Bài Giảng Hydrocarbon - Chương 4

Nguồn gốc của dầu mỏ Dầu mỏ là một chất lỏng, sánh, có trong lòng đất có màu từ nâu sẫm đến đen, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước và cháy được. Thành phần chủ yếu của dầu mỏ là hỗn hợp các ankan, xicloankan và aren. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ dẫn xuất chứa oxi, lưu huỳnh và nitơ. Dầu lửa và khí đốt đã được con người biết đến từ hàng nghìn năm trước. Sáu nghìn năm trước đây, nghề dầu lửa và nhựa đường đã tồn tại trên bờ sông...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài Giảng Hydrocarbon - Chương 4 CHƯƠNG 4. HIDROCACBON THIÊN NHIÊN 4.1. Dầu mỏ 4.1.1. Nguồn gốc của dầu mỏ Dầu mỏ là một chất lỏng, sánh, có trong lòng đất có màu từ nâu sẫm đến đen, cómùi đặc trưng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước và cháy được. Thành phần chủyếu của dầu mỏ là hỗn hợp các ankan, xicloankan và aren. Ngoài ra còn có một lượngnhỏ dẫn xuất chứa oxi, lưu huỳnh và nitơ. Dầu lửa và khí đốt đã được con người biết đến từ hàng nghìn năm trước. Sáu nghìnnăm trước đây, nghề dầu lửa và nhựa đường đã tồn tại trên bờ sông Orat, vào thời đạiđó, sự phát hiện ra dầu lửa, sự thoát ra của khí đốt có lẽ đã là lý do thờ phụng của thầnlửa huyền bí. Nhưng chỉ đến giữa thế kỷ XIX, khi đã xuất hiện kỹ thuật khoan dầu vàcác loại động cơ đốt trong, người ta mới nói đến dầu lửa như một nguồn năng lượng.Cũng từ thời gian này, việc nghiên cứu thăm dò dầu mỏ và khí đốt phát triển mạnh.Những năm 20 -30 của thế kỉ XX, việc khai thác dầu lửa được tiến hành rầm rộ. Việcxử lí khí đốt được chú ý muộn hơn, vì vậy công nghiệp khí đốt đến năm 40 của thế kỉXX mới được tích cực giải quyết . Cho đến nay, vấn đề nguồn gốc dầu mỏ vẫn chưa được giải thích một cách thoảđáng. Các giả thuyết về nguồn gốc dầu mỏ được hình thành trên hai hướng: nguồn gốcvô cơ và nguồn gốc hữu cơ. Một số nhà bác học tiếp tục các công trình theo hướng vôcơ như thuyết cacbon kim loại của Menđeleep (1877), thế nhưng chính ông cũng thừanhận dầu mỏ Baku thuộc nguồn gốc hữu cơ. Hiện nay, đa số các nhà khoa học đều chorằng dầu mỏ có nguồn gốc hữu cơ. Thuyết này dựa trên cơ sở nhiều kim loại dầu mỏcó chứa chất của nitơ như clorophin, hemin cũng như các hiđrocacbon hoạt độngquang học. Điều này chứng tỏ dầu lửa không thể chịu tác dụng của nhiệt độ trên2500C. Như vậy, dầu mỏ được tạo thành từ động vật hoặc thực vật tích luỹ lâu ngàynằm sâu dưới đáy đại dương, đầm hồ ở dạng bùn và chịu tác dụng của vi khuẩn trongđiều kiện thiếu không khí. Hội nghị Quốc tế về Hoá dầu ở Matxcơva năm 1958 cũng phải công nhận sựsong song tồn tại của hai giả thuyết vô cơ và hữu cơ về nguồn gốc dầu mỏ. 4.1.2. Thành phần và phân loại dầu mỏ 1) Thành phần a)Thành phần nguyên tố Thành phần nguyên tố của dầu mỏ như sau: Cacbon: 82÷87%, nitơ: 0,01÷2%, oxi từ 0,01÷7%, ngoài ra còn có một số nguyêntố khác chiếm hàm lượng không đáng kể . b)Các chất hoá học Dầu mỏ là hỗn hợp phức tạp các chất hữu cơ. Thành phần của nó thay đổi phụthuộc vào nguồn gốc và địa chất của từng vùng, song đều cấu thành từ hai loại hợpchất chính: hợp chất Hidrocacbon và hợp chất không thuộc loại hidrocacbon có chứacác nguyên tố oxy, lưu huỳnh, nitơ, trong đó các hợp chất hidrocacbon là chủ yếu vàquan trọng nhất của dầu mỏ. • Các hợp chất hidrocacbon trong dầu mỏ gồm: - Hidrocacbon loại parafin - Hidrocacbon loại mạch vòng (xicloankan hay naphen). 159 - Hidrocacbon loại thơm (aren đơn vòng hoặc đa vòng ngưng tụ). - Hidrocacbon loại hỗn tạp naphen thơm. Trong dầu mỏ không có aken và ankin. Bằng các phương pháp phân tích hiện đại,cho đến nay đã phát hiện được khoảng 425 hidrocacbon trong dầu mỏ. • Các hợp chất không thuộc loại hidrocacbon trong dầu mỏ gồm: - Các hợp chất chứa lưu huỳnh như: mecaptan, sunfua, thiophen …. - Những hợp chất chứa oxy như axit, phenol, xeton, este, lacton . - Các hợp chất chứa nitơ thuộc loại piriđin, quinolin, isoquinolin, các chất có 4 nguyên tử nitơ thuộc nhóm porphirin dưới dạng phức chất với V hoặc Ni. • Nhựa và atphan: - Các chất nhựa là những chất lỏng nhớt, quánh, màu nâu đen. Về cấu trúc, trong phân tử nhựa đường có chứa những hệ đa vòng ngưng tụ trong đó có bộ phận là vòng thơm, bộ phận là vòng naphten. Những hệ vòng ngưng tụ có mang các nhánh bao quanh, liên kết với nhau qua các dị tố (S,O). - Atphan là hợp chất rắn của dầu mỏ có màu nâu thẫm hoặc đen, đó là các sản phẩm ngưng tụ oxi hoá và trùng hợp hóa các hidrocacbon thơm cao. Tỉ lệ cacbon/hidro trong atphan khá lớn, chứng tỏ mức độ ngưng tụ rất cao. Khối lượng phân tử từ 2500-3500. Atphan được kết tủa từ mazut. 2) Phân loại Có nhiều cách phân loại dầu mỏ. a)Phân loại dựa trên cơ sở tỷ khối - Loại dầu nhẹ, tỉ khối d 15 ≤0,828. 15 - Loại dầu trung bình, tỉ khối d 15 = 0,829-0,884. Dầu mỏ Bạch Hổ Việt Nam 15 thuộc loại này. - Loại dầu nặng, tỉ khối d 15 ≥0,885 15 b)Phân loại theo thành phần hoá học Theo thành phần trội hơn , người ta phân ra các loại dầu : - Dầu parafin có thành phần parafin trên 61% như dầu Cận Đông, Nam Bocneo, Việt Nam, Grozơnưi ( Liên Xô cũ). - Dầu naphten có thành phần xicloparafin khoảng từ 61 đến 76%. - Dầu aren có thành phần hidrocacbon thơm khoảng 40% như ở Bocneo. - Dầu atphan, loại dầu có nhiều hợp chất chứa oxi và khi chế biến nó bị nhựa hoá nhiều. 4.1.3. Hoá học của quá trình chế biến dầu mỏ 1) Xử lý ban đầu và chế biến sơ cấp a)Giai đoạn xử lý ban đầu chuyển dầu thô thành dầu gốc Trước khi đưa vào chế biến sơ cấp, dầu mỏ được xử lý ban dầu, khử nước, phá huỷnhũ nước bằng cách đun nóng đến 50÷1600C dưới áp suất 5÷10 atm, dùng các chấthoạt động bề mặt, chất phá huỷ nhũ tương. Khi khử nước, các muối clorua vẫn cònhoà tan trong dầu nên phải dùng các thiết bị khử muối bằng điện. Sau khi tách nước vàcác tạp chất ta được dầu gốc để đưa vào chế biến sơ cấp. 160 b)Giai đoạn chế biến sơ cấp Chế biến sơ cấp là giai đoạn chưng cất dầu mỏ bằng nhiệt để thu các phân đoạn dầumỏ khác nhau. Quá trình chưng cất được tiến hành trong các tháp hình ống hoạt độngliên tục theo nguyên tắt chưng cất phân đoạn. Những phân đoạn tách đ ...