Khí thiên nhiên chủ yếu là khí Metan chiếm 94 - 98% thể tích ;Các Parafin có mạch Cacbon từ C2 đên( C5 thuộc loại khí dầu mỏ , ngoài ra khí thiên nhiên còn có 2 loại khí khác :
- Khí đồng hành là khí trong các mỏ dầu :ngoài Metan chủ yếu còn có các hyđrocacbon khác từ C2 đến C5 (khí đồng hành có sẵn trên bề mặt của dầu).
- Khi chế biến ,dầu mỏ được tạo thành trong quá trình chế biến gồm :các hyđrocacbon khong no là những nguyên liệu quí trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ.
Ngoài các thành phần trên còn có :Hyđro ,các hợp chất có hại (các hợp chất của lưu huỳnh) ,CO2 ,N2 ,hơi ẩm.
* Thành phần của dầu : chủ yếu là các hyđrocacbon , ngoài ra còn có nhựa ,các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh ,nitơ và các tạp chất vô cơ khác.
no , naphten , vòng thơm .Chúng có nhiều đồng phân.
Chất lượng dầu mỏ được đánh giá theo lượng hyđrocacbon nhiệt sôi có trong dầu mỏ . Quí nhất là dầu mỏ có nhiều hyđrocacbon dễ sôi có trọng lượng riêng thấp gọi là dầu nhẹ.
II.Xử lý dầu thô:
Tùy theo mục đích sử dụng mà khí được xử lý khác nhau.
1.Làm sạch khí:
a) Tách hơi nước:hơi nước có hại.
- Khi hạ nhiệt độ hơi nước có thể đóng băng làm vỡ đường ống hoặc với các hyđrocacbon thành các hydrat (CH4.7H2O , C2H6.7H2Ov.v...) bịt kín đường ống hoặc thiết bị.
- Hơi nước được tách bằng chất hút nước thể rắn ( Canxiclorua hạt ,NaOH rắn v.v...) hoặc lỏng (dung dịch Canxiclorua dietylengly ). b) Khử khí H2S và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác:
- H2S ăn mòn thiết bị .
- Các hợp chất lưu huỳnh khi đốt sẽ tạo thành SO2 dễ ăn mòn thiết bị dụng cụ , nhũng chất làm xúc tác nhiễm độc. Ðể loại nó người ta dùng chất hấp thụ rắn và lỏng (rắn :Fe(OH)3 , than hoạt tính ) , ( lỏng : muối bazơ mạnh với acid yếu như cacbonat , photphat của natri hoặc kali ).
Na2CO3 + H2S D NaHCO3 + NaHS Hay dùng bazơ hữu cơ yếu :
2(CH2CH2OH)NH2 + H2S D [(CH2CH2OH)NH3]2 Dung dịch hấp thụ được tưới từ trên tháp hấp thụ kiểu đệm , còn khi cần làm sạch đi ngược chiều từ dưới lên .
Ở thiết bị hấp thụ ra dung dịch được bơm qua thiết bị truyền nhiệt , sau đó qua thiết bị truyền nhiệt để nâng nhiệt độ đến nhiệt độ tái sinh , rồi đi vào tháp tái sinh được bơm qua bơm qua các thiết bị nhiệt trao đổi nhiệt và các thiết bị làm lạnh để tuần hoàn trở lại thiết bị hấp thụ.
2.Tách xăng khí :
Là quá trinh hyđrocacbon dễ bay hơi tồn tại trong không khí dưới dạng hơi. Kếi quả được hai sản phẩm :
- Hyđrocacbon có mạch cacbon từ C2 ® C5 . - Hyđrocacbon hơi có mạch Cacbon > C4 . Xăng là hổn hợp các hyđrocacbon ở thể hơi.
Có 3 phương pháp chủ yếu để tách xăng khí : - Ngưng tụ xăng khí .
- Hấp thụ . - Hấp phụ.
+ Ngưng tụ xăng khí:hỗn hợp khí được xử đến áp suất 15® 20 atm rồi làm lạnh băng nước thường .Tùy theo nhiệt độ & áp suất làm lạnh ,mức độ tách xăng khí có thể cao thấp khác nhau ,xăng khí không tách được hoàn toàn .
+ Hấp thụ : phương pháp này tách xăng khí được hoàn toàn . Người ta dùng sản phẩm dầu mỏ ở thể lỏng ,có nhiệt độ khoảng 100 tới 2000C làm dung môi hấp thụ .Trước đây người ta dùng hấp thụ gián đoạn ; hiện nay thông dụng sử dụng tháp hấp thụ liên tục ,nó gồm có 3 phần : -Vùng làm lạnh I có cấu tạo bằng nước.
-Vùng khử hấp thụ III có cấu tạo ống chùm ,gia nhiệt bằng hơi nước hỗn hợp vào vùng II & than hoạt tính sau khi qua vùng I, cũng đi vao vùng II theo chiều ngược nhau. Than Hấp thu ûkhí nóng tiếp tục đi xuống vùng III .Khí nhẹ ra khỏi vùng hấp phụ được lấy ra ở phần trên của tháp hấp phụ một phần khí tuần hoàn trở lại theo đường ống để đưa than đa tái sinh theo đường ống lên đỉnh tháp xăng khí sau khi tách ra , có chứa khí propan & metan dễ tạo nên ụ túi khí trong ống dẫn nhiên liệu ở các động cơ đốt trong do vậy cần phải tách chúng ra để xăng được ổn định được thực hiện bằng phương pháp chưng dưới áp suất cao .
3 - Tách khí thành các cấu tử riêng biệt hay các nhóm cấu tử:
Quá trình tách các hỗn hợp khí được thực hiện theo phương pháp hấp thụ, hấp thụ chọn lọc và phương pháp chưng cất ( vấn đề này được xét trong phần tổng hợp chất hữu cơ).
III.Chế biến dầu:
Dầu được dùng chủ yếu để: - Làm nhiên liệu động cơ.
- Làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa chất
- Tạo ra nhiều sản phẩm dùng trong nhiều ngành khác.
Dầu có nhiều loại khác nhau, nên phải dùng nhiều phương pháp lý hóa khác nhau để chế biến dầu.
Quá trình chế biến dầu bao gồm các công đoạn chủ yếu sau: - Xử lý dầu trước khi chế biến.
- Chưng phân đoạn để tách mazut với các phần chưng cất khác. - Chưng madút.
- Tổng hợp các cấu tử có chỉ số óctan cao của nhiên liệu động cơ. - Tinh chế các sản phẩm dầu mỏ.
1. Xử lý dầu sơ bộ trước khi chế biến:
Trước khi chế biến, dầu phải được loại các tạp chất.
- Trước hết phải tách khí đồng hành, nó là sản phẩm có giá trị. Sau đó dầu được đưa sang bể lắng để tách các tạp chất cơ học ( cát, đất, sét), nước và các muối khoáng (NaCl, MgCl2, CaCl2) trong thiết bị lắng, nước và các tạp chất cơ học được lấy ra ở đáy bể, nước tạo với dầu thành các hạt nhũ tương ( 0,1 tới 100 mm) do đó biện pháp lắng không kết quả đối với nước; cần phải phá nhũ tương trên dòng điện xoay chiều: dầu được đưa vào thiết bị khử nước, có các điện cực chịu điện áp cao ((30000 tơi& 40000 V) dưới tác dụng của điện cực xoay chiều, các hạt nhũ tương bị phá hủy kết hợp với nhau tạo thành hạt lớn lắng xuống đáy.
Ðể tách muối được hoàn toàn hơn, người ta trộn dầu với nước nóng. Sau khi xử lý bằng nhiệt và điện, khí dầu được đưa về xí nghiệp chế biến. Trước tiên họ phân loại và trộn thành phần tương đối đên, rồi xử lý bằng kiềm hoặc Amôniac để trung hòa axít, Sunfua và các tạp chất.
2. Chưng cất:
Hệ thống chưng cất phổ biến trong công nghiệp chế biến dầu là hệ thống