dầu mỏ, khí thiên nhiên, than và nhiên liệu sinh học

Còn cơ hội tìm ra • Tăng hệ số thu hồi Recovery Factor bằng các công nghệ khai thác tiến bộ tăng áp suất vỉa, thay đổi độ lưu biến của dầu, khoan ngang,… • Một số quốc gia công bố trữ lư

VỀ NHIÊN LIỆU VÀ NGUYÊN LIỆU CHO

CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT – Dầu mỏ, khí thiên nhiên, than

và nhiên liệu sinh học

Hồ Sĩ Thoảng

Crude Oil

Dầu mỏ

• “Dầu mỏ là ngành kinh doanh lớn nhất và toàn diện nhất

thế giới, là ngành công nghiệp vĩ đại nhất trong số các

ngành công nghiệp vĩ đại từng xuất hiện trong mấy thập kỷ cuối thế kỷ 19… Ngành kinh doanh này, trong thế kỷ 20, đã

mở rộng tới mọi đối tượng, từ các nhà khoan dầu mạo

hiểm, các nhà thúc đẩy kinh doanh hoạt ngôn, các ông chủ doanh nghiệp độc quyền, tới các bộ máy doanh nghiệp

quan liêu lớn và các công ty nhà nước Sự bành trướng

của nó là hiện thân cho thế kỷ 20 về sự phát triển của

thương mại, của chiến lược kinh doanh, của những thay đổi về công nghệ và sự phát triển của thị trường, và của

kinh doanh thứ hai nào khác có thể xác định một cách rõ ràng và chính xác ý nghĩa của rủi ro và phần thưởng cũng như tầm quan trọng của cơ hội và số phận.”

Daniel Yergin

Tác giả cuốn sách “Dầu mỏ Tiền bạc và quyền lực”, NXB Chính trị quốc gia- Sự thật, Hà Nội 2008

Nhu cầu thế giới

Oil Production 2011 (mln Ton./day)

Renewable Nuclear Hydro

Renewable Nuclear

Gas

Oil

Coal Hydro

Bln TOE IEA (2004)

Dự báo tăng trưởng các dạng năng lượng từ 2002 đến 2030 (tính bằng tỉ tấn

tương đương dầu)

Oil Consumption 2011(mln Ton./day)

• Trữ lượng tại chỗ (Stock Tank Original Oil

nhân với hệ số thu hồi (Recovery Factor).

Các định nghĩa về trữ lượng

Country

Reserve (10 9 bbl) Reserve (10 9 m 3 ) Production (10 6 bbl/d) Production (10 3 m 3 /d) Life Time

* (năm)

Hiện tượng Trung Quốc (thống kê của BP

triệu tấn/năm, gần 10% nhu cầu toàn thế giới và chiếm 40% tăng trưởng thế giới

từ 2007 đến nay-2011)

• Năm 2009, TQ tiêu thụ 8,6 triệu thùng mỗi ngày, đứng thứ hai trên thế giới sau Hoa Kỳ (18,7 triệu thùng) Sản xuất quốc nội, 3,8 triệu thùng/ngày TQ đã phải nhập 4,8 triệu thùng/ngày, vượt xa Nhật và gần 50% Mỹ Trong những thập kỷ sắp tới, những con số nầy chắc chắn sẽ ngày một tồi tệ hơn.

• TQ sẽ qua mặt Hoa Kỳ như quốc gia nhập khẩu dầu hàng đầu thế giới, khoảng 10,6 triệu thùng/ngày vào năm 2030 Vài chuyên gia

nghĩ, điều nầy sẽ xẩy ra sớm hơn Dù sớm hay muộn, các lãnh đạo

TQ cũng đã vướng víu trong tình trạng khó xử như đối tác Hoa Kỳ đã phải đương đầu từ nhiều năm nay: tùy thuộc vào dầu, nhiên liệu

chính yếu lựa chọn, chỉ có thể nhập khẩu từ các xứ giàu tài nguyên năng lượng luôn sống trong tình trạng xung đột và khủng hoảng.

• Hiện nay, TQ nhập khẩu phần lớn số dầu cần thiết từ Saudi Arabia, Iran, Angola, Oman, Sudan, Kuwait, Nga, Kazakhstan, Libya, và

Venezuela Nhằm mục đích bảo đảm nguồn cung cấp khả tín từ các

xứ vừa kể, Bắc Kinh đã phải duy trì quan hệ chặt chẽ với cấp lãnh đạo, và trong vài trường hợp, đã cấp viện trợ kinh tế và quân sự cho các xứ nầy Đó cũng chính là con đường Washington đã từng lựa

chọn với Saudi Arabia và một số nước Trung Đông.

Trích Nguyễn Trường (10/2010)

Theo đánh giá mới nhất, trữ lượng khí thiên nhiên hiện nay được đánh giá là 300.000 tỉ m3,

cao hơn nhiều so với đánh giá 2011 Trong số các nước có trữ lượng hàng đầu thì Nga chiếm

vị trí số 1, Iran – số 2, Turkmenistan – thứ 3,

Qatar – thứ 4, v.v… Việt Nam, theo đánh giá

2011, với trữ lượng 600 tỉ m3 (số liệu năm 2012 của Oil & Gas Journal là 700 tỉ m3), được xếp

thứ 30 trong số 103 nước có trữ lượng khí được đưa vào danh sách xếp hạng Tuy nhiên, thông tin mới nhất từ PVN cho thấy, trữ lượng khí

thiên nhiên có thể cao hơn con số đó nhiều nhờ những phát hiện mới nhất

Iran Qatar

Rest of the World

This is a list of countries by natural gas proven reserves based on The World Factbook [1]

Rank Country/Region

Natural gas proven reserves (m³) % of total

Date of information

— World 190,163,119,460,000 100% 1 January 2010 est

1 Russia 47,570,000,000,000 25.02% 1 January 2010 est

2 Iran 29,610,000,000,000 15.57% 1 January 2010 est

3 Qatar 25,470,000,000,000 13.39% 1 January 2010 est

4 Turkmenistan 7,504,000,000,000 3.95% 1 January 2010 est

5 Saudi Arabia 7,461,000,000,000 3.92% 1 January 2010 est

6 United States 6,928,000,000,000 3.64% 1 January 2010 est

7 United Arab Emirates 6,071,000,000,000 3.19% 1 January 2010 est

8 Nigeria 5,246,000,000,000 2.76% 1 January 2010 est

9 Venezuela 4,983,000,000,000 2.62% 1 January 2010 est

10 Algeria 4,502,000,000,000 2.37% 1 January 2010 est

11 Iraq 3,170,000,000,000 1.67% 1 January 2010 est

12 Australia 3,115,000,000,000 1.64% 1 January 2010 est

13 China 3,030,000,000,000 1.59% 1 January 2010 est

14 Indonesia 3,001,000,000,000 1.58% 1 January 2010 est

15 Kazakhstan 2,407,000,000,000 1.27% 1 January 2010 est

16 Malaysia 2,350,000,000,000 1.24% 1 January 2010 est

17 Norway 2,313,000,000,000 1.22% 1 January 2010 est

— European Union 2,250,000,000,000 1.18% 1 January 2010 est

18 Uzbekistan 1,841,000,000,000 0.97% 1 January 2010 est

19 Kuwait 1,798,000,000,000 0.95% 1 January 2010 est

20 Canada 1,754,000,000,000 0.92% 1 January 2010 est

21 Egypt 1,656,000,000,000 0.87% 1 January 2010 est

22 Libya 1,539,000,000,000 0.81% 1 January 2010 est

23 Netherlands 1,416,000,000,000 0.74% 1 January 2010 est

24 Ukraine 1,104,000,000,000 0.58% 1 January 2010 est

25 India 1,075,000,000,000 0.57% 1 January 2010 est

26 Azerbaijan 849,500,000,000 0.45% 1 January 2010 est

28 Pakistan 840,200,000,000 0.44% 1 January 2010 est

29 Bolivia 750,400,000,000 0.39% 1 January 2010 est

30 Vietnam 680,000,000,000 0.36% 1 January 2010 est

Gas Price in USD/MMbtu

S & Cent America 1.4 2.2 1.5

World Coal Reserves

Total World Reserves (mln tonnes) 981,780 984,453 860,938

Distribution of organic carbon

in Earth (excluding dispersed carbon in rocks and sediments, which equals nearly 1,000

times this total amount)

Numbers in gigatons

( 10 15 tons ) of carbon

The distribution of gas hydrate

Dầu mỏ đang cạn dần? Còn cơ hội tìm ra

• Tăng hệ số thu hồi (Recovery Factor) bằng các công nghệ khai thác tiến bộ (tăng áp suất vỉa, thay đổi độ lưu biến của dầu, khoan ngang,…)

• Một số quốc gia công bố trữ lượng thấp hơn trữ lượng thật (Kuwait đã từng đột ngột tăng trữ

lượng lên 50% cho tương xứng với sản lượng)

• Còn không ít các phát hiện dầu ở dạng dầu

trong cát, trong đá (Canada, Hoa Kỳ),

• Còn nhiều vùng đất và biển chưa được khám phá (biển bắc cực, biển nước sâu, Siberia, )

What Energy Crisis? Natural Gas Supplies Could Last 250 Years

Ronald Bailey | January 20, 2011

In its Annual Energy Outlook report for 2011, the U.S Energy

Information Agency concluded that the United States possesses 2,552 trillion cubic feet (Tcf) of potential natural gas resources.

Natural gas from shale resources, considered uneconomical just

a few years ago, accounts for 827 Tcf of this resource estimate,

more than double the estimate published last year At the 2009 rate

of U.S consumption (about 22.8 Tcf per year), 2,552 Tcf of natural gas is enough to supply approximately 110 years of use

Now UPI is reporting that the International Energy Agency's analysis finds that the world has enough natural gas to last 250

years:

Supplies of natural gas could last more than 250 years if Asian and European economies follow the U.S unconventional reserves, the IEA said.

Thành phần nguyên tố của dầu mỏ:

Các sản phẩm chính của dầu mỏ (theo thứ

tự nhiệt độ sôi):

1 LPG

2 Xăng

3 Naphtha

4 Dầu hỏa (Kerosen) và các SP tương tự, vd.,

nhiên liệu phản lực (Jet Fuel)

5 Dầu Diesel (DO)

Thành phần hoá học của dầu

2 Các hợp chất chứa lưu huỳnh (0.04 – 6%):

Các hydrocarbon trong dầu

mỏ và sản phẩm chế biến dầu:

Tỷ lệ thành phần hydrocarbon

theo khối lượng

Parafin (alkan mạch thẳng)

C n H 2n+2

Là hydrocarbon no, ch có liên kết đơn ỉ

Chiếm hơn 30% trong thành phần dầu thô

Parafin thẳng thường có trong naptha nhẹ, có RON thấp

Parafin có nhánh có trong naptha nặng hơn, có RON cao

Làm tăng RON trong Alkan

Đồng phân hóa (tạo nhánh) Alkan ở thiết bị đồng phõn húa

Biến Alkan thẳng thành Alkan vòng ở thiết b reforming ị xỳc tỏc

Naphthen (Alkan vòng) C n H 2n

Là hydrocarbon no, cấu trỳc mạch vũng, chỉ có liên kết đơn

Naphthen có nhánh với C7-C10 có chỉ số RON rất cao (118-171), dùng làm phụ gia để tăng chỉ số RON cho xăng.

Aromatics (Benzen, Napthalen, etc)

Hydrocarbon thơm chưa no, dễ phản ứng, có ít nhất một vòng

(benzen) Hầu hết là những chất độc đối với người và sinh vật, đặc biệt là benzen.

Benzen đóng quan trọng trong công nghiệp nhựa và dược phẩm

Sản xuất Napthen bằng cách no hóa:

Hydrocarbon thơm phản ứng với hydro cho ta napthen

(Methylbenzen + H2 → Methylcyclohexan)

Olefin (Alkene) C n H 2n

Olefin có một liên kết đôi, chỉ hiện diện sau khi dầu thô đã đựoc

ch bi n (ch ng c t phân đoạn hay cracking) ế ế ư ấ

Olefin được liên kết với isoparaffin để tạo thành một isoparafin lớn hơn (Alkylate) cú trị số octan cao.

Hai hay nhiều olefin được liên kết với nhau để thành naphtha có RON cao

Olefin là nguyên liệu quý của ngành nhựa.

Tháp chưng chân không

Tháp chưng chân không phân đoạn đỏy thành bitum, dầu bôi trơn và vacuum gas oil Áp suất khoảng 125mmHg, nhiệt độ đỏy vào kho ng ả

378 độ C

Các quá trình chế biến dầu có tỷ trọng lớn (thường gặp) trong các nhà máy lọc dầu

1 Catalytic Cracking (cracking xúc tác)

2 Catalytic Reforming (reforming xúc tác)

3 Hydrocracking (Cracking xúc tác có sự tham

gia của hydrogen)

4 Hydrodesulfurization-HDS hay Hydrotreating

(Loại bỏ lưu huỳnh bằng hydrogen)

5 Thermal Cracking (cracking nhiệt)

6 Isomerization (đồng phân hóa parafin)

7 Alkylation (alkyl hóa parafin bằng olefin)

8 Polymerization (polymer hóa olefin)

Xu thế mới trong chế biến dầu

• Giảm hàm lượng S (N, O) trong các sản phẩm (nhất là xăng và DO) xuống 10ppm: HDS

nguyên liệu cho FCC, tăng quy mô

hydrocracking, hoàn thiện các chất xúc tác và công nghệ HDS, FCC, Hydrocracking

• Giảm hàm lượng benzene xuống 1% và

aromatics dưới 35%: Tìm công nghệ thích hợp

để hydrogenation các aromatics (HDA) trong

DO, giảm quy mô reforming xúc tác và tăng quy

mô hydrocracking, tăng quy mô đồng phân hoá n-paraffins (C5 – C6)

Các nguyên liệu nền tảng của công

nghiệp hoá dầu

Ethylen (CH2=CH2)

Là olefin đơn giản nhất, được sử dụng rộng rãi với tư cách là một monomer hoặc một nguyên liệu ban đầu Từ ethylen có thể sản xuất nhiều hóa phẩm và sản phẩm khác nhau, đó là:

– Polyethylen (polymer hóa ethylen);

– Ethanol (hydrat hóa ethylen);

– Ethylen oxide (oxy hóa ethylen), từ đây có thể sản xuất ethylen glycol, polyeste, glycol este

– Vinyl acetat;

– 1,2-Dicloroethan, để sản xuất tricloroethylen,

tetracloroethylen và vinyl cloride (VC) – nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo polyvinyl cloride (PVC).

Propylen (CH2=CH-CH3)

Được sử dụng như một monomer hoặc như một

nguyên liệu ban đầu để sản xuất các hóa phẩm khác

nhau:

• Isopropyl alcol (2-propanol), thường được dùng làm

dung môi cao su và tham gia nhiều phản ứng khác nhau;

• Acrylonitril, được dùng để sản xuất các loại cao su

chuyên dụng (ví dụ, cao su acrylonitril-butadien-styren ABS),

• Polypropylen (polymer hóa propylen),

• Propylen oxide, để sản xuất propylen glycol và các

glycol ethe.

Các đồng phân của isobutylen

(n-C4H8, iso-C4H8):

Được dùng như monomer hoặc nguyên liệu ban đầu

• Nguyên liệu để sản xuất MTBE hoặc monomer

để đồng trùng hợp (copolymer hóa) với isopren trong sản xuất cao su butyl;

• 1,3-Butadien, dùng như một monomer hoặc

comonomer để trùng hợp thành các loại chất

đàn hồi (elastomer tổng hợp) như polybutadien

hoặc ABS Các loại cao su tổng hợp có thể

được sản xuất từ những hợp chất dien khác

nhau, như 1,3-butadien, styren, isopren,

cloropren

Các olefin cao (CnH2n có 1 liên kết đôi)

• Các polyolefin như poly-alpha-olefin được sử dụng làm chất bôi trơn;

• Các alpha-olefin được sử dụng như những

monomer, comonomer hoặc làm tiền chất để

sản xuất các hóa phẩm khác nhau Ví dụ, một lượng nhỏ n-hexen có thể đồng trùng hợp với ethylen để có một loại polyethylen linh hoạt hơn;

• Các olefin cao khác được sử dụng để sản xuất các chất tẩy rửa

Benzen (C6H6)

• Là hydrocarbon thơm đơn giản nhất Ethylbenzen được sản xuất từ benzen và ethylen Từ đó sản xuất styren bằng phản ứng dehydro hóa; styren là monomer để sản xuất polystyren và các copolymer khác Một alkylbenzen khác được sản xuất từ benzen và propylen là cumen (isopropylbenzen) Cumen là nguyên liệu ban đầu cho quá trình cumen để sản xuất phenol, aceton Từ phenol

và aceton người ta tổng hợp bisphenol A là một phenol

“kép” được sử dụng để polymer hóa thành nhựa epoxy

và polycarbonat Hai loại polymer này được dùng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực dân sinh như dụng cụ y tế, trang thiết bị thực phẩm, v.v

Cyclohexan (C6H12)

(non-polar) điển hình Là nguyên liệu ban đầu

để sản xuất nylon, polyurethan và các

như sản xuất nylon thông qua các giai

đoạn hình thành cyclohexanon và

caprolactam.

Nitrobenzen (C6H5-NO2)

Là sản phẩm của quá trình nitro hóa

benzen Từ nitrobenzen dễ dàng nhận

được anilin thông qua quá trình hydro

hóa Ứng dụng chính của anilin là để sản

anilin được sử dụng để sản xuất methylen diphenyl diisocyanat (MDI) là một

comonomer cùng với các diol hoặc polyol dẫn đến hình thành polyurethan

Các alkylbenzen (C6H5-CnH2n+1)

Là các tiền chất để sản xuất các chất hoạt động bề mặt sulfonat Clorobenzen là dẫn chất của benzen, được điều chế thông qua phản ứng halogen hóa Trước đây clorobenzen được dùng

để sản xuất thuốc trừ sâu DDT, tuy nhiên, loại thuốc này đã bị cấm vì quá độc Hiện nay clorobenzen được dùng làm dung môi và làm nguyên liệu ban đầu để sản xuất một số hóa phẩm khác nhau như thuốc diệt cỏ, thuốc nhuộm, cao su

Toluen (C6H5-CH3)

• Cũng là một loại dung môi hoặc tiền chất

để sản xuất các hóa chất khác Toluen

diisocyanat (TDI) là comonomer cùng với các diol hoặc polyol hình thành

benzaldehyde hoặc bromobenzen Là

nguyên liệu điều chế caprolactam và

Các xylen C6H4-(CH3)2

Các đồng phân của xylen đều có thể được

sử dụng làm dung môi, tuy nhiên, chúng thường được sử dụng để sản xuất các hóa phẩm khác

Từ các xylen có thể nhận được acid phthalic, terephthalic là những hợp chất trung gian rất quan trọng để sản xuất các loại sợi tổng hợp polyeste polyethylen terephthalat (PET)

ortho-PET chiếm khoảng 18% sản lượng polymer trên thế giới, chỉ dứng sau polyethylen (PE) và polypropylen (PP)

DẦU KHÍ VIỆT NAM:

- Tổng cục Dầu mỏ và khí đốt Việt Nam

Khái quát:

• Năm 1986 bắt đầu khai thác (Liên doanh dầu khí

Vietsovpetro) Trữ lượng địa chất khoảng 3 tỉ tấn dầu và khí, tỉ lệ xấp xỉ 50/50.

• Hiện sản lượng dầu xấp xỉ 17 triệu tấn/năm, sản lượng khí 7 triệu tấn/năm

• Ba khu vực (thềm lục địa) tập trung các mỏ dầu và khí là: Bể Cửu Long (dầu), Bể Nam Côn Sơn (chủ yếu là

khí) và Bể Tây Nam (dầu và khí).

• Vịnh Bắc Bộ và ven biển Trung Bộ có khả năng tìm thấy dầu và khí (khí nhiều hơn) Đã có một số phát hiện.

• Các vùng biển nước sâu hơn 120m phía ngoài Nam Côn Sơn là vùng có nhiều triển vọng.