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 (PETROLEUM COKE) ................ 3
I.1. Giới thiệu về Cốc dầu mỏ ................................................................... 3
I.2. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất cốc dầu mỏ trên
thế giới ........................................................................................................... 3
I.2.1. Sản lượng dầu thô ......................................................................... 4
I.2.2. Nhu cầu xăng ................................................................................ 5
I.2.3. Chất lượng dầu thô nguyên liệu .................................................... 5
I.3. Tình hình sản xuất Cốc dầu mỏ trên thế giới ....................................... 6
I.4. Tình hình tiêu thụ Cốc dầu mỏ trên thế giới ........................................ 7
II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CốC DẦU MỎ ........................................... 9
II.1. Công nghệ cốc hoá trễ ( Delayed Coking) ......................................... 10
II.1.1. Công nghệ cốc hóa chậm – ConocoPhilip. .................................. 10
II.1.2. Công nghệ cốc hóa chậm – Foster Wheeler ................................ 14
II.2. Công nghệ cốc hoá tầng sôi ( Fluid coking) ...................................... 15
II.3. Công nghệ cốc hoá linh động ( Flexicoking) ..................................... 17
III. TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CỐC DẦU MỎ
20
III.1. Tính chất của một số loại cốc dầu mỏ ............................................ 20
III.1.1. Green Coke (Cốc thô) .............................................................. 22
Sponge Coke (Cốc xốp) .................................................................... 22
Needle Coke (Cốc hình kim) ............................................................. 22
Shot Coke (Cốc bi)............................................................................ 23
Fluid Coke ........................................................................................ 24
Flexicoke .......................................................................................... 24
III.1.2. Calcined Coke (Cốc nung) ....................................................... 24
III.2. Ứng dụng ....................................................................................... 25
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