Hóa học và công nghệ các hợp chất hữu cơ thiên nhiên phần II hợp chất hữu cơ trong than, dầu mỏ, khí đốt

Có loại dầu chứa nhiều naphten vòng thơm như ở vùng biển Caspien Bacu-Ajerbaizan ; có dầu chứa nhiều parafine như dầu của Việt nam… CHƯƠNG II HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THAN, DẦU MỎ, KHÍ

SỰ HÌNH THÀNH THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT

DẦU MỎ VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH

Dầu mỏ thông thường là một chất lỏng có màu nâu sáng đến đen Tùy theo nơi xuất xứ, tỷ trọng của dầu mỏ biến thiên từ 0,73 đến 0,97.

Cũng tùy thuộc vào từng mỏ dầu mà xác định thành phần,

tính chất của nó Có loại dầu chứa nhiều naphten ( vòng

thơm ) như ở vùng biển Caspien ( Bacu-Ajerbaizan) ; có dầu chứa nhiều parafine như dầu của Việt nam…

CHƯƠNG II HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THAN,

DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT.

Dầu mỏ, cũng như khí thiên nhiên là những hỗn hợp hiđrocacbon của nhiều loại cấu trúc phân tử :

+ các hiđrocacbon có cấu mạch thẳng và mạch có nhánh (gọi chung là hiđrocacbon mạch thẳng)

+ cấu trúc mạch vòng năm hoặc sáu cạnh no (gọi chung

là mạch vòng no)

+ cấu trúc mạch vòng sáu cạnh không no kiểu nhân benzen (gọi chung là mạch vòng thơm).

Số nguyên tử C trong các phân tử HC dầu mỏ và khí

thiên nhiên : đa dạng, từ 1 nguyên tử C (khí metan CH 4 )

cho đến các phân tử chứa hàng chục, hàng trăm nguyên

tử C.

Các nguyên tử này liên kết với nhau và với các nguyên tử hiđro để hình thành các phân tử có cấu trúc khác nhau

 Khí đồng hành:

Trong mỏ dầu, hàm lượng khí (được gọi là khí đồng hành) chỉ chiếm một tỉ lệ nhỏ, thường khoảng 10%, còn lại là những hiđrocacbon có số C nhiều hơn nên có nhiệt độ sôi cao hơn các phân tử khí.

 Khí thiên nhiên : chủ yếu chứa các HC nhẹ, trong đó C 1 chiếm tỉ lệ áp đảo (từ 70 đến 95% tùy địa điểm của mỏ), các

HC có cấu trúc từ C 2 đến C 5 và cao hơn giảm dần

 Các HC trong dầu và khí, đã được sinh ra từ hàng chục triệu năm, nằm ở trong các lỗ xốp của các vỉa đá xốp có độ rỗng xấp xỉ vài ba chục phần trăm và chịu một áp lực rất cao, thường là hàng trăm, có khi đến cả nghìn atm

Sự hình thành dầu mỏ trong tự nhiên : chia làm ba trường phái

A/ Trường phái theo nhà bác học Nga D.I Mendeleev

B/ Trường phái theo nhà bác học người Đức Engler

C/ Một số khám phá sau này

A/ Trường phái theo nhà bác học Nga D.I Mendeleev:

dầu mỏ có xuất xứ từ các hợp chất vô cơ

Thực nghiệm đã chứng minh điều đó.

Khi nước ( H 2 O) tác dụng lên các hợp chất carbide kim loại ( MeC) như carbide urana và một số kim loại khác, tạo thành một hợp chất hydrocarbon như dầu mỏ

Dầu mỏ có nguồn gốc hữu cơ

B/ Trường phái theo nhà bác học người Đức Engler:

Trong quá trình phân hủy xác động thực vật trong điều kiện yếm khí, nhiệt độ và áp suất cao mà hình thành dầu mỏ.

Điều này cũng được chứng minh bằng thực nghiệm: khi chưng cất mỡ cá ở áp suất cao, cũng hình thành hỗn hợp tương tự dầu mỏ.

Trong dầu mỏ, ngoài các hợp chất hydrocarbon, còn có một

ít chất chứa oxy, lưu huỳnh, nitơ và nước biển, muối khoáng Để chưng cất dầu, người ta phải làm sạch các hợp chất này.

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THAN BÙN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT

KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN

KHÍ THIÊN NHIÊN

Khí thiên nhiên gồm có hai lọai chính:

Metan Etan Propan Butan Pentan

Trong quá trình chưng cất dầu mỏ, người ta cũng nhận được một lượng khí thóat ra có thành phần như khí ướt:

Trong quá trình khai thác các mỏ dầu, người ta cũng nhận được hydrcarbon dạng khí –gọi là khí đồng hành- có thành phần như khí ướt.

Các hydrocarbon dạng khí được sử dụng theo các mục đích khác nhau và chủ yếu theo các hướng sau:

1.Khí giàu metan: chạy máy phát điện

2.Khí ướt, khí đồng hành: sau khi hóa lỏng các thành phần như propan, butan, propen, buten, một phần C5-

ở 20 atm , phần không hóa lỏng được sử dụng để đốt ở nhà máy phát điện.

Ở một nhà máy phát điện chạy bằng khí, thường có thêm phân xưởng khí hóa lỏng để nạp vào bình hoặc sử dụng cho các mục đích chế biến tiếp.

Các lọai khí hóa lỏng như propan, butan, pentan, thường được sử dụng cho việc sản xuất olephin nhẹ như propylen, buten hay butadien-nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo như polyetylen, polypropylen…

Trước khi chế biến, người ta thường rửa khí để lọai CO 2 và

H 2 S bằng Glycol etanolamine.

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ

Giai đọan 1

Khí khô

Cột Hấp thụ Lạnh

Cột Hấp thụ nóng

Làm Lạnh

Bồn chứa

Cột Stabilization

Benzene-gas

Khí ướt

Stabilization Gas

140 o

60 o

C 17,5atm

115 o

70 o

D 8,7atm

85 0

i-Butan

N-Butan C5 và cao hơn

C3 + C4

Propan C1 + C2

Stabilization Gas

DẦU MỎ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH

CHẾ BIẾN

1 Rửa và chưng cất phân đọan

2 Cracking nhiệt ( pyrolyse)

Áp suất thường Cất chân không

Benzin nặng

Dầu hỏa 180-250 o C

Diesel 250-350 o C Khí nhẹ C1-C4

Cặn

Cặn Dầu FO

Mỡ các lọai 350-500 o C

Sản phẩm của quá trình chưng cất : Khí hydrocacbon

Phân đọan xăng

Phân đọan dầu hỏa (kerosen)

Phân đọan diesel

Phân đọan mazút

Phân đọan dầu nhờn

Phân đọan gudron

Cracking nhiệt ( pyrolyse)

Cracking xúc tác

Hydrocracking 1 Cấp

HYDROCRACKING 2 CẤP

Reforming

Alkyl hóa & izome hóa

ĐẠI CƯƠNG VỀ THAN BÙN

Định nghĩa:

Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, màu đen hoặc nâu, xuất hiện từng lớp mỏng dưới dạng thấu kính, chứa 10- 60% di tích thực vật.

Than bùn có thể chứa từ 50-60%các bon khi khô, khi cháy

Than bùn vùng Đông Nam á có tuổi 6000 năm

Than bùn Kiên giang 2605 năm

Than bùn U minh 900 năm

Nguồn thực vật tạo nên than bùn : ở những vùng khác nhau,có các nguồn thực vật khác nhau, tuy nhiên thảm thực vật hiện tại trên mỏ than, không phản ánh nguồn thực vật đã tạo nên mỏ than đó.

Mối liên hệ giữa các lọai than:

6 6 5 2

35 24 13 3

Giai đoạn sinh hoá biến đổi thực vật thành than bùn

Giai đoạn địa hoá biến đổi than bùn thành các loại than

khác: than nâu, than đá, than antraxít

Chất bốc giảm, tỷ lệ cacbon tăng, hàm lượng khói khi cháy giảm.

Sự tích tụ của thực vật biến đổi thành than

Antraxít Đầm lầy

Sức ép vật liệu trầm tích

Trữ lượng than bùn ở Việt Nam

Hà Nội, Hà Bắc, Hà Nam, Hà Tây,Vĩnh Phúc, Ninh Bình…có trữ lượng từ vài chục ngàn đến vài trăm ngàn m 3

Có những mỏ lớn đến trên 1 triệu m 3 như Văn Quán, Hoàng Đan,Thượng Lâm

Than bùn ở miền nam VN

Thế giới:

Nga,Belarus, Phần lan, Thụy điển, Đức Anh, Ailen,

Hà lan, Đan mạch, Pháp ,Các nước Baltic, Canađa,Mỹ

Nam phi, Kenya

Trung quốc, Nhật, Malaixia, Inđonexia, Thái lan

Tổng lượng than bùn chiếm diện tích từ 3,5-5% bề mặt trái đất.

A Đặc điểm của than bùn

Màu sắc: Màu sắc của than bùn thay đổi theo thành phần

cấu tạo, tuổi của nó và các điều kiện khống chế khi tạo thành

Hàm lượng nước : Nước là môi trường tạo nên than bùn do

đó nó có tính hút nước mạnh.

Độ ẩm trong: Wch = W ng + Wpt

Tỷ trọng : Phụ thuộc vào trạng thái mất nước của nó

Thường có tỷ trọng > 1

Thể trọng : Được xác định khi khô (g/cm3 ) hay (kg/cm 3 )

Than bùn ôn đới có thể trọng từ 300-400kg/cm 3 Than bùn Việt nam 600kg/cm 3

B Phân lọai than bùn &định hướng sử dụng

 Phân lọai theo địa hình:

+ Dựa trên độ cao:Than bùn núi và than bùn ven biển + Kiểu phân bố:than bùn đầm lầy mặn, ngọt, lợ…

+ Nguồn gốc đầm lầy: Sông, hồ, ven biển

 Phân lọai theo đặc điểm hóa học:

+ Giàu dinh dưỡng + DD trung bình + Nghèo DD

B Phân lọai than bùn &định hướng sử dụng

 Phân lọai theo nguồn gốc thực vật :

+Nguồn gốc vật liệu tạo than

+Giống, loài, họ nào khống chế, mang tên giống, loài

họ thực vật đó

+Nhóm: Thân gỗ, thân thảo

B Phân lọai than bùn &định hướng sử dụng

 Phân lọai dựa trên độ phân hủy:

+Hoàn toàn không phân hủy(H1):nước vắt ra trong, di tích thực vật còn rõ ràng

+Không phân hủy(H2):nước vắt ra hơi vàng, di tích thực vật rõ ràng.

+Phân hủy rất ít(H3)

+Phân hủy ít(H4)

+Phân hủy trung bình(H5)

 Phân lọai dựa trên độ phân hủy:

+Phân hủy khá(H6)

+Phân hủy cao(H7)

+Phân hủy rất cao(H8)

+Phân hủy gần hoàn toàn(H9) +Phân hủy hoàn toàn(H10)

 Định hướng sử dụng theo độ phân hủy:

+TB có độ phân hủy thấp, ít tro và lưu huỳnh, thích hợp cho SX thức ăn bổ sung cho súc vật.

+TB có độ phân hủy cao:Thích hợp cho SX than hoạt tính, sáp, nhựa, chất kích thích tăng trưởng, đặc biệt là

SX axít humic.

II TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA THAN BÙN :

 Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố:

a/HCHC:

+HCHC tan trong nước : polisacarit, đơn đường… +HCHC tan trong ete và rượu : sáp, resin, axít béo +Xenluloz và Hemixenluloz : 5-40%

+Lignin và các dẫn xuất:20-50%

+Các HC khác

b/Thành phần nguyên tố: C,H,O,nMe

 Tro hay khóang chất : Chất còn lại không cháy.

Nhiệt lượng:

Chất bốc : Khí tách khỏi than bùn khi nung 9000 C

trong ĐK không có KK, phụ thuộc vào tuổi than bùn: TB-TN-TĐ-ANTRAXIT

Lưu hùynh : Chất độc Càng cao, chất lượng than càng

thấp

 pH : 3-4,5

 Chất mùn:

 Chất mùn:

+Axit fulvic: Tan trong nước, thành phần cacbon:<50%

+AxítHymetomelanic:Không tan trong nước, thành phần cacbon 65%

+Axít humic: không tan trong nước, rượu.Tan trong DD kiềm Thành phần cacbon khoảng 58%

+Axít Humic tạo với kation dể tạo muối humat

 Thành phần quan trọng trong than bùn là HUMIC ACID

 Humic acid is primarily found in manure,peat, lignite coal, and leonardite Leonardite, a highly oxidized form of organic matter, is technically known as a low rank coal between peat and sub-bituminous

 Humic acid from Nutranetics ProBioSystems helps break

up clay and compacted soils, assists intransfering micronutrients from the soil to the plant,enhances water retention, increases seed germination rates and percentages…

Model structure of humic acid (stevenson 1982)

Oxidized humic acid molecule

LEONARDITE WITH POTASSIUM

Hình SEM của humic acid

Cơ chế họat động trao đổi chất trên bề mặt

của phân tử humic acid

 Clayplatelet structure:

 Salt overload

 Clay compaction:

Humic acid encourages water penetration

Micronutrient Transference

Sản xuất và ứng dụng than bùn

1/Sử dụng than bùn làm giá đỡ để chuyển NPK vào đất 2/Sử dụng than bùn để SX acid humic và các muối Humat

Sơ đồ công nghệ sx humic acid & humat

Lọc ly tâm Axít fulvic dd

Humic dạng keo

Rửa kết tủa

Sấy khô HUMIC ACID

Kiềm hoá

Cô đặc-sấy khô Bột humat

 Hãy giới thiệu sơ lược về dầu mỏ, khí đồng hành và khí

thiên nhiên.

 Qui trình công nghệ chế tạo các muối humat và axít humic.