NỘI DUNG BÀI THUYẾT TRÌNH: QUÁ TRÌNH LOẠI MUỐI TRONG DẦU THÔ TRƯỚC KHI ĐƯA VÀO THÁP CHƯNG CẤT TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU  Nội dung bao gồm:  Mục đích việc loại muối dầu: Nguồn gốc, tác hại muối dầu  Quy trình xử lý muối dầu thô nhà máy lọc dầu  Các yếu tố ảnh hưởng I, Mục đích việc loại muối dầu: 1, Nguồn gốc:  Phần lớn giếng dầu khí khai thác cho dầu thơ có lẫn muối Chủ yếu muối NaCl chúng kèm theo muối kim loại kiềm thổ Caxi, Magie,… (NaCl 70-80%, MgCl2 20-10%, CaCl2 10% khối lượng)  Muối dầu có nguồn gốc từ nước vỉa hay từ nước thấm nhiễm; độ muối dầu phụ thuộc vào cấu trúc giếng, tính chất vật lý đá chứa thay đổi theo độ tuổi giếng dầu  Ngoài có chất nhiễm khác diện dầu thơ nước, cặn khống chất, chất rắn thường hạt cát đất rât nhỏ, oxit sắt, nhôm, …sulfua sắt từ đường ống, bể chứa, thiết bị vận chuyển tích tụ q trình xử lý, vận chuyển Chúng gây hệ nhũ tương bền vững khó phá hủy  Muối tồn dầu hai dạng:  Dạng ion hóa nước có dầu ( Bằng cách gạn lắng đơn giản ta loại muối bị ion hóa độ nhớt vài loại dầu thô, phần muối tồn dầu sau lắng gạn, người ta cần sử dụng phương pháp hiệu đưa chất phá nhũ vào)  Dạng tinh thể ( Việc tách chúng tiến hành cách rửa nước, tinh thể bị ion hóa sau bị hydrat hóa, thuận lợi cảu muối bị hydrat hóa chúng có độ tan cao nước Do người ta sử dụng nước xử lý muối dầu thô) 2, Tác hại  Khử muối cho dầu thô bước xử lý nhà máy lọc dầu Mục đích việc khử muối nhằm loại bỏ muối chất rắn với nước từ dầu thô trước dầu thô đưa vào phân xưởng chưng cất nhà máy lọc dầu  Tại phải loại bỏ? Muối làm đóng cáu thiết bị gia nhiệt sơ Khi hàm lượng muối vượt 40ppm, sau khỏi thiết bị tách muối bắt đầu vào thiết bị gia nhiệt, ta quan sát thấy gia tăng cặn chùm ống Muối dầu tồn dạng ion hòa tan nước hoăc tinh thể có tính chất khác Clorua Natri khơng hòa tan Clorua canxi điều kiện tương ứng thủy phân đến 10% tạo HCl, Clorua magie thủy phân 90% trình diễn nhiệt độ thấp Do muối clorua kết hợp với nước dầu nguyên nhân gây ăn mòn thiết bị tạo axit HCl ( thiết bị vùng nhiệt độ cao ống lò nung, thiết bị bay hơi, tháp cất, hay thiết bị ngưng tụ thiết bị làm lạnh) MgCl2 + 2H2O  Mg(OH)2 ↓ + 2HCl MgCl2 + H2O  MgOHCl + HCl Trong dầu có H2S hay tạo phân hủy hợp chất lưu huỳnh nguyên nhân gây ăn mòn mạnh đặc biệt kết hợp với HCl H2S có nước nhiệt độ cao tác dụng với kim loại thiết bị tạo sulfur sắt: Fe + H2S  FeS + H2 FeS + HCl  FeCl2 + H2S Lúc này, màng sulfur sắt phủ bề mặt kim loại bảo vệ khơng bị ăn mòn tiếp bị phá hủy H2S giải phóng lại tác dụng với sắt Na từ muối từ NaOH bơm vào để trung hòa acid, q trình tách muối không tốt dẫn đến: gia tăng vận tốc đóng cáu lò đốt cụm chưng cất chân không xưởng cracking nhiệt làm giảm thời gian hoạt động thiết bị; gây đầu độc xúc tác đặc biệt cracking nguyên liệu nặng  Các tiêu chuẩn cho trình khử muối dầu thô 10lb muối/1000bbl (thùng dầu), yêu cầu nghiêm ngặt trình theo sau, trình khử muối thực để đạt hàm lượng muối dầu thô thấp nhiều, vào khoảng 1.0lb/1000bbl hay thấp II Quy trình loại muối 1, Các phương pháp loại muối khỏi dầu  Có phương pháp loại muối khỏi dầu là: + Phương pháp học + Phương pháp hóa học ( sử dụng hóa chất để phá nhũ tương: nhũ tương gì, dạng nào? Cơ chế phá nhũ tương?) + Phương pháp phá nhũ tương dầu điện trường  Nhũ nước dầu chứa hỗn hợp phức tạp hợp chất hữu vô bao gồm asphaten, nhựa, phenol, axit hữu cơ, muối kim loại, sét, sáp nhiều chất khác Nước tạo thành dầu mỏ dạng nước tự nhũ Nước tự không trộn chặt chẽ với dầu thô, phân bố rải rác hạt lớn pha dầu Loại bỏ nước dễ dàng thiết bị loại muối Nước tồn chủ yếu dạng nhũ, trộn, liên kết chặt chẽ với dầu thô, phân bố rải rác dạng hạt nhỏ pha dầu, dạng khó để loại bỏ thiết bị loại muối đơn giản, cần biện pháp mạnh biện pháp tiêm hóa chất, nước pha loãng, trộn, nhiệt, điện… ngày ta hay dùng kết hợp phương pháp  Mục tiêu cụm loại muối phá vỡ màng xung quanh giọt nước nhỏ, kết dính giọt lại để hình thành giọt lớn hơn, sau kết lắng giọt a Phương pháp lắng, lọc  Lắng dùng cho nhũ tương mới, khơng bền, có khả tách lớp dầu nước chúng có trọng lượng riêng khác Quá trình nhanh gia nhiệt ( nhiệt độ 60 độ C thiết bị nung nóng-loại nước hay nhà máy chế biến dầu 120-160 độ C thời gian 2-3 giờ)  Lọc dùng trường hợp nhũ tương bị phá giọt nước giữ trạng thái lơ lửng khơng lắng xuống đáy Dựa tính thấm ướt lựa chọn chất lỏng khác vật liệu khác ( Cát thạch anh dễ thấm ướt nước pirit sắt FeS2 thấm dầu tốt Sử dụng vât liệu thủy tinh, mùn cưa để liên kết hạt nước nhỏ li ti lại với thành giọt lớn lắng xuống  Ưu điểm: hiệu cao (tháp lọc có lớp bơng thủy tình làm giảm lượng muối từ 528 20 mg/l)  Nhược điểm: Phương pháp lọc màng lọc nhanh bị muối bụi đóng bít phải thay b Phương pháp hóa học  Phương pháp phá hủy nhũ tương cách sử dụng có tác dụng chất phá nhũ  Phương pháp ứng dụng rộng rãi Ưu điểm đơn giản  Chất phá nhũ tốt có hiệu cao phá nhũ nước dầu, cần liều lượng thấp, sẵn có, khơng ăn mòn thiết bị, khơng làm thay đổi tính chất dầu, khơng độc dễ tách khỏi nước Để tăng nhanh phá nhũ trình cần gia nhiệt cho dầu c Phương pháp phá nhũ dầu điện trường  Phương pháp sử dụng dòng điện xoay chiều tạo thành điện trường để loại nước dầu, phương pháp sử dụng rộng rãi nhà máy chế biến dầu (EDW)  Ngồi việc sử dụng dòng điện, người ta kết hợp phương pháp hóa học sử dụng chất phá nhũ để tăng hiệu suất loại muối 2, Phương pháp khử muối điện trường nhà máy lọc dầu a Giới thiệu chung cụm thiết bị khử muối phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu  Phân xưởng CDU (Crude oil Distill Unit) phân xưởng xử lý tất nhà máy lọc dầu Nó phân tách dầu thơ thành phân đoạn nhỏ hơn, loại bỏ tạp chất dầu thô  Phân xưởng chưng cất dầu thô CDU nhà máy lọc dầu có vai trò chính: - Chưng cất dầu thô thành phân đoạn khác nhiệt độ sơi, phân đoạn sau xử lý sâu phân xưởng khác nhà máy lọc dầu - Loại bỏ tạp chất dầu thô (muôi, chất rắn, kim loại…) mà ảnh hưởng xấu tới hoạt động, hiệu phân xưởng hạ nguồn Sơ đồ khối phân xưởng CDU nhà máy lọc dầu Dung Quất  Tùy theo công suất phân xưởng, đặc tính dầu thơ ngun liệu mà cụm phân xưởng CDU thay đổi phù hợp Ngoài tùy theo điều kiện nhà máy, mà thay đổi cho phù hợp với thực tế Chẳng hạn, thiết kế cho loại dầu ngọt, nhẹ nên khơng có tháp chưng cất chân khơng để lấy phân đoạn làm dầu bôi trơn Với nhà máy xử lý dầu nặng họ có thêm tháp chưng cất chân không để thu hồi phân đoạn làm dầu bôi trơn  Cụm thiết bị loại muối nằm phân xưởng xử lý nhà máy lọc hóa dầu, thiết bị khơng thể thiếu đóng vai trò quan trọng q trình xử lý dầu trước vào tháp chưng cất giúp phân đoạn xử lý sau dễ dàng, hiệu b Quy trình khử muối  Thiết bị loại muối hoạt động nguyên tắc lắng trọng lực, sử dụng dòng điện xoay chiều (có thể chiều dùng), làm hạt nhũ liên kết lại với thành hạt lớn hơn, lắng xuống dưới, kéo theo chất rắn Dòng dầu thơ bên thiết bị loại muối Nước bên thiết bị loại muối đưa tới phân xưởng xử lý nước thải Sau thời gian, người ta tiến hành rữa bùn, mùn đáy thiết bị loại muối  Thiết bị loại muối phương pháp có dạng thiết bị giai đoạn giai đoạn Thiết bị loại muối giai đoạn loại bỏ tới 95% muối, thiết bị loại muối giai đoạn loại bỏ tới 99% Nếu muốn loại bỏ 99% cần nhiều thiết bị loại muối Nhưng ta thấy loại bỏ lượng nhỏ, thiết bị loại muối thứ trở không hiệu kinh tế Do đó, nhà máy xí nghiệp xử lý dầu có nhà mày lọc dầu Dung Quất sử dụng thiết bị loại muối hai giai đoạn Cực tĩnh điện thiết bị loại muối c Cơ sở phương pháp:  Thiết bị loại muối dựa nguyên tắc lắng trọng lực, tuân theo định luật định luật lực hút tĩnh điện giọt định luật Stock  Định luật lực hút tĩnh điện: CV02 D F= d4 Trong đó: F: lực hút tĩnh điện C: số lực hút tĩnh điện V0: gradient điện thế, V/inch D: đường kính giọt d: khoảng cách giọt Lực hút tĩnh điện đặc trưng cho khả kết dính giọt nước, lực hút tăng, khả kết dính giọt nước tăng Để tăng lực hút, cần tăng điện thế, tăng lượng nước rửa Q trình kết dính giọt nước với thiết bị loại muối  Định luật Stock: v= kD ( ρ w − ρ o) µ Trong đó: k: số v: vận tốc lắng µ: độ nhớt dầu D: đường kính giọt nước nước ρw: khối lượng riêng nước ρo: khối lượng riêng Định luật Stock đặc trưng cho khả loại muối thiết bị Nếu vận tốc lắng nhỏ, thời gian lưu đòi hỏi lớn, không đủ thời gian để lắng, nên hiệu trình loại muối khơng đạt Q trình kết dính lắng giọt nước thiết bị loại muối III Các yếu tố ảnh hưởng đến trình loại muối Những yếu tố đóng vai trò biến hoạt động ảnh hưởng đến hiệu trình loại muối lưu lượng dầu thô, nhiệt độ, áp suất, tổn thất áp suất van trộn, vận tốc nước rửa, nhiệt độ, chất lượng nước rửa, điện trình loại muối Nhiệt độ dầu thô biến quan trọng cho hiệu hoạt động thiết bị loại muối Nhiệt độ trình Vận tốc lắng phụ thuộc vào khối lượng riêng độ nhớt dầu thơ Khi tăng nhiệt độ, khối lượng riêng độ nhớt giảm, vận tốc lắng tăng với nhiệt độ dựa trọng lực dầu thô Nhưng tăng nhiệt độ, độ dẫn điện dầu thô tăng, làm tiệu thụ lượng nhiều hơn, tăng nhiệt độ mức, làm đánh thủng tụ, giống tụ điện, gây nên cháy nổ… giá trị nhiệt độ cần phải tìm giá trị thích hợp thơng thường nằm khoảng 120-150oC Lưu Lượng dầu thô Lưu lượng dầu thơ ảnh hưởng tới thể tích thiết bị Nếu thể tích thiết bị, muốn tăng lưu lượng dầu thơ xử lý ta cần tăng hiệu trình loại muối Nước - Tỉ lệ nước rửa: Ngồi dạng muối tồn nhũ, tồn dạng tinh thể Vì cần dùng nước để hòa tan muối tinh thể đồng thời tăng mật độ giọt nước Tỉ lệ nước rửa sử dụng phụ thuộc vào độ API dầu thơ, thơng thường nằm khoảng 3-10% tổng lưu lượng dầu thô, 3-6% dầu nhẹ, 6-10% dầu nặng Tăng lượng nước rửa tăng vận tốc kết dính Mật độ giọt nước dầu thô tỉ lệ 1%, 5%, 10% điều kiện - Chất lượng nước rửa: Nước trình sử dụng cho trình loại muối Nước nên nước mềm để hạn chế lượng ion Mg, Ca… Nước phải khơng có dầu, chất rắn, có PH xấp xỉ 7, có lượng NH 3, Clo, Oxy thấp Oxy nước rửa thiết bị loại muối nguyên nhân mài mòn đỉnh thiết bị, đồng thời dễ gây cháy nổ Hàm lượng clo nước, ảnh hưởng đến khả hòa tan muối Khi pH nước lớn tạo thành xà phòng với axit hữu dầu thơ, chất ổn định nhũ dầu nước Hàm lượng NH3 nước rửa cao 40ppm, gây rủi ro cao (do tượng fouling) Chất lượng nước rửa: pH khoảng 6-8 Hợp chất clo 25ppm NH3 40ppm Chất rắn 10 PTB Độ cứng (như CaSO4) 175ppm Hợp chất lưu huỳnh khoảng 10-20ppm Hợp chất phenol khoảng 100-200ppm - Vị trí tiêm nước: Thơng thường, nước rửa tiêm trước thiết bị trộn nước dầu Tuy nhiên, để hạn chế lắng đọng chất rắn, muối thiết bị tiền gia nhiệt, phần nước rửa (10-30%) tiêm vào sau bơm dầu thô (bơm nguyên liệu) Áp suất Áp suất thiết bị loại muối phải đảm bảo cho tồn pha lỏng thiết bị loại muối Sự hóa dầu/nước chiếm thể tích thiết bị, đồng thời dễ gây cháy nổ với tia hồ quang điện thiết bị loại muối Tổn thất áp suất qua van trộn xác định hiệu trình trộn Tuy nhiên tổn thất áp suất phải nằm giá trị vừa phải, tổn thất áp suất lớn, chia giọt nhũ thành giọt nhỏ, bền dẫn tới khó tách nước khỏi dầu Nếu tổn thất áp suất nhỏ, giọt nước không phân tán tốt dầu thô, làm giảm hiệu trình tách nước Tổn thất áp suất thường vào khoảng 0,5-1,5bar Ảnh hưởng tổn thất áp suất qua van mix tới hiệu trình loại muối, rắn Chất phá nhũ  Tùy thuộc vào loại dầu thô, tỷ lệ lớn 3-10 ppm sử dụng cho dầu thô nhớt hay dầu asphalt, số loại dầu chua  Việc thay đổi loại dầu thô, xử lý lại dầu thu hồi bị nhũ tương hóa nhiều,… người ta cần phải gia tăng tỷ lệ chất phá nhũ ... hiệu trình loại muối, rắn Chất phá nhũ  Tùy thuộc vào loại dầu thô, tỷ lệ lớn 3-10 ppm sử dụng cho dầu thô nhớt hay dầu asphalt, số loại dầu chua  Việc thay đổi loại dầu thô, xử lý lại dầu thu... trình theo sau, trình khử muối thực để đạt hàm lượng muối dầu thô thấp nhiều, vào khoảng 1.0lb/1000bbl hay thấp II Quy trình loại muối 1, Các phương pháp loại muối khỏi dầu  Có phương pháp loại. .. bị loại muối giai đoạn loại bỏ tới 95% muối, thiết bị loại muối giai đoạn loại bỏ tới 99% Nếu muốn loại bỏ 99% cần nhiều thiết bị loại muối Nhưng ta thấy loại bỏ lượng nhỏ, thiết bị loại muối