầu trên 1 tấn = Ví dụ một tấn dầu WTI với API là 39,6 API tƣơng đƣơng: 1 tấn = = 7,6 thùng. B. CHẾ BIẾN DẦU MỎ I. CÁC GIAI ĐOẠN CHẾ BIẾN DẦU MỎ Các giai đoạn chế biến dầu mỏ đƣợc thực hiện trong các nhà máy lọc dầu 1.Tiền xử lí dầu thô Lắng đƣợc sử dụng cho nhũ tƣơng mới, không bền, có khả năng tách lớp dầu và nƣớc do chúng có khối lƣợng riêng khác nhau. Nung nóng làm tăng nhanh quá trình phá nhũ do sự hòa tan của màng bảo vệ nhũ tƣơng vào dầu, giảm độ nhớt và giảm sự chênh lệch khối lƣợng riêng. Lọc tách nƣớc ra khỏi dầu dựa trên tính thấm ƣớt lựa chọn các chất lỏng khác nhau của vật liệu. Lọc đƣợc ứng dụng trong trƣờng hợp khi nhũ tƣơng đã bị phá nhƣng những giọt nƣớc còn giữ ở trạng thái lơ lửng và không lắng xuống đáy. 2. Chƣng cất dầu thô Chƣng cất liên tục để tách các thành phần của dầu thô thành các phần nhỏ (phần cắt) ở các khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Quá trình chƣng cất chia thành hai giai đoạn: + Chƣng cất khí quyển (ở áp suất thƣờng) cung cấp nhiên liệu dầu. + Chƣng cất chân không (ở áp suất thấp từ 10 mmHg – 20 mmHg) do các hydrocarbon bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng o o 350 C 375 C,  cung cấp nhiêu liệu: sáp, dầu nhờn, nhựa đƣờng và cốc.
4 Các phân đoạn dầu mỏ thu đƣợc khi chƣng cất ở áp suất thƣờng Phân đoạn Nhiệt độ sôi ( oC ) Số nguyên tử C Thành phần Ứng dụng Khí < 25 C C 1 4  Alkane khí Nhiên liệu, nguyên liệu tổng hợp Naphtha nhẹ (xăng nhẹ) 25 – 80 C C 5 7  Alkane dễ bay hơi Nhiên liệu cho ô tô, dung môi Naphtha nặng (xăng) 50 – 200 C C 6 11  Alkane, cycloalkane, arene Nhiên liệu, dung môi Paraffin 170 – 270 C C 10 16  Alkane, cycloalkane, arene Nhiên liệu cho máy bay, đun nấu, thắp sáng Dầu diesel 220 – 250 C C 13 21  Chủ yếu alkane Nhiên liệu động cơ diesel Dầu nhiên liệu 250 – 350 C C 20 30  Chủ yếu alkane Dầu thắp dân dụng Dầu nhờn hay dầu nặng 350 – 500 C C 30 50  Chủ yếu alkane Dùng cho động cơ và máy móc ô tô; làm sáp và chất đánh bóng Nhựa đƣờng > 500  C50 Alkane, cycloalkane, arene Rải mặt đƣờng Sơ đồ minh họa chƣng cất phân đoạn dầu mỏ và các sản phẩm ứng dụng 3. Cracking dầu mỏ Cracking là quá trình “bẻ gãy” các hydrocarbon mạch dài thành hydrocarbon mạch ngắn hơn. Hydrocarbon sinh ra có thể cracking tiếp tục, sản phẩm cuối cùng là các hydrocarbon mạch ngắn.