Đề cương Hóa học dầu mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT-NÔNG NGHIÊP CÔNG NGHỆ CAO BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC BÀI TIỂU LUẬN Hóa Học Dầu Mỏ GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung Mơn: Hóa học dầu mỏ Tên sinh viên: Thái Quốc Huy (18032854) Năm học: 2019 – 2020 Chủ nhiệm: Thái Quốc Huy Hướng dẫn khoa học: TS Tống Thị Minh Thu BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NĂM 2019 - 2020 Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao Bài tiểu luận HĨA HỌC DẦU MỎ Câu 1: Dầu mỏ gì? Sự khác dầu mỏ giới gì? Trả lời: Dầu mỏ hỗn hợp chất phức tạp, có hàng trăm cấu tử khác Mỗi loại dầu mỏ đặc trưng thành phần riêng, song chất, chúng có hydrocacbon thành phần (hydrocacbon Paraffin, hydrocacbon Naphten, hydrocacbon Aromatic) chiếm 60% đến 90% tron lượng trọng lượng dầu, lại chất phi Hydrocacbon (Oxy, lưu huỳnh, Nitơ, phức chất lim, chất nhựa, asphanten) Sự khác dầu mỏ giới là: Dầu khí tạo thành thường nằm phân bố rải rác lớp trầm tích chứa dầu gọi đá “mẹ” Dưới tác dụng áp suất lớp trầm tích cao biến động địa chất, dầu khí tạo đá “mẹ” bị đẩy ngoài, buộc chúng phải di cư đến nơi Trong trình di cư, tính chất thành phần dầu khí có biến đổi Khi qua lớp vật liệu xốp tượng vật lý lọc, hấp thụ phân chia sắc ký hịa tan có khả xảy với mức độ khác Kết thường làm cho dầu nhẹ hơn, hợp chất có cực bị hấp phụ mạnh giử lại đường di cư đó, nhựa asphalten giảm, cịn khí giàu mêtan Ở giai đoạn tính chất dầu khí biến đổi ít, khơng đáng kể Tuy nhiên, ảnh hưởng nhiệt độ, xúc tác, vi khuẩn, phóng xạ thường trực tiếp tác động, hợp chất hữu dầu khí tiếp tục bị biến đổi thêm, theo chiều hướng làm tăng độ biến chất GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Câu 2: Hydrocacbon Paraffin gì? Nêu đặc trưng loại paraffin dầu mỏ? Trả lời: Hydrocacbon Paraffin (còn gọi alcan) loại hydrocacbon phổ biến Dầu mỏ có độ biến chất cao, tỷ trọng nhẹ có nhiều hydrocacbon loại Tuỳ theo cấu trúc mà parafin chia thành hai loại parafin mạch thẳng khơng nhánh (gọi n-parafin) parafin có nhánh (gọi iso-parafin) Đặc trưng: n – paraffin parafin mạch thẳng không nhánh Là loại hydrocacbon dễ tách dễ xác định số loại hydrocacbon dầu mỏ Hàm lượng chung n-parafin dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích Tùy theo dầu mỏ tạo thành từ thời kỳ địa chất nào, mà phân bố n-parafin dầu khác Tuổi cao, độ sâu lún chìm lớn, hàm lượng n-parafin phần nhẹ dầu mỏ nhiều Một đặc điểm đáng ý hydrocacbon n-parafin có số nguyên tử cacbon từ C18 trở lên, nhiệt độ thường chúng chuyển sang trạng thái rắn, nằm dầu mỏ chúng nằm trạng thái hòa tan dạng tinh thể lơ lửng dầu Nếu hàm lượng n-parafin tinh thể cao, có khả làm cho tồn dầu mỏ tính linh động, bị đơng đặc lại Tính chất n-parafin có trọng lượng phân tử lớn gây nhiều khó khăn cho q trình vận chuyển chế biến dầu mỏ Iso-parafin parafin có nhánh GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Chúng thường có cấu trúc đơn giản, mạch dài, nhánh phụ ngắn, nhánh phụ thườn nhóm Metyl Các iso – parafin thường nằm phần nhẹ phần có nhiệt độ sơi trung bình dầu Các iso – parafin có số cacbon từ C đến C10 cấu tử quý phần nhẹ dầu mỏ, chúng làm tăng khả chống kích nổ (tăng trị số octan) xăng Iso paraffin có độ linh động cao n-parafin Câu 3: Hydrocacbon Naphten gì? Vai trị Naphten dầu mỏ gì? Trả lời: Hydrocacbon Naphthen (xyclo parafin) hợp chất vòng no, số hydrocacbon phổ biến quan trọng dầu mỏ Hàm lượng chúng thay đổi từ 30 đến 60% trọng lượng Naphten dầu mỏ thường gặp dạng : loại vòng cạnh, loại vòng cạnh loại nhiều vòng ngưng tụ qua cầu nối loại vịng cạnh trở lên thường khơng đáng kể Các hydrocacbon naphten có mặt phân đoạn nhẹ (thường vịng nhánh phụ) phần nhiệt độ sơi trung bình cao ( cấu tử nhiều vịng nhánh phụ dài) GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Vai trò Naphten dầu mỏ: chúng có nhiệt độ động đặc thấp nên giữ tính linh động cho dầu mỏ Với số nguyên tử cacbon phân tử so với parafin naphten có tỉ trọng cao nhiệt độ đơng đặc thấp Câu 4: Hydrocacbon Aromatic gì? Vai trị Aromatic dầu mỏ gì? Trả lời: Hydrocacbon Aromatic hợp chất hydrocacbon mà phân tử chúng có chứa nhân thơm Trong dầu mỏ có chứa loại nhiều vòng Vai trò Aromatic dầu mỏ: tạo số độ nhớt cao (độ nhớt bị biến đổi theo nhiệt độ) Câu 5: Liệt kê thành phần phi HRCB dầu mỏ? Trả lời: GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Thành phần phi HRCB Các chất chứa Lưu Các chất chứa nhựa Các chất chứa Nitơ Các chất chứa Oxy Các kimloại Nướ lẫn dầu huỳnh Asphenten Các chất chứa lưu huỳnh: Nguồn gốc: Lưu huỳnh dầu mỏ có nguồn gốc từ muối khống, trải qua q trình hóa học hình thành nên hợp chất chứa lưa huỳnh dầu Hàm lượng: Trong thành phần phi hydrocacbon, chất hữu chứa lưu huỳnh loại hợp chất phổ biến Tuy nhiên chúng chiếm lượng nhỏ dầu, khoảng 2% Các chất làm xấu chất lượng dầu thô Các loại dầu chứa 0,5% lưu huỳnh loại dầu tốt, cịn dầu chứa ÷ 2% lưu huỳnh trở lên dầu xấu Các dạng tồn tại: Lưu huỳnh thường có mặt tất dầu thô Sự phân bố lưu huỳnh phân đoạn phụ thuộc vào chất dầu thô loại hợp chất lưu huỳnh Thông thường hàm lượng lưu huỳnh tăng từ phân đoạn nhiệt độ sôi thấp đến cao đạt cực đại cặn chưng cất chân không Các chất chứa lưu huỳnh thường tồn dạng sau: Mercaptan (R-SH) Sunfua disunfua (R-S-R’ R-S-S-R’) Thiophen (lưu huỳnh mạch vòng) GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Lưu huỳnh tự (S, H2S) Các chất chứa Nitơ Nguồn gốc: Các hợp chất nitơ đại phận nằm phân đoạn có nhiệt độ sơi cao dầu mỏ Ở phân đoạn nhẹ, hợp chất chứa N thấy dạng vết Hàm lượng: Hàm lượng nitơ dầu thường nhỏ, dao động khoảng 0,03 ÷ 0,52% khối kượng dầu Hàm lượng nitơ dầu tăng nhiệt độ sôi tăng Phần lớn nitơ ( ÷ ) nằm cặn chưng cất Giữa hàm lượng nitơ, lưu huỳnh nhựa dầu có mối quan hệ: dầu nặng, nhựa chứa nhiều hợp chất nitơ lưu huỳnh; dầu nhẹ, nhựa chứa nitơ Các dạng tồn tại: Nitơ dầu tồn dạng hợp chất có tính kiềm, trung hịa axit Tuy nhiên, hợp chất có tính kiềm (chỉ có nguyên tử nitơ) thành phần chủ yếu Các dạng khác tồn ít, chúng có xu hướng tạo phức với kim loại V, Ni (ở dạng porfirin) Các hợp chất nằm phân đoạn có nhiệt độ sơi cao dầu Ví dụ số hợp chất chứa nguyên tử nitơ: GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Các chất chứa Oxy Nguồn gốc: Trong dầu mỏ, hợp chất chứa oxy thường có dạng axit (tức có nhóm -COOH) xêtơn (có nhóm – C = O) phenol, loại ester lacton Tuy số hợp chất chứa oxy dạng axit quan trọng Trong phân đoạn có nhiệt độ sơi thấp dầu mỏ axit khơng có Axit chứa nhiều phân đoạn có nhiệt độ sơi trung bình dầu mỏ (C20 – C23) phân đoạn có nhiệt độ sơi cao hàm lượng axit lại giảm Hàm lượng – dạng tồn tại: Trong dầu thơ chứa oxy dạng hợp chất axit, xeton, phenol, ete, este… axit phenol phổ biến cả, chúng thường tồn phần có nhiệt độ sơi trung bình cao Các axit thường có chức nhiều phần nhiệt độ sơi trung bình, nhiệt độ cao, hàm lượng axit giảm Các phenol thường gặp là: GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận CH3 OH OH OH phenol crezol β-naphtol Các kim loại nặng Nguồn gốc: Chúng nằm dầu mỏ thường phân đoạn có nhiệt độ sơi cao dạng phức với hợp chất hữu (cơ-kim) Hàm lượng – dạng tồn tại: Hàm lượng kim loại dầu thường không nhiều (phần vạn đến phần triệu) Chúng có cấu trúc phức kim (dạng porphirin), chủ yếu phức hai ngun tố V, Ni Ngồi cịn lượng nhỏ nguyên tố khác Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,… Các chất nhựa asphanten Nguồn gốc: Phần cặn sau chưng cất Hàm lượng – dạng tồn tại: Nhựa asphaten chất chứa đồng thời nguyên tố C, H, O, S, N; có phân tử lượng lớn (500 ÷ 600 đv.C trở lên) Hàm lượng nhựa asphanten dầu lớn, lớn nhiều so với thành phần phi hydrocacbon khác Trong dầu nhẹ thường không ÷ 5% KL, dầu nặng 20% KL cao Nhìn bề ngồi chúng có màu xẫm, nặng nước khơng tan nước, có cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao; thường tập trung nhiều phần nặng, cặn dầu mỏ Nước lẫn dầu mỏ (nước khoan): GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Nguồn gốc: Nước có từ hình thành nên dầu khí có lún chìm vật liệu hữu đáy biển Nước từ khí (như nước mưa) ngấm vào mỏ dầu Hàm lượng – dạng tồn tại: Trong dầu mỏ, lẫn lượng nước định, chúng tồn dạng nhũ tương, gọi nước khoan Trong nước khoan chứa lượng lớn muối khoáng Các cation anion thường gặp là: Na+ , Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, HCO3-, SO42-, SO32-, Br-, I-… ngồi cịn số oxyt không phân li dạng keo Al2O3, Fe2O3, SiO2 Câu 6: Asphan dầu mỏ gì? Ứng dụng Asphan dầu mỏ gì? Trả lời: Asphalten hầu hết loại dầu mỏ có tính chất giống Asphalten có màu nâu sẫm đen dạng bột rắn thù hình, đun nóng khơng chảy mềm, có bị phân hủy nhiệt độ đun cao 300oC tạo thành khí cốc Về cấu trúc, Asphalten phức tạp, chúng xem hợp chất hữu cao phân tử, với mức độ trùng hợp khác Các Asphalten có chứa nguyên tố S, O, N nằm dạng dịvòng hệ nhiều vòng thơm ngưng tụ cao Các hệ vịng thơm nối với qua cầu nối ngắn để trở thành phân tử có trọnglượng phân tử lớn Ứng dụng Asphan dầu mỏ là: Asphaltenes dạng nhựa đường sản phẩm bitum từ nhà máy lọc hóa dầu sử dụng làm vật liệu lát đường, ván lợp cho mái nhà, lớp phủ chống thấm móng tịa nhà GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận trưng Mối quan hệ tỷ trọng, nhiệt độ hệ số đặc trưng biểu diển qua hệ thức sau: Trong đó: K : hệ số đặc trưng cho họ hydrocacbon, cụ thể sau: K=13: đặc trưng cho họ hydrocacbon parafin - K=11: đặc trưng cho họ hydrocacbon naphten - K=10: đặc trưng cho họ hydrocacbon thơm - T: nhiệt độ sơi hydrocacbon, tính độ Renkin( oR) (chuyển đổi sang oC: oR= 1,8(oC) + 491,4) - d: tỷ trọng hydrocacbon đo 15,6oC so với nước nhiệt độ (d15,615,6) Đối với dầu mỏ, hệ số K nằm giới hạn sau: -K 13 - 12,15 -K 12,1 - 11,15 dầu thuộc họ parafinic dầu thuộc họ trung gian -K 11,45- 10,5 dầu thuộc họ naphtenic Cần ý họ parafin, trị số K cao dầu mang đặc tính parafinic rõ rệt, tri số K giảm dần dầu mỏ mang đặc tính parafinic yếu hơn, tính chất dầu trung gian ảnh hưởng Ngược lại, dầu naphtenic, hệ số K gần đến 10 dầu mang đặc tính trung gian với aromatic, hệ số K gần đến 11 mang đặc tính naphtenic rõ rệt Khi hệ số K lớn, dầu mang đặc tính hỗn hợp với dầu trung gian parafinic naphtenic Phân loại dầu mỏ theo họ HC kết hợp với hợp chất khơng thuộc họ HC Với lối phân loại này, địi hỏi phải xác định tỷ số hydrocacbon loại, tồn dầu mỏ nói chung khơng phải phân đoạn, sản phẩm chưng cất Khi biết tỷ lệ hydrocacbon loại dầu mỏ, biết phân bố GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 12 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận thành phần khác không thuộc loại hydrocacbon (lưu huỳnh, asphalten) tỷ trọng dầu mỏ, dễ dàng phân loại chúng vào chứa sẳn Câu 8: Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo chất vật lý? Trả lời: Để phân loại theo tỷ trọng, thường chia dầu làm nhiều cấp nặng nhẹ khác Chẳng hạn, chia dầu làm cấp sau: d15 15 < 0,828 -Dầu nhẹ, : 15 0,828 < d -Dầu nặng trung bình, khi: -Dầu nặng, khi: Cũng chia dầu làm cấp sau: -Dầu nhẹ, : d 20 15 < 0,884 d15 15 > 0,884 < 0,830 -Dầu trung bình, d20 = 0,831-0,860 -Dầu nặng, d20 = 0,861-0,920 d20 > 0,920 -Dầu nặng, Thậm chí, người ta cịn chia dầu làm cấp: d20 < 0,830 -Dầu nhẹ, 20 - Dầu nhe vừạ, : d = 0,831-0,850 -Dầu nặngû, : d 20 = 0,851-0,865 20 d = 0,866-0,905 -Dầu nặng, : 20 -Dầu nặng, : d > 0,905 Ngoài ram thị trường dầu giới sử dụng độ OAPI thay cho tỷ trọng O API tính sau: Dầu thơ thường có OAPI từ 40 (d = 0,825) đến 10 () GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 13 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao Bài tiểu luận Câu 9: Khí dầu mỏ gì? Phân biệt “khí thiên nhiên”, “khí đồng hành” “khi ngưng tụ”? Trả lời: Khí dầu mỏ khí thu khai thác dầu mỏ gồm thành phần : phần hidrocacbon phần phi hidrocacbon Trong dầu mỏ (và khí) có điểm chung thành phần hợp chất hydrocacbon (tức có C H phân tử) chiếm phần chủ yếu, nhiều đến 97-98%, 50% Các hợp chất khác hợp chất lưu huỳnh, nitơ, oxy, hợp chất kim, chất nhựa asphalten Ngoài C H cịn có S, O, N, số kim loại V, Ni, Fe, Cu, Ca, Na, As.v v khí có He, Ar, Ne, N2, Kr, Xe, H2, v v Khí thiên nhiên Khí đồng hành Khí ngưng tụ Các khí chứa Các khí nằm lẫn (Condersat) trạng thái mỏ khí riêng biệt dầu mỏ, hình thành trung gian dầu mỏ với dầu khí (phần cuối khí phần đầu dầu) Thành phần chủ yếu Thành phần chủ yếu Thành phần bao gồm khí Metan (CH4) từ 93 – khí nặng propan, hydrocacbon propan, 99%, cịn lại khí butan, pentan… butan số khác etan (C2H6), hydrocacbon lỏng khác propan (C3H8), pentan, hexan, butan(C4H10) chí hydrocabon naphten aromatic Câu 10: Phân đoạn khí gì? Ứng dụng phân đoạn khí? Trả lời: GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 14 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Phân đoạn khí bao gồm cácc hydrocacbon C1 – C4, lượng C5 – C6 Các khí khai thác từ mỏ khí tách khoan dầu Ứng dụng phân đoạn khí Ngun liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hóa dầu Tổng hợp Amoniac (NH3) nguyên liệu ban đầu để tổng hợp phân đạm Tổng hợp metanol Oligome hóa etylen thành nhiên liệu diezen Khí làm nhiên liệu đốt Hiện công nghiệp sử dụng loại lò đốt với nhiều loại nhiên liệu truyền thống khác D.O, F.O, than, điện…cho công đoạn gia nhiệt như: nung, sấy, hấp… Chuyển hóa khí thành nhiên liệu đốt hướng sử dụng quan trọng có hiệu cao, cơng nghệ hóa lỏng khí phát triển phạm vi toàn cầu Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) Câu 11: Phân đoạn xăng gì? Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu đến tính chất cháy động xăng gì? Trả lời: Phân đoạn xăng: bao gồm hydrocacbon từ C5 - C10 C11 có khoảng nhiệt độ sơi 1800C Cả loại hydrocacbon parafinic, naphtenic, aromatic có mặt phân đoạn Ngồi hydrocacbon, phân đoạn xăng cịn có các: Hợp chất lưu huỳnh (RSH) Hợp chất chứa Nitơ chủ yếu dạng pyrdin Hợp chất chứa Oxy (rất ít) chủ yếu dạng phenol đồng đẳng GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 15 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Ảnh hưởng phần nhiên liệu đến tính chất cháy động xăng: Mỗi loại xăng khác có độ chống kích nổ ( trị số octan) khác Người ta thấy Các hydrocacbon phân tử nhỏ parafin mạch nhánh, aromat cháy sau điểm hỏa, có nghĩa loại có khả chống kích nổ tốt Các n – parafin dễ dàng cháy lửa chưa lan truyền tới, gây cháy kích nổ Khả chống kích nổ hydrocacbon sau : Hydrocacbon thơm > olefin mạch nhánh > parafin nhánh > naphten có nhánh > olefin mạch thẳng > naphten > n – paraffin Trong xăng chứa nhiều hydrocacbon thơm izo-paraffin trị số octan cao Nâng cấp đưa thêm thiết bị lọc dầu để sản xuất hỗn hợp xăng có trị số octan cao Câu 12: Phân đoạn Kerosen gì? Thành phần hóa học ứng dụng phân đoạn Kerosen? Trả lời: Phân đoạn Kerosen gọi dầu lửa: có nhiệt độ sơi từ 180 đến 250 0C, bao gồm hydrocacbon có số cacbon từ C11 đến C16 Thành phần hóa học Trong phân đoạn này, hầu hết n - parafin, izo – parafin Các hydrocacbon naphtenic thơm, cấu trúc vịng nhiều nhánh phụ ngồi cịn có mặt hợp chất hai ba vòng, đặc biệt loại naphten thơm hai vịng chiếm phần lớn Có mặt hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp vòng thơm vòng naphten tetralin đồng đẳng chúng GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 16 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Các hợp chất chưa S, N, O tăng dần Lưu huỳnh dạng mercaptan giảm dần, xuất lưu huỳnh dạng sunfua Các chất Nitơ với hàm lượng nhỏ dạng quinolin, pyrol, indol Ứng dụng Phân đoạn kerosen sử dụng chủ yếu cho hai mục đích: làm nhiên liệu phản lực dầu hỏa dân dụng, nhiên liệu phản lực ứng dụng Câu 13: Phân đoạn gas oil nhẹ gì? Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu đến tính chất cháy động diezen gì? Trả lời: Phân đoạn gasoil nhẹ cịn gọi phân đoạn dầu điêzen, có khoảng nhiệt độ sôi từ 250 đến 3500C, chứa hydrocacbon từ C16 đến C21 Phần lớn phân đoạn n-parafin, izo-parafin cịn hydrocacbon thơm Hàm lượng chất chứa S, N, O tăng nhanh Lưu huỳnh chủ yếu dạng disunfua, dị vòng Các chất chứa oxy (ở dạng axit naphtenic) có nhiều đạt cực đại phân đoạn Ngồi cịn có chất dạng phenol dimetylphenol Trong gasoil xuất nhựa, song cịn ít, trọng lượng phân tử nhựa thấp (300 đến 400 đ.v.C) Ảnh hưởng phần nhiên liệu đến tính chất cháy động diezen: Mỗi loại dầu diêzn khác có khả tự bốc cháy (trị số xetan) khác Người ta thấy rằng: Các hydrocacbon khác có khả tự bốc cháy (trị số xetan) khác nhau: mạch thẳng dài, trị số xetan cao; ngược lại, hydrocacbon thơm nhiều vòng, trị số xetan thấp Có thể xếp thứ tự theo chiều giảm khả oxy hóa (tức thời gian cảm ứng) hydrocacbon sau: GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 17 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận n – parafin < naphten < n – olefin < izo – naphten < izo – parafin < izo – olefin < HRCB thơm Phân đoạn gasoil chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ parafin có trị số xetan cao Gasoil khai thác trực tiếp từ dầu mỏ không cần trình biến đổi hóa học thích hợp để sử dụng làm nhiên liệu diezen Trong nhiên liệu có nhiều thành phần khó bị oxy hóa xảy q trình cháy kích nổ có trị số xetan thấp Để tăng trị số xetan, thêm vào nhiên liệu số phụ gia để thúc đẩy trình oxy hóa như: izo – propyl nitrat, n-butyl nitrat, amyl nitrat,… Với lượng khoảng 1,5% thể tích, chất phụ gia tăng trị số xetan lên 15 đến 20 đơn vị Câu 14: Phân đoạn Gas oil nặng gì? Ứng dụng phân đoạn gas oil nặng gì? Vì sao? Trả lời: Phân đoạn Gasoil nặng với khoảng sôi từ 350 đến 500 0C, phân đoạn bao gồm hydrocacbon từ C21 đến C35 lên tới C40 Ứng dụng phân đoạn gasoil nặng sản xuất dầu nhờn Giảm ma sát: bôi trơn bề mặt tiếp xúc chi tiết chuyển động Máy móc làm việc nhẹ nhàng, bị mịn, giảm cơng tiêu hao Làm mát: Khi ma sát, kim loại nóng lên sinh nhiệt, dầu chảy qua bề mặt truyền nhiệt ngồi, cho máy móc làm việc tốt Làm sạch: dầu nhờn lưu chuyển qua bề mặt ma sát, theo tạp chất đưa cacte dầu lắng lọc Làm kín: nhờ khả bám dính tạo màng, dầu nhờn góp phần làm kín khe hở Bảo vệ kim loại: màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại ngăn tiếp xúc với tác nhân ăn mòn GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 18 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Thành phần hóa học gasoil nặng: có phân tử lượng lớn, thành phần hóa học phân đoạn dầu nhờn phức tạp: Các n-parafin izo-parafin ít, naphten thơm nhiều Dạng cấu trúc hỗn hợp tăng Hàm lượng hợp chất S, N, O tăng mạnh Các chất nhựa, asphanten có mặt phân đoạn Câu 15: Cặn Gudron gì? Ứng dụng cặn gudron gì? Trả lời: Gudron phần cịn lại sau phân tách phân đoạn kể có nhiệt độ sơi lớn 5000C, gồm hydrocacbon có số nguyên tử cacbon lớn C 41, giới hạn cuối lên đến C80 Thành phần chia nhóm: Nhóm chất dầu Hydrocacbon có phân tử lượng lớn, tập trung nhiều hợp chất thơm có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng thơm naphten Tỷ trọng xấp xỉ Tan xăng, n-pentan, CS2, …khơng tan cồn Chiếm từ 45-60% Nhóm chất nhựa Dạng keo quánh: gồm chất trung tính chất axit Chất trung tính: có màu đen nâu, nhiệt độ hóa mềm nhỏ 1000C, tỷ trọng lớn 1, dễ dàng hòa tan xăng, naphtalen Chất trung tính tạo nhựa có tính dẻo dai tính dính kết Hàm lượng ảnh hưởng trực tiếp đến tính kéo dài nhựa, chiếm khoảng 10 đến 15% khối lượng cặn gudron GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 19 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Chất axit: chất có nhóm –COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn 1, dễ hòa tan cloroform rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề mặt Khả kết dính bitum phụ thuộc vào hàm lượng chất axit có nhựa, chiếm khoảng 1% cặn dầu mỏ Nhóm asphanten Nhóm asphanten nhóm chất màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn Chứa phần lớn hợp chất dị vịng có khả hịa tan mạnh disunfua (CS2) Đun 3000C khơng bị nóng chảy mà bị cháy thành tro Ứng dụng cặn gudron: Phân đoạn gudron sử dụng nhiều mục đích khác sản xuất bitum, than cốc, nhiên liệu đốt lò Trong ứng dụng trên, sản xuất bitum ứng dụng quan trọng Câu 16: Vai trò, mục đích, q trình Cracking gì? Sự khác Cracking nhiệt Cracking xúc tác gì? Trả lời: Vai trị q trình Cracking bẻ gãy mạch cacbon cacbon hydrocacbon Mục đích q trình Cracking là: Chuyển hóa phân đoạn dầu nặng thành sản phẩm nhẹ Nâng cao chất lượng sản phẩm Cracking Nhiệt Cracking Xúc tác Điều kiện phản ứng xảy nhiệt Do có xúc tác nên tác làm cho điều độ áp suất cao từ 470 - 550 oC áp kiện suất từ 20 – 70 at GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung phản ứng xảy cách dễ dàng hơn, có nhiệt độ phản ứng thấp 20 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao Mục đích: Bài tiểu luận 450oC Mục đích: Thu hồi xăng từ phần nặng, thu Làm giảm lượng hoạt hóa, số olefin sử dụng công nghiệp tăng tốc độ phản ứng tổng hợp hóa dầu Làm giảm nhiệt độ cần thiết phản ứng Làm tăng tính chất chọn lọc ( hướng phản ứng theo hướng cần thiết) Nguyên liệu: từ phần gasoil đến cặn Nguyên liệu: nặng dầu phổ biến hay sử dụng cặn mazut Các phân đoạn kerosen chưng cất trực tiếp Phân đoạn có nhiệt độ sơi 300-3500C q trình chưng cất chân khơng mazut Phân đoạn gasoil q trình chế biến thứ cấp khác Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sôi 300-5500C Sản phẩm: Sản phẩm thu bao Sản phẩm: q trình gổm khí chứa nhiều olefin xăng xăng, ngồi cịn thu thêm số sản phẩm phụ khí, gasoil nặng, gasoil nhẹ Cơ chế hóa học: phản ứng theo Cơ chế hóa học: phản ứng bề nguyên tắc gốc tự GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung mặt chất xúc tác 21 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Câu 17: Vai trò, mục đích, q trình Reforming gì? Nêu rõ đặc trưng nguyên liệu sản phẩm thu trình? Trả lời: Vai trị : Làm thơm hóa sản phẩm dầu mỏ, tăng trị số octan xăng cung cấp ngun liệu khí hydro cho cơng nghệ làm dầu Bản chất hóa học: chuyển hóa n-parafin naphten thành hydrocacbon thơm Mục đích: Sản xuất săng có trị số octan cao (khơng cần pha chì) Sản xuất hydrocacbon thơm (benzen, toluen, xylen, gọi tắt BTX làm nguyên liệu tổng hợp hóa dầu) Thu khí H2 (là nguồn thu H2 nhiều rẻ 10 đến 15 lần so với phương pháp khác), H2 ứng dụng nhiều trình làm sản phẩm dầu mỏ, chế biến dầu, trình khác cơng nghệ hóa học Đặc trưng nguyên liệu sản phẩm: Nguyên liệu: Xuất xứ: + Xăng từ trưng cất trực tiếp + Xăng từ trinh Visbreaking, Hydrocracking + Phân đoạn sản phẩm FCC Thành phần: Hỗn hợp Hydrocarbon từ C7 – C11 ( trường hợp nhà máy khơng có phân sưởng isomerisation sử dụng phân đoạn từ C5 – C11) Tính chất: Khống trưng cất: 60-180oC Tỉ trọng: 0.7- 0.8 g/cm3 GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 22 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Trọng lượng phân tử trung bình: 100-110 RON: 40-60 Thành phần nhóm: paraffin 40-60 wt%; olefil wt%; naphtene 20-30 wt%; aromaic 10-15 wt% Sản phẩm chính: Xăng reformat số tính chất: Thành phần cất: thơng thường từ 35-190oC Tỉ trọng: 0.76 - 0.78, số octan: 94 – 103 Thành phần hydrocarbon: chủ yếu aromatic parafin, naphtene chiếm 10%, olefin không đáng kể Sự thay đổi thành phần tính chất xăng reformat giới hạn nêu phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, điều kiện công nghệ, chất xúc tác Sản phẩm phụ: Khí hydro ( chiếm 70 – 90%) khí phần sử dụng lại cho q trình reforming, cịn phần lớn sủ dụng cho q trình làm khí hydro q trình chuyển hóa có hydro Khí hóa lỏng LPG: khí thu lại sau cho sp qua tháp ổn định xăng, chủ yếu propan butan Sản phẩm Hydrocacbon thơm: q trình reforming cịn cung cấp nguồn nguyên liệu BTX( benzen- toluenxylen ) cho hóa dầu Câu 18: Vai trị, mục đích, q trình Izome hóa gì? Nêu rõ đặc trưng ngun liệu sản phẩm thu trình? Trả lời: Vai trò: Biển đổi hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh Nâng cao trị số octan xăng GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 23 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Phương pháp để tạo cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất lượng Phản ứng có ý nghĩa quan trọng lọc hóa dầu Izome hóa n – butan thành izo buten, cấu tử để tổng hợp MBTE làm phụ gia tái tạo lại xăng Mục đích: Izome hóa q trình nhằm biến đổi hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh Nâng cao trị số octan phân đoạn pentan-hexan xăng Nhận izo-parafin riêng biệt izopentan izobutan từ nguyên liệu npentan butan tương ứng Biến đổi vị trí nhóm vịng benzen Đặc trưng ngun liệu sản phẩm thu Nguyên liệu: Izome hóa thường dùng nguyên liệu phân đoạn C4, phân đoạn C5 C6 hay hỗn hợp từ C5 – C6 Sản phẩm: isopentan 96%, trị số octan sản phẩm 89, suất xăng 98% khối lượng Câu 19: Vai trò, mục đích, q trình Akyl hóa gì? Nêu rõ đặc trưng nguyên liệu sản phẩm thu q trình? Trả lời: Vai trị: đưa nhóm alkyt vào phân tử hợp chất vô hữu Đây loại phản ứng có giá trị thực tế cao để đưa nhóm alkyt vào hợp chất thơm, isiparafin, mercaptan, sunfit, amin, hợp chất liên kết ete,… giai đoạn trung gian quan sản xuất monome, chất tẩy rửa,… Chế biển olefin nhẹ izobutan thành cấu tử xăng có trị số octan cao độ nhạy nhỏ cho phép chế tạo xăng theo công thức pha trộn GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 24 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận Mục đích: Alkyl hóa q trình đưa thêm gốc –R vào phân tử nhằm sản xuất xăng có thành phần HC nhiều nhánh có số octan cao olefin (C4) + Alkyl hóa ankan,tạo xăng có giá trị octan cao + Alkyl hóa hydrocacbon thơm Nguyên liệu: Phân đoạn butan, butylen Sản phẩm: Alkylat: RON > 95, olefin RH thơm, chủ yếu iso ankan để pha vào xăng khác để nâng cao chất lượng Câu 20: Quá trình Hydroprocessing gì? Vai trị Hydroprocessing nhà máy lọc dầu gì? Trả lời: Quá trình Hydroprocessing trình làm dầu Hydro Quá trình gồm: Hydrotreating Hydrocracking Hydrotreating: trình xúc tác cho chuyển nhằm loại bỏ tạp chất hữu có chứa S, N, O, Hydro áp suất cao kèm theo q trình no hóa cracking Hydrocracking: trình bẻ gãy C – C với tham gia Hydro xúc tác, sản phẩm thu cuối hydrocarbon no Đó kết hợp trình cracking xúc tác hợp chất ban đầu hydro hóa hợp chất khơng no vừa tạo Vai trị Hydroprocessing nhà máy lọc dầu là: Làm lưu huỳnh, nito, oxy sản phẩm cuối Giảm hàm lượng olefil Tốt cho diếl nhiên liệu phản lực Giảm hydrocarbon thơm Tốt cho diesel, nhiên liệu phản lực, dầu nhờn Giảm benzen Tốt cho môi trường Giảm kim loại tốt cho tất nhiên liệu GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 25 SVTH: Thái Quốc Huy Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao Bài tiểu luận Vai trị trình nhà máy lọc dầu : đáp ứng yêu cầu sản phẩm làm nguyên liệu cho qua trình chế biến GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung 26 SVTH: Thái Quốc Huy ... aromatic, có nghĩa có loại dầu mỏ tương ứng dầu mỏ Parafinic, dầu mỏ Naphtenic, dầu mỏ Aromatic, loại chiếm ưu số lượng dầu mỏ Dầu mỏ parafinic mang tính chất hoá học vật lý đặc trưng hydrocacbon...Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao Bài tiểu luận HĨA HỌC DẦU MỎ Câu 1: Dầu mỏ gì? Sự khác dầu mỏ giới gì? Trả lời: Dầu mỏ hỗn hợp chất phức tạp,... Hydrocacbon Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon phương pháp phân loại thông dụng Theo cách phân loại dầu mỏ nói chung mang đặc tính loại hydrocacbon chiếm ưu dầu mỏ Như vậy, dầu mỏ có ba loại hydrocacbon