Đang tải... (xem toàn văn)
Cốc dầu mỏ được phân loại thành 2 nhóm chính: Green Petroleum Coke: Sponge Coke, Shot Coke, Needle Coke, Fluid Coke, Flexicoke Calcined Coke Các công nghệ cốc hóa: Coke hóa chậm (Delayed Coking) Coke hóa tầng sôi (Fluid Coking) Coke hóa linh động (Flexicoking) Những yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng cốc: Lượng dầu thô nguyên liệu vào nhà máy lọc dầu; Chất lượng của dầu thô nguyên liệu, dầu thô ngày càng nặng hơn đòi hỏi công nghệ xử lý sâu hơn; Xu hướng sản xuất các nhiên liệu vận tải (trong đó điển hình là sản phẩm xăng).
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ BÁO CÁO MÔN HỌC PETROLEUM COKE GVHD: Th.S DƯƠNG THÀNH TRUNG HVTH: PHÙNG THỊ CẨM VÂN HOÀNG MẠNH HÙNG DƯƠNG KIM NGÂN TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 04/2011 MỤC LỤC I. TỔNG QUAN VỀ CỐC DẦU MỎ I.1. Giới thiệu về Cốc dầu mỏ Cốc dầu mỏ là sản phẩm dạng xốp, vô định hình của carbon, có màu đen, được sản xuất như là một sản phẩm phụ của quá trình nâng cầu dầu nặng thành các sản phẩm nhẹ hơn và có giá trị cao hơn. Có nhiều dạng Cốc khác nhau, và được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cung cấp nhiệt lượng, hoặc sử dụng như nguồn carbon cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau. Cốc dầu mỏ được phân loại thành hai loại chính bao gồm: Green Petroleum Coke: Sponge Coke, Shot Coke, Needle Coke, Fluid Coke, Flexicoke Calcined Coke Các công nghệ cốc hóa để sản xuất cốc dầu mỏ bao gồm: Cốc hóa chậm (Delayed Coking) Cốc hóa tầng sôi (Fluid Coking) Cốc hóa linh động (Flexicoking) I.2. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ trên thế giới Sản lượng Cốc dầu mỏ bị chi phối chủ yếu bởi 3 ngành công nghiệp chính là công nghiệp dầu mỏ, công nghệp thép và công nghiệp nhôm. Các ngành công nghiệp thép và nhôm đòi hỏi cốc có độ tinh khiết cao và công nghiệp sản xuất điện đòi hỏi cốc có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Tuy nhiên, ngành công nghiệp dầu mỏ lại xem quá trình sản xuất Cốc là quá trình để xử lý các chất thải của nguyên liệu do đó cốc chứa nhiều tạp chất và hàm lượng S cao hơn. Các loại Sponge coke và Shot coke có độ tinh khiết thấp và được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu, và chiếm khoảng ¾ sản lượng cốc dầu mỏ toàn thế giới. Cốc dầu mỏ là một sản phẩm phụ của ngành công nghiệp lọc dầu, những yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng cốc sản xuất bao gồm: Lượng dầu thô nguyên liệu vào nhà máy lọc dầu; Chất lượng của dầu thô nguyên liệu, dầu thô ngày càng nặng hơn đòi hỏi công nghệ xử lý sâu hơn; Xu hướng sản xuất các nhiên liệu vận tải (trong đó điển hình là sản phẩm xăng). Sản lượng Cốc dầu mỏ trên toàn thế giới dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong tương lai vì một số nguyên nhân chính như: Nhu cầu xăng và các loại nhiên liệu vận tải khác tăng; Chất lượng dầu thô nguyên liệu giảm (tỷ trọng cao, hàm lượng lưu huỳnh cao); Các yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường, quy định đối với các loại nhiên liệu phải sạch hơn. I.2.1. Sản lượng dầu thô Mức sản lượng cốc dầu mỏ phụ thuộc vào sản lượng dầu thô sản xuất trên thế giới. Sản lượng sản xuất dầu thô trên thế giới có xu hướng tăng liên tục và đạt khoảng gần 3,9 tỷ tấn năm 2006. (Hình I.1). Nhiên liệu dầu mỏ và nhiên liệu hóa thạch khác dự kiến vẫn thống trị ngành công nghiệp năng lượng toàn cầu trong nhiều thập kỷ tới. Hình I.1: Sản lượng dầu thô trên toàn thế giới giai đoạn 1990-2005 (triệu tấn) Trường hợp của các nước OECD, sản lượng dầu thô chế biến đạt đỉnh năm 1997, sau đó giảm xuống thì sản lượng cốc dầu mỏ vẫn tiếp tục tăng (Hình I.2). Hình I.2: Sản lượng chế biến dầu thô và sản lượng cốc sản xuất ở OECD giai đoạn 1990-2005 (triệu tấn) I.2.2. Nhu cầu xăng Nhu cầu xăng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến sản lượng dầu thô, và do đó ảnh hưởng đến sản lượng cốc dầu mỏ. Nhu cầu tiêu thị xăng trên thế giới đạt 20,4 Mbpd năm 2003 và sẽ tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Ở Mỹ, nhu cầu tiêu thụ xăng chiểm khoảng 45% tổng nhu cầu xăng dầu. Trong những năm gần đay, các công ty lọc dầu phải tăng tiền đầu tư để sản xuất các loại nhiên liệu xăng sạch hơn như có áp suất hơi thấp, hàm lượng S và olefin thấp nhằm đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn về phát thải. Bên cạnh đó, nguồn dầu thô lại có chất lượng kém hơn (Hình I.3), nghĩa làm hàm lượng S trong dầu thô nguyên liệu cao hơn. Chính hai nguyên nhân này làm cho chất lượng cốc dầu mỏ giảm đi vì hàm lượng S chủ yếu tập trung vào phân đoạn cốc, làm giảm giá trị của cốc. Các loại cốc giá trị thấp này chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu, không thích hợp sử dụng sản xuất điện cực. I.2.3. Chất lượng dầu thô nguyên liệu Hàm lượng tạp chất như lưu huỳnh, vanadium trong các dầu thô khác nhau thì khác nhau. Nhưng nhìn chung, chất lượng dầu thô và hàm lượng lưu huỳnh trong dầu thô có xu hướng xấu đi trong những năm gần đây và điều này được minh họa bằng Hình I.3 theo sau. Hình I.3: Độ API và hàm lượng lưu huỳnh của dầu thô được chế biến ở Mỹ giai đoạn 1985-2005 I.3. Tình hình sản xuất Cốc dầu mỏ trên thế giới Vào đầu năm 2006, sản lượng cốc dầu mỏ đạt xấp xỉ khoảng 250.000 tpd. Trong đó, khoảng ½ sản lượng cốc này được sản xuất ở Mỹ. Sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ của các nước trên thế giới được thể hiện trong Hình I.4 và Hình I.5 theo sau. Hình I.4: Sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ của các nước trên thế giới năm 2006 Hình I.5: Các nhà cung cấp công nghệ cốc hóa trên thế giới I.4. Tình hình tiêu thụ Cốc dầu mỏ trên thế giới Cốc dầu mỏ được sản xuất và tiêu thụ ở nhiều hình thức khác nhau như Catalyst Coke, Green Coke, Calcined Coke. Theo số liệu thống kê chi tiết về tình hình tiêu thụ Cốc dầu mỏ ở các nước OECD (Hình I.6), OECD tiêu thụ khoảng 69,9 triệu tấn năm 2005, trong đó Cốc xúc tác chiếm 27,8 triệu tấn và Cốc thương phẩm chiếm 42 triệu tấn. Bắc Mỹ và Châu Âu là hai khu vực tiêu thụ Cốc dầu mỏ lớn nhất với khoảng 90% của nhóm các nước OECD, tiếp đến là Nhật Bản và Australia chiếm hầu hết lượng tiêu thụ còn lại. Hình I.6: Lượng tiêu thụ Cốc dầu mỏ của nhóm các nước OECD giai đoạn 1992-2005 Bảng I.4: Lượng tiêu thụ Cốc dầu mỏ của nhóm các nước OECD giai đoạn 1992-2005 Khu vực/Quốc gia 2002 2003 2004 e 2005 Bắc Mỹ 38.441 39.636 44.700 42.881 USA 30.863 30.688 34.984 33.827 Canada 5.908 7.202 7.443 6.565 Mexico 1.670 1.746 2.273 2.489 Châu Âu 17.349 18.388 19.697 19.681 Spain 4.052 4.363 4.760 4.621 Italy 3.642 4.151 4.418 4.340 France 2.123 2.223 2.466 2.531 UK 1.784 1.898 2.158 2.014 Germany 2.023 1.910 1.990 1.941 Portugal 652 605 715 824 Greece 704 646 754 775 Belgium 705 667 456 428 Ireland 397 396 332 332 Norway 388 368 357 395 Denmark 247 253 267 255 Finland - 160 170 219 Hungary 132 152 173 205 Poland - 138 101 198 Austria 146 124 158 171 Slovak Rep. 148 135 167 166 Iceland 138 138 145 141 Switzerland 52 45 98 116 Czech Rep. - 8 8 6 Sweden 16 8 4 3 Other OECD 6.839 6.390 6.867 7.269 Japan 5.059 4.620 5.070 5.362 Australia 1.478 1.481 1.479 1.612 S. Korea 170 170 188 199 N. Zealand 132 119 130 94 Total 62.629 64.414 71.264 69.869 Nguồn: International Energy Agency, Oil Information 2006 and earlier editions Khoảng 75% sản lượng Cốc dầu mỏ được sử dụng làm nhiên liệu trong nhà máy lọc dầu, nhà máy điện, và một số ứng dụng công nghiệp khác như sản xuất xi măng, sản xuất titanium dioxide. Phần còn lại được sử dụng vào các ứng dụng phi năng lượng dùng để sản xuất các điện cực. Bảng I.6. Sản lượng Cốc dầu mỏ sử dụng cho các mục đích khác nhau giai đoạn 2002-2005 Năm 2002 2003 2004 e 2005 Transformation 6.662 10.812 12.389 11.048 Energy 24.811 24.639 25.771 27.829 Industry 31.298 28.829 33.018 34.460 Other 144 134 84 134 Total 62.915 64.414 71.262 69.828 Non-energy use 17.127 14.720 17.702 17.437 [...]... ScienceDirect III TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CỐC DẦU MỎ III.1 một số loại cốc dầu mỏ Tính chất của Thành phần của cốc dầu mỏ phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng nguyên liệu ban dầu và công nghệ sử dụng trong nhà máy lọc dầu Những yếu tố này ảnh hưởng đến chất lượng cuối của sản phẩm cốc Chất lượng cốc sản phẩm được đánh giá thông qua thành phần hóa học của cốc như hàm lượng lưu huỳnh, các hợp chất dễ... tạp chất, có thể pha trộn để sản xuất dầu tổng hợp hay làm nguyên liệu cho quá trình cracking xúc tác, hydrocracking Còn phần cặn có thể dùng làm nhiên liệu hay nguyên liệu cho quá trình khí hóa II.1 hoá trễ ( Delayed Coking) Công nghệ cốc Công nghệ cốc hóa trễ là một trong những công nghệ được sử dụng nhiều nhất Công nghệ cốc hóa chậm Nguyên liệu cho quá trình cốc hóa chậm thường là cặn của quá trình... Wheeler là nhà cung cấp hàng đầu về công nghệ cốc hóa chậm với quá trình có hiệu suất chọn lọc, công nghệ có tên là SYDECSM Tính đến thời điểm năm 2006, có 52 dây chuyền cốc hóa chậm áp dụng công nghệ SYNDECSM được lắp đặt khắp nơi trên thế giới, với tổng công suất là 2.5 triệu BPSD Thiết kế dây chuyền cốc hóa chậm theo công nghệ SYDECSM được dựa trên thiết bị cốc hóa có hiệu suất sản phẩm lỏng cao,... oil nặng của các phương án công nghệ cốc hóa chậm Gas oil nặng Hiệu suất, %kl Điểm sôi cuối,oF o API CCR, %kl Ni + V, ppm Truyền thống SYNDECSM, tuần hoàn thấp 24,4 920 18,4 0,25 0,5 37,9 1060 15,6 0,6 0,8 SYNDECSM, không tuần hoàn 41,8 1110 14,7 1,2 1,8 II.2 hoá tầng sôi ( Fluid coking) Công nghệ cốc Công nghệ này đã được hãng Exxon phát triển vào giữa những năm 1950 Hình II.3 : Sơ đồ công nghệ cốc. .. estimates II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỐC DẦU MỎ Trong quy trình công nghệ xử lý dầu nặng, quá trình cracking nhiệt thường được áp dụng để xử lý phân đoạn cặn chưng cất chân không hay khí quyển, hay phần dầu cặn từ cụm chiết tách asphalt bằng dùng môi (Longlake, Heartland Upgrader), cụm hydrocracking (Husky Lloydminster Upgrader) Quá trình này không cần dùng xúc tác và đây là công nghệ cổ điển nhất và phổ biến. .. trình cốc hoá linh động Nguyên liệu Cặn chân không 566°C + Hàm lượng CCR, %kl 27,8 Hàm lượng lưu huỳnh, 6,0 %kl Hàm lượng Ni+V,ppm 270 1,05 Tỷ trọng Khí , %kl 12 Naphtha, (C5- 182°C ), 12 %kl Gasoil (182-524°C), %kl 42 Khí cốc, %kl 23 Cốc thực, %kl 1 Nhà cung cấp bản quyền: Exxon Research and Engineering Company So sánh công nghệ cốc hóa trễ, cốc hóa tầng sôi và cốc hóa linh động Công nghệ cốc hoá... bản quyền công nghệ cốc hóa chậm nhiều nhất trên thế giới Công ty có hơn 50 năm kinh nghiệm và hiện nay sở hữu và vận hành 17 dây chuyền cốc hóa chậm với công suất là 650.000 BPSD Hiện nay trên thế giới có 31 dây chuyền cốc hóa chậm áp dụng công nghệ ThruPlus của Conocophilips, tổng công suất là 1,1 triệu BPSD, chủ yếu hoạt động tại Mỹ, Canada, Brazil Hình II.1: Sơ đồ công nghệ cốc hóa chậm của ConocoPhilip... chuyền cốc hóa Buồng cốc hóa của ConocoPhilip hiện nay có đường kính 30ft và chiều cao 8596ft Ngoài công suất, tuổi thọ của buồng cốc cũng hết sức quan trọng trong việc thiết kế một buồng cốc tối ưu Một vài sự bố trí khác cho hệ thống kiểm soát cốc phụ thuộc vào những đặc điểm thiết kế, và những pháp vận chuyển cốc được sử dụng, tàu, xe tải hoặc vận chuyển trực tiếp bằng băng tải II.1.2 Công nghệ cốc. .. bền mài mòn Một tính chất quan trọng khác của cốc dầu mỏ là có thể được graphite hóa (xử lý nhiệt dưới điều kiện áp suất nhất định để thay đổi cấu trúc của cốc gần giống với cấu trúc tinh thể lục giác của graphite) Graphite tổng hợp từ cốc dầu mỏ này thường được gọi là graphite tổng hợp, graphite nhân tạo,… Các thành phần chính của các loại cốc dầu mỏ khác nhau và các loại graphite được thể hiện... Sponge/shot Lò đốt công nghiệp Lò nung xi măng, nung vôi Sản xuất điện Green Nguồn:Petroleum coke – Stature growing in key world markets by R.E Dymond (World Coal, 17th October, 1998) Cốc dầu mỏ được sử dụng như là nguồn nhiên liệu cho một vài ngành công nghiệp chính, bao gồm: Ngành công nghiệp lọc dầu: quá trình chưng cất và lọc dầu; Ngành công nghiệp xi măng: lò nung; Ngành công nghiệp điện: . 7.202 7 .44 3 6.565 Mexico 1.670 1. 746 2.273 2 .48 9 Châu Âu 17. 349 18.388 19.697 19.681 Spain 4. 052 4. 363 4. 760 4. 621 Italy 3. 642 4. 151 4. 418 4. 340 France 2.123 2.223 2 .46 6 2.531 UK 1.7 84 1.898. HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN DẦU KHÍ BÁO CÁO MÔN HỌC PETROLEUM COKE GVHD: Th.S DƯƠNG THÀNH TRUNG HVTH: PHÙNG THỊ CẨM VÂN HOÀNG MẠNH HÙNG DƯƠNG KIM NGÂN TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 04/ 2011 MỤC. 25.771 27.829 Industry 31.298 28.829 33.018 34. 460 Other 144 1 34 84 1 34 Total 62.915 64. 4 14 71.262 69.828 Non-energy use 17.127 14. 720 17.702 17 .43 7 Nguồn: International Energy Agency, Oil Information