Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất thường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TÙ DO – HẠNH PHÓC
NHIỆM Vễ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phùng Văn Việt
Khoá: 43
Khoa: Công Nghệ Hóa Học
Ngành học: Công Nghệ Hữu Cơ - Hoá Dầu
1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế phân xưởng chưng cất dầu thô ở áp suất thường
2. Các số liệu ban đầu:
- Công suất 6 triệu tấn/năm
- Dầu thô: Mỏ Bạch Hổ
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
- Lời nói đầu
- Tổng quan lý thuyết
- Tính toán
- An toàn lao động
- Thuyết minh xây dung
- Tính toán kinh tế
- Kết luận và tài liệu tham khảo
4. Các loại bản vẽ đồ thị (ghi rõ các loại bản vẽ về kích thước bản vẽ):
1 bản vẽ dây truyền công nghệ A
0
1 bản vẽ thiết bị chính A
1
1 bản vẽ mặt bằng xây dung A
0

1

5. Cán bộ hướng dẫn Họ và tên cán bộ:
Phần:
Công nghệ TS. Lê Văn Hiếu
Xõy dùng TS. Lê Văn Hiếu
Kinh tế TS. Lê Văn Hiếu
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 10/2/2003
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:……………………………………………….
Ngày … tháng … năm 2003.
CHỦ NHIỆM KHOA
(KÝ TÊN VÀ GHI RÕ HỌ TÊN)
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(KÝ TÊN VÀ GHI RÕ HỌ TÊN)

KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ:
- Quá trình thiết kế:…………………
- Điểm duyệt:……………………….
- Bản vẽ thiết kế:……………………
SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH
(và nép toàn bộ bản thiết kế cho khoa)
Ngày … tháng … năm 2003
Mục lục
MỞ ĐẦU
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
2

CHƯƠNG 1: NỀN CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ
I. Quá trình phát triển
II. Lĩnh vực phát triển của ngành dầu khí

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ

I. Nguồn gốc của dầu thô
Thành phần hoá học của dầu thô
1. Thành phần nguyên tố của dầu thô
2. Thành phần hydrocacbon trong dầu thô
3. Các thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ
II. Các đặc tính vật lý quan trọng của dầu thô
1. Tỷ trọng
2. Độ nhít
3. Thành phần chưng cất của phân đoạn
4. Nhiệt độ sôi trung bình
5. Hệ số đặc trưng K
6. Đường cong điểm sôi thực
7. Nhiệt độ đông đặc, điểm vẩn đục và điểm kết tinh
CHƯƠNG 3: SẢN PHẨM CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT
I. Khí hydrocacbon
II. Phân đoạn xăng
1. Thành phần hoá học
2. Ứng dông
III. Phân đoạn kerosen
1. Thành phần hoá học
2. Ứng dông
IV. Phân đoạn diezel
1. Thành phần hoá học
2. Ứng dông
V. Phân đoạn dầu nhờn
1. Thành phần hoá học
2. Ứng dông
VI. Phân đoạn mazut

VII. Phân đoạn Gudron
CHƯƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT DẦU
THÔ
I. Chưng đơn giản
3

I.1. Chưng bay hơi dần dần
I.2. Chưng cất bằng cách bay hơi một lần
I.3. Chưng cất bằng cách bay hơi nhiều lần
II. Chưng cất phức tạp
II.1. Chưng cất có hồi lưu
II.2. Chưng cất có tinh luyện
III. Chưng cất chân không và chưng cất bằng hơi nước
CHƯƠNG 5: CHƯNG CẤT DẦU THÔ
I. Mục đích và ý nghĩa của quá trình chưng cất dầu thô
II. Chuẩn bị nguyên liệu dầu khí trước khi chế biến
III. Giới thiệu một số sơ đồ chưng cất
IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất
CHƯƠNG 6: CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA QÚA TRÌNH CHƯNG CẤT
I. Các loại tháp chưng
II. Lò đốt
III. Thiết bị trao đổi nhiệt
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ
I. Tính cân bằng vật chất
II. Thiết lập đường cân bằng cho các sản phẩm
III. Xác định các đại lượng trung bình cho sản phẩm
IV. Tính tiêu hao hơi nước
V. Tính kích thước của tháp chưng cất
PHẦN III: AN TOÀN LAO ĐỘNG
I. An toàn lao động trong phân xưởng chưng cất khí quyển

II. Tự động hóa
PHẦN IV: THIẾT KẾ XÂY DỰNG
I. Yêu cầu chung
II. Yêu cầu về kỹ thuật
III. Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp
IV. Giải pháp thiết kế xây dựng
4

PHẦN V: TÍNH TOÁN KINH TẾ
1. Mục đích
2. Chế độ công tác của phân xưởng
3. Nhu cầu về nguyên liệu và năng lượng
4. Xác định nhu cầu công nhân cho phân xưởng
5. Chi phí chung cho phân xưởng
6. Chi phí khác cho từng sản phẩm
7. Xác định hiệu quả kinh tế
8. Kết luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Mở đầu
Công nghệ chế biến dầu mỏ được xem như bắt đầu ra đời vào năm 1859
khi mà Edwin Drake (Mỹ) khai thác được dầu thô. Lúc này lượng dầu thô
khai thác được còn rất Ýt, chỉ một vài nghỡn lớt trong 1 ngày và chỉ phục vụ
cho mục đích thắp sáng. Nhưng chỉ vài năm sau đó, không chỉ riêng ở Mỹ mà
cả ở các nước khác người ta cũng đã tìm thấy dầu. Từ đó sản lượng dầu khai
thác ngày càng được tăng lên rất nhanh.
Nghành công nghiệp chế biến dầu do tăng trưởng nhanh đã trở thành
nghành công nghiệp mòi nhọn của thế kỷ 20. Đặc biệt từ sau đại chiến thế
giới lần thứ II, công nghiệp dầu khí phát triển nhằm đắp ứng 2 mục tiêu
chính:

5

- Cung cấp các sản phẩm năng lượng cho nhu cầu về nhiên liệu động cơ,
nhiên liệu công nghiệp và các sản phẩm về dầu mỡ bôi trơn.
- Cung cấp các hoá chất cơ bản cho nghành tổng hợp hoá dầu và hoá học tạo
ra sù thay đổi lớn về cơ cấu phát triển các chủng loại sản phẩm của nghành
hoá chất, vật liệu. Hoá dầu đã thay thế dần hoá than đá và vượt lên công
nghiệp chế biến than.
Dầu đựơc coi như là nguồn nhiên liệu chính cho mọi phương tiện giao
thông và nền kinh tế quốc dân. Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng
lượng quan trọng nhất của mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 - 70% năng
lượng sử dụng đi từ dầu mỏ, chỉ còn 20 - 22% năng lượng đi từ than, 5 - 6%
năng lượng đi từ nước, 8 - 12% từ năng lượng hạt nhân. và nền kinh tế quốc
dân. Hiện nay, dầu mỏ đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng nhất của
mọi quốc gia trên thế giới. Khoảng 65 - 70% năng lượng sử dụng đi từ dầu
mỏ, chỉ còn 20 - 22% năng lượng đi từ than, 5 - 6% năng lượng đi từ nước, 8 -
12% từ năng lượng hạt nhân.
Bên cạnh đó, hướng ứng dụng mạnh mẽ và có hiệu quả nhất của dầu mỏ là
làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hoá dầu như: Sản xuất cao su, chất
dẻo, tơ sợi tổng hợp, các chất hoạt động bề mặt, phân bón thậm chí cả protein.
Ở Việt Nam, dầu khí đã được phát hiện từ những năm 1970 và đang trên đà
phát triển, ngày 26/6/1986 tấn dầu đầu tiên đã khai thác được từ dầu mỏ Bạch
Hổ. Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí ở thềm lục địa phớa Nam đã đi vào khai thác
như mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, các mỏ khí như Lan Tây, Lan
Đỏ Năm 1994 chóng ta đã khai thác được 6,7 triệu tấn dầu, năm 1995 đã
khai thác được 7,5 triệu tấn, năm 1997 chóng ta đã khai thác tới 10,1 triệu tấn
dầu không kể khí.
Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào thời
kỳ mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hoá, hiện
đại hoá. Do vậy, việc hiểu biết để dẫn đến áp dụng khoa học, công nghệ tiên

tiến trong lĩnh vực hoá dầu là rất quan trọng.
6

TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ
I. NGUỒN GỐC
Có khá nhiều giả thuyết mô tả sự biến hoá lâu đời của vật chất để trở
thành các mỏ dầu khổng lồ trong lòng đất, trong đó có một giả thuyết mà cách
lập luận của nó hầu như được nhiều người chấp nhận: nguồn gốc hữu cơ.
Các chất hữu cơ nói chung, cụ thể là các động vật, thực vật lắng chìm
xuống đáy biển, lâu ngày tích tụ lại và trộn lẫn cát mịn dưới đáy biển, tạo
thành một khối bùn thối rữa, còn gọi là cỏc lớp trầm tích, lượng tích tụ tăng
dần theo thời gian, dưới tác dụng của lực địa tầng, tác dụng của nhiệt độ và
hoạt động của các vi khuẩn trong môi trường không có oxy, từng bước khối
7

bùn nhão này chuyển hoá dễ dàng thành dầu mỏ. Trong một số mỏ dầu nhất
định, người ta đã phát hiện được các vi khuẩn, thấy có cả nitơ, lưu huỳnh, đôi
khi cũn cú cả photpho. Ngoài ra, cũn cú một líp nước mặn bao quanh mỏ. Đó
là những điều hỗ trợ thêm cho lập luận nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ.
Nơi hình thành dầu mỏ được gọi là “đỏ mẹ”. Tuy nhiên, dầu mỏ không
bao giê chịu nằm im nơi “đỏ mẹ” sinh sản ra nó. Dưới tác dụng của nhiều áp
lực như: chênh lệch khối lượng riêng với nước biển, các lực địa tầng và líp
cặn biển… dầu mỏ luôn luôn di chuyển để tạo thành một thế cõn bằng mới.
Cuộc di chuyển này tiến hành qua các khối đá xốp hoặc các khe nứt tồn tại
trong lòng đất và thường theo xu hướng “đi lờn” hiếm khi di chuyển xuống.
Cuộc di chuyển của dầu mỏ cứ tiếp tục khi chưa đạt thế cân bằng nhưng sẽ
dừng lại khi khối dầu mỏ này bị rơi vào khối “đỏ bẫy”. Do cấu trúc của khối
đá này có một lớp khụng thẩm thấu bao phủ phía trên nên dầu mỏ phải nằm
lại đó và tạo nên “tỳi dầu”. Tói dầu thường là một khối đá xốp có dạng cái

“chỏm mũ” tích tụ dầu mỏ tập trung vào đấy. Dầu mỏ nằm im trong tói dầu
lâu đời nờn đó lắng phân tầng ba lớp: khớ ở trên cùng, đến dầu mỏ ở líp kế
tiếp và cuối cùng là nước mặn.
Các mỏ dầu khi ở dạng khí, được gọi là khí mỏ, loại này dễ dàng khai
thác và được dùng làm khí đốt hoặc cung cấp cho công nghiệp hoá dầu.
Các mỏ dầu nằm sâu trong lòng nờn cỏc nhà địa chất phải tiến hành
khảo sát thăm dò tìm kiếm bằng các phương pháp địa vật lý hoặc viễn thám.
Sau khi phát hiện được khu vực có dầu người ta tiến hành khoan sâu để lấy
mẫu phân tích mới đánh giá chính xác khả năng có dầu, gọi đấy là mòi khoan
thăm dò. Tuy nhiên, vì giá thành một mòi khoan sâu rất đắt tùy thuộc vào độ
sâu và địa điểm khoan, do đó nếu mòi khoan thăm dò được xác định có dầu
thì người ta tiến hành mở rộng thành giếng khoan khai thác luôn. Đối với
những dầu mỏ nằm gần mặt đất thì có thể khai thác bằng bơm ly tâm hoặc
bơm pittụng, nhưng đối với các mỏ dầu nằm sâu thì phải dùng khí nén để khai
thác.
8

Dầu má khi nằm trong lòng đất hoà tan một lượng lớn khí hydrocacbon
tương ứng áp suất tại đó. Theo số liệu nghiên cứu, 1 m
3
dầu mỏ có thể hoà tan
200 m
3
khí (tương ứng với áp suất khí quyển). Do đó, khi đưa dầu lên khỏi
mặt đất, người ta phải dẫn dầu đến thiết bị phân ly để tách bớt khí hoà tan
trong dầu đồng thời cũng phải tách nước và các chất bẩn khác, sau đó đưa về
bể chứa. Khí hòa tan này, còn gọi là khí đồng hành, có thể sử dụng làm khí
nén để bơm trở lại vào giếng khai thác dầu mỏ hoặc đưa đi chế biến phân
đoạn thành sản phẩm của khí hoặc xử lý đốt bỏ ở dạng bó đuốc lớn trước khi
thải ra môi trường không khí.

II. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA DẦU MỎ
Trong thiên nhiên, dầu mỏ nằm ở dạng chất lỏng nhờn dễ bắt cháy. Khi
khai thác, ở nhiệt độ thường nó có thể ở dạng lỏng hoặc đông đặc, có màu từ
vàng đến đen, là nguyên liệu chính cho qỳa trỡnh chưng cất dầu thô.
1. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ
Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp, khi khảo sát thành phần dầu mỏ của
nhiều mỏ dầu trên Thế Giới, đều thấy không dầu nào giống dầu nào. Có bao
nhiêu mỏ dầu khớ thỡ cú bấy nhiêu loại dầu mỏ. Ngay bản thân trong một lỗ
khoan, dầu mỏ lấy ở các tầng chứa dầu khác nhau cũng đều khác nhau.
Về thành phần nguyên tố của dầu mỏ, ngoài C (chiếm 82-87%) và H
(0,001-1,8%) cũn cú S, O (0,05-1,0%), N, một số kim loại như V, Ni, Fe,Cu,
Ca, Na, As…(và trong khớ cũn cú cả He, Ar, N
2
, Fe, Kr, Xe, H …), các
halogen (clo, i ốt). Một điều đáng chú ý là tuy dầu mỏ trên thế giới khác nhau
rất nhiều về thành phần hoá học song về thành phần nguyờn tố (chủ yếu là C
và H) lại rất gần với nhau, thay đổi trong phạm vi rất hẹp.
2. Thành phần hydrocacbon trong dầu mỏ
Hydrocacbon là thành phần chính và quan trọng nhất của dầu mỏ. Trong
dầu thô các hợp chất này có nhiều nhất có thể đến 97 - 98% trọng lượng của
dầu, Ýt nhất cũng trên 50%.
Các hydrocacbon có trong dầu mỏ được chia làm 5 loại sau:
9

- Các parafin cấu trúc thẳng (n-parafin)
- Các parafin có cấu trúc nhánh (iso- parafin)
- Các parafin có cấu trúc vòng (cyclo parafin hay naphaten)
- Các hydrocacbon thơm
- Các hydrocacbon hỗn hợp (hoặc lai hợp) nghĩa là trong phân tử có
mặt nhiều loại hydrocacbon.

Hầu như tất cả các loại hợp chất hydrocacbon đều có mặt trong dầu mỏ,
điều đáng chú ý là các hydrocacbon không no (olefin, cyclo olefin,
diolefin…) không có hầu hết trong các loại dầu mỏ. Thực ra trong dầu Pensyl
vania (má Bredford) có phát hiện thấy một lượng rất nhỏ không đáng kể một
số olefin và trong phân đoạn nặng của một số loại dầu khỏc cú phát hiện thấy
một số cyclo olefin, nhưng những điều này vẫn không có ý nghĩa gì lớn.
Số nguyờn tử cacbon của các hydrocacbon trong dầu thường từ C
5
đến C
60
(còn C
1
- C
4
nằm trong khí) tương ứng với trọng lượng phân tử khoảng 850-
880. Cho đến nay với những phương pháp phân tích hiện đại cũng đã xác định
được những hydrocacbon riêng lẻ trong dầu.
Tổng cộng các hydrocacbon riêng lẻ có trong dầu mỏ cho đến nay đã xác
định được là 425. Còn đối với các hợp chất không thuộc loại hydrocacbon
trong dầu mỏ đến nay cũng đã xác định được khoảng 380 hợp chất, trong đó
phần lớn là các hợp chất của lưu huỳnh (khoảng 250 hợp chất).
a. Các hợp chất hydrocacbon parafin
Các hydrocacbon parafin có công thức tổng quát là C
n
H
2n +2
trong đó n là
số nguyên tử C có trong mạch. Các hydrocacbon này là loại hydrocacbon no
và có tên gọi tận cùng bằng - an.
Vớ dô: metan, etan, propan, butan, heptan …

Về cấu trúc, hydrocacbon parafin có 2 loại: Loại cấu trúc mạch thẳng còn
gọi là n-parafin và loại cấu trúc mạch nhỏnh cũn gọi là iso- parafin.
Ở điều kiện bình thường (nhiệt độ là 25
o
C, áp suất khí quyển), các parafin
mạch thẳng chứa từ 1 tới 4 nguyên tử C trong phân tử đều nằm ở thể khí. Các
n-parafin mà phân tử chứa từ 5 tới 17 nguyên tử C nằm ở thể lỏng, cũn cỏc
10

parafin chứa từ 18 nguyên tử C trở lên nằm ở dạng tinh thể rắn. Như vậy
trong dầu mỏ các hydrocacbon parafin có tồn tại ở cả 3 dạng: rắn - lỏng -
khớ.
+ Các hydrocacbon n-parafin của dầu mỏ
Hydrocacbon n- parafinic là loại hydrocacbon có phổ biến nhất trong số các
hydrocacbon của dầu mỏ. Dầu mỏ có độ biến chất càng cao, tỷ trọng càng nhẹ
càng có nhiều hydrocacbon loại này. Mặt khác hydrocacbon n-parafinic lại là
loại hydrocacbon dễ tách và dễ xác định nhất trong số các hydrocacbon của
dõự mỏ, cho nên hiện nay với việc sử dụng phương pháp sắc ký kết hợp dây
phân tử để tỏch cỏc n- parafin đã xác định được tất cả các n- parafin từ C
1
đến
C
45
.
Hàm lượng chung các n- parafin trong dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích.
Tuỳ theo dầu mỏ được tạo thành vào những thời kỳ địa chất nào và những độ
sâu nào, mà sự phân bố các n- parafin trong dầu sẽ khác nhau. Nói chung sự
phân bố này thường tuân theo 2 quy tắc. Tuổi của dầu càng cao độ sõu lỳn
chỡm càng lớn, thì hàm lượng n-parafin trong phần nhẹ của dầu mỏ càng
nhiều.

Các hydrocacbon parafin từ C
5
-C
10
nằm trong phần nhẹ (trong xăng) của
dầu, với cấu trúc nhánh là những cấu tử tốt của nhiên liệu xăng, vì làm cho
xăng có khả năng chống kích nổ cao. Trong khi đó, các n-parafin lại có tác
dụng xấu cho khả năng chống kích nổ (n-C
7
có trị số ốc tan bằng 0). Các
hydrocacbon parafin có số nguyên tử cacbon từ C
10
-C
16
nằm trong phần nhiên
liệu phản lực, nhiên liệu diezel, khi có cấu trúc thẳng lại là các cấu tử có Ých
cho nhiên liệu vỡ chỳng có khả năng tự bốc cháy tốt khi trộn với không khí bị
nén trong động cơ. Trong chế biến hoá dầu, những hydrocacbon parafin chứa
trong phần nhẹ của dầu hay trong khí đồng hành lại là nguyên liệu rất tốt cho
quá trình sản xuất olefin thấp như etylen, propylen, butylen và butadien, đó là
những nguyên liệu cơ sở cho tổng hợp hóa học để sản xuất chất dẻo, sợi hoá
học, cao su nhân tạo… Những n-parafin có số nguyên tử cacbon cao từ C
17
trở
lên ở nhiệt độ thường ở dạng tinh thể rắn trong dầu. Nếu hàm lượng của các
11

hydrocacbon loại này đủ lớn, chúng có thể làm cho toàn bộ dầu thô bị đông
đặc, mất hẳn tính linh động, gây khó khăn cho việc khai thác, vận chuyển và
bảo quản. Khi đó người ta phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật chuyên biệt và

công nghệ phức tạp xử lý nhằm mục đích loại các parafin rắn đến mức độ cần
thiết, sao cho sản phẩm có đủ linh động trong điều kiện sử dông.
Ví dụ: Dầu Minas (Indonờsia) có 13% parafin rắn nên ở 33
o
C dầu đã
bị đông đặc.
Dầu LiBi có 10% parafin rắn, nhiệt độ đông đặc là 18
o
C
Dầu Bạch Hổ có nhiệt độ đông đặc là 33
0
C
Dầu Đại Hùng có nhiệt độ đông đặc là 27
o
C
Nếu bơm và vận chuyển các loại dầu này ta phải áp dụng các biện pháp
như: gia nhiệt đường ống, cho thêm phụ gia, tách bớt parafin rắn ngay tại nơi
khai thác để hạ điểm đông đặc. Các biện pháp này gây tốn kém, làm giảm giá
thành dầu thô.
Các parafin rắn tách ra này, rất may chúng là nguyên liệu quý cho các
quá trình chế biến, sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như nến, giấy sỏp, diờm
hay các vật liệu chống thấm, hay để điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi,
phân bón, chất dẻo… Mặt khác nếu đem oxy hoỏ chỳng, người ta nhận được
các axit béo và alcol cao, đó là cỏc nguyờn liệu quý để tổng hợp các chất hoạt
động bề mặt là loại chất có nhiều ứng dụng trong sinh hoạt.
+ Các hydrocacbon izo-parafinic của dầu mỏ
Loại izo-parafinic thường chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi
trung bình của dầu mỏ, còn ở những phần có nhiệt độ sôi cao thì nói chung
chúng rất Ýt.
Về vị trí của các nhánh phụ, có 2 đặc điểm sau đây:

Nói chung các izo-parafinic trong dầu mỏ đều có cấu trúc đơn giản, mạch
chính dài và mạch nhánh phụ Ýt và ngắn.
Các nhánh phụ thường là các gốc metyl. Đối với các iso-parafin có một
nhánh phụ thì thường đính vào vị trí cacbon sè 2 hoặc số 3, chứ vào trong nữa
thì rất Ýt. Đối với loại có 2,3 nhánh phụ thì xu hướng tạo nên cacbon bậc 3
12

nhiều hơn là tạo nên cacbon bậc 4, nghĩa là 2 nhánh phụ đính vào nhau cùng 1
cacbon trong mạch chính thường Ýt hơn.
Đặc điểm thứ 2 là trong dầu có những iso-parafin với các nhánh phụ nằm
cách đều nhau 3 nguyên tử cacbon (cấu tạo iso prenoid), vì trong các vật liệu
hữu cơ ban đầu để tạo nên dầu mỏ, có mặt những hợp chất có cấu trúc iso
prenoid, cho nên trong quá trình biến đổi, chúng sẽ để lại những di chứng với
số lượng và kích thước khác nhau, tuỳ theo mức độ của quá trình biến đổi đó.
Như vậy dầu có quá trình biến đổi càng Ýt, hàm lượng của chúng sẽ nhiều
hơn so với dầu cú quỏ trình biến đổi sâu rộng.
So với n-parafin các iso-parafin chỳng cú độ linh động cao hơn. Chúng
làm tăng trị số octan của xăng.
b. Các hydrocacbon naphtenic (cyclo parafin) của dầu mỏ
Loại hợp chất này có công thức tổng quát là C
n
H
2n.
naphtenic cũng là một
trong số các hydrocacbon phổ biến và quan trọng của dầu mỏ. Hàm lượng của
chúng trong dầu mỏ có thể thay đổi từ 30-60% trọng lượng.
Hydrocacbon naphtenic của dầu mỏ thường gặp dưới 3 dạng chính: loại
vòng 5 cạnh, loại vòng 6 cạnh và loại nhiều vòng ngưng tụ hoặc qua cầu nối.
Những loại vòng 7 cạnh trở lên thường không đáng kể. Bằng phương pháp
phân tích phổ khối, có cho biết số vòng naphtenic có thể đến 10-12 trong phần

có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, nhưng thực tế chưa tách ra được hợp chất như
vậy. Chỉ có loại naphten 5 vòng được xem là naphten có số vòng cao nhất
được tách ra từ dầu mỏ.
Tuy nhiên trong dầu mỏ thì loại naphten một vòng 5 cạnh và 6 cạnh cú cỏc
nhánh phụ chung quanh là loại chiếm phần chủ yếu nhất, và cũng được
nghiên cứu đầy đủ nhất. Vì thế người ta đã tách ra được hàng loạt các naphten
1 vũng cú 1,2,3 nhánh phụ trong nhiều loại dầu mỏ khác nhau. Ở trong những
phần nhẹ của dầu mỏ, thì chủ yếu là các naphten 1 vòng với nhánh phụ rất
ngắn (chủ yếu là metyl) và có thể có nhiều (1, 2, 3). Còn trong những phần có
13
|
CH
3
__
(CH )
2
__
CH
10
3
__
CH
3
|
CH
3
__
(CH )
2
__

CH
3

nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ thỡ cỏc nhánh phụ lại dài hơn nhiều. Trong
những trường hợp nhánh phụ quá dài, tính chất của loại hydrocacbon này
không còn mang đặc tính đặc trưng của naphten nữa, mà đã chịu ảnh hưởng
của mạch parafin đính ngoài. Vì vậy, những loại này thường có thể được ghép
vào 1 loại riêng, là loại hydrocacbon hỗn hợp (loại lai hợp). Theo Rossini đối
với những loại này (loại naphten 1 vòng có nhánh bên dài, tức là khi số
nguyên tử trong phân tử của chúng cao từ C
20
trở lên) thì thường có 2 - 4
nhánh phụ, trong các nhánh phụ đó, chỉ có 1 là nhánh dài (thông thường là
mạch thẳng, nếu có cấu trúc nhỏnh thỡ chỉ rất Ýt nhánh) và những nhánh còn
lại thì chủ yếu là nhóm etyl hay iso propyl. Gần đây Lideman dùng phương
pháp phổ khối và phổ cộng hưởng từ hạt nhân đã xác định được trong dầu má
California những loại có cấu trúc như sau:

Những loại naphten 2 vòng cũng đã thấy có trong dầu mỏ và cũng đã xác
định được naphten 2 vòng số nguyên tử cacbon đến C
20
- C
25
.
Hydrocacbon naphten 1 vòng là thành phần quan trọng trong nhiên liệu
động cơ, nó có tính chống kích nổ cao cho xăng, hydrocacbon naphten 1 hay
2 vòng có mạch nhánh parafin dài là những cấu tử rất tốt cho nhiên liệu phản
lực và nhiên liệu diezel, và nếu mạch nhánh parafin dài lại phân nhánh thỡ đú
lại là các cấu tử tốt cho dầu bôi trơn vỡ chỳng có tính chất nhít tốt, chỉ số nhít
cao.

c. Các hydrocacbon thơm của dầu mỏ
Hydrocacbon thơm có công thức tổng quát là C
n
H
2n – 6
, có cấu trúc vòng 6
cạnh, các hydrocacbon thơm của dầu mỏ thường gặp là loại 1 vòng thơm và
loại nhiều vòng thơm có cấu trúc ngưng tụ hoặc qua cầu nối.
Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của nó là loại có rất phổ
biến. Benzen thường gặp với số lượng Ýt hơn tất cả. Những đồng đẳng của
benzen nói chung đều đó tỏch và xác định được trong nhiều loại dầu mỏ,
những loại alkylbenzen với 1,2,3,4 nhánh phụ như toluen, xylen, 1,2,3-
14

trimetylbenzen đều là những loại chiếm đa số trong các hydrocacbon thơm.
Tuy vậy loại 4 nhánh phụ tetrametylbenzen (1,2,3,4 và 1,2,3,5) thường lại
thấy với tỷ lệ cao nhất. Trong dầu mỏ Aclan (Liờn Xụ) nhận thấy trong số các
hydrocacbon thơm 1 vòng với 2,3,4 nhóm thế metyl thì loại 1,3; 1,3,5; 1,2,4,5
chiếm phần chủ yếu. Theo Smit thì hàm lượng tối đa của toluen trong dầu vào
khoảng 2,3%, xylen và benzen vào khoảng 1- 1,6%.
Hydrocacbon thơm là các cấu tử có trị số octan cao nhất nờn chỳng là
những cấu tử quý cho xăng. Nhưng nếu chúng có mặt trong nhiên liệu phản
lực hay nhiên liệu diezel lại làm giảm chất lượng của nhiên liệu này. Những
hydrocacbon thơm 1 hay 2 vòng có mạch nhánh alkyl dài và có cấu trúc
nhánh cũng là những cấu tử quý để sản suất dầu nhờn có chỉ số nhít cao.
Những hydrocacbon thơm đa vòng ngưng tụ cao hoặc không có nhánh parafin
dài lại là những cấu tử có hại trong sản xuất dầu nhờn có chỉ số nhít cao, cũng
như trong các quá trình chế biến có xúc tác, do chóng nhanh chóng gây ngộ
độc xúc tác.
Loại hydrocacbon thơm 2 vũng cú cấu trúc ngưng tô như naphtalen và

đồng đẳng hoặc cấu trúc cầu nối như diphenyl nói chung đều trong dầu mỏ.
Loại cấu trúc đơn giản kiểu diphenyl thì Ýt hơn so với cấu trúc 2 vòng ngưng
tụ kiểu naphtalen. Trong các diphenyl này cũng xác định được 1 số đồng đẳng
của nó như 2- metyl, 3- metyl, 4- metyl diphenyl, 3- etyl và izopropyl
diphenyl, cũng như loại 2 và 3 nhóm thế metyl. Trong những phần có nhiệt độ
sôi cao của dầu mỏ, có mặt các hydrocacbon thơm và nhiều vòng ngưng tụ.
d. Các Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten- thơm
Nếu hydrocacbon thơm thuần khiết như trên vừa khảo sát có không nhiều
trong dầu mỏ, thì hydrocacbon dạng hỗn hợp thơm và naphten (tức là loại mà
trong cấu trúc của nó vừa có vòng thơm vừa có vòng naphten) lại thấy rất phổ
biến và chiếm đa số trong phần có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ. Cấu trúc
hydrocacbon hỗn hợp này trong dầu mỏ rất gần với cấu trúc hỗn hợp tương tự
trong các vật liệu hữu cơ ban đầu tạo thành dầu, cho nên dầu càng có độ biến
chất thấp sẽ càng nhiều hydrocacbon loại này.
15

Loại hydrocacbon hỗn hợp dạng đơn giản nhất là tetral indan đó là loại
gồm 1 vòng thơm và 1 vòng naphten kết hợp.
Điều đáng chú ý: khi so sánh về cấu trúc các đồng đẳng của tetral indan
của dầu mỏ và những đồng đẳng tương ứng cuả naphten thì thấy có 1 sự
tương tự về số lượng còng như vị trí cỏc nhúm thế metyl đính vào phân tử của
chúng. Do đó có thể xem chỳng cú cùng một nguồn gốc ban đầu và sự tạo
thành hydrocacbon tetralin có lẽ là giai đoạn biến đổi tiếp sau của naphten
trong quá trình tạo thành dầu mỏ.
Những hydrocacbon hỗn hợp phức tạp hơn (1 vòng thơm ngưng tụ với 2
vòng naphten trở lên) so với loại đơn giản thì số lượng của chúng ở trong dầu
có Ýt hơn, và vì vậy cấu trúc loại tetralin và indan được xem là cấu trúc chủ
yếu của họ này. Trong những cấu trúc hỗn hợp như vậy thì thường nhánh phụ
đính vào vòng thơm là nhóm metyl, còn nhánh phụ đính vào vòng naphten
thường là mạch thẳng, dài hơn.

Đối với các hydrocacbon 1 vòng thơm và 1 vòng naphten hỗn hợp, ngoài
dạng ngưng tụ cũng có mặt dạng cầu nối giống như diphenyl.


___

Trong dầu Romaskino cũng phát hiện thấy loại cấu trúc nối nhưng cầu dài
hơn: 1- hexyl, 2-phenyletan.

CH
3
CH
2

Loại Hydrocacbon hỗn hợp nhiều vòng thơm và nhiều vòng naphten (2,3
vòng thơm ngưng tụ với 1,2,3 vòng naphten) cũng có mặt trong nhiều loại dầu
16

Tetralin

Indan


mỏ. Trong phần nặng hơn thấy loại 3 vòng thơm ngưng tụ với 2 vòng
naphten. Nói chung tổng số vòng tối đa của loại cấu trúc hỗn hợp cũng chỉ
đến 6. Những nhánh phụ đính chung quanh cỏc vũng này cũng mang các đặc
tính như trên nghĩa là chung quanh cỏc vũng thơm thường chỉ có 1 số nhánh
phụ ngắn chủ yếu là metyl, còn họa hoằn lắm mới có 1 số nhánh phụ etyl
trong khi đó quanh cỏc vũng naphten thường có 1 hoặc 2 nhánh dài. Số nhánh
phụ nói chung có thể có từ 2 đến 6.

3. Các thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ
Đây là những hợp chất mà trong thành phần của chúng có chứa O, N,S tức
những hợp chất hữu cơ của oxy, của nitơ, của lưu huỳnh. Một loại hợp chất
khác mà trong thành phần của nó cũng có cả đồng thời O, N, S, sẽ khụng xột
ở đây nó thuộc nhóm các chất nhựa và asphaten. Nói chung những loại dầu
non, độ biến chất thấp, hàm lượng các chất chứa các dị nguyên tố trên đều cao
hơn trong những loại dầu già độ biến chất cao. Ngoài ra tuỳ theo loại vật liệu
hữu cơ tạo thành ban đầu khác nhau, hàm lượng và tỷ lệ của từng loại hợp
chất của S, O, N trong từng loại dầu sẽ khác nhau. Cần chú ý là đứng về thành
phần nguyên tố thì hàm lượng S, O, N trong dầu mỏ rất Ýt, tuy nhiên vì
những nguyên tố này nằm trong hỗn hợp kết hợp với các gốc hydrocacbon,
nên trọng lượng phân tử của chúng cũng tương đương với trọng lượng phân
tử hydrocacbon mà nó đi theo.
Thí dụ: ở phân đoạn nặng của dầu mỏ, trọng lượng phân tử trung bình của
hydrocacbon là 300 nếu trong phân đoạn đú cú 1% thì hàm lượng các hợp
chất chứa lưu huỳnh trong phân đoạn này có thể đến 10%. Cho nên hàm
lượng lưu huỳnh trong dầu mỏ thường chiếm 0,02 - 7%, như vậy sẽ tương
ứng hàm lượng các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu mỏ sẽ từ 0,05 - 3,6%
như vậy sẽ tương ứng có 0,5 - 40% các hợp chất chứa oxy trong dầu mỏ. Hàm
lượng Nitơ trong dầu mỏ thường từ 0,02 – 1,7% như vậy tương ứng trong dầu
mỏ có khoảng 0,2 – 20% các hợp chất chứa nitơ.
a. Các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu mỏ
17

Đây là loại hợp chất phổ biến nhất và cũng đáng chú ý nhất trong số các
hợp chất không thuộc loại hydrocacbon của dầu mỏ. Các hợp chất lưu huỳnh
làm xấu đi chất lượng dầu thô. Những loại dầu Ýt lưu huỳnh thường có hàm
lượng lưu huỳnh không quá 0,5% là loại dầu tốt. Những loại dầu lưu huỳnh
thường có 1 - 2% trở lên là loại dầu xấu.
Hiện nay trong dầu mỏ đã xác định được khoảng 250 hợp chất của lưu

huỳnh. Những hợp chất này thuộc vào những họ sau:
+ Mercaptan RSH (với R là mạch thẳng hay vòng)
+ Sulfua R- S - R
+ Disulfua R- S - S - R
+ Tiofen (dị vòng)
+ Lưu huỳnh dạng tự do S, H
2
S
- Lưu huỳnh dạng mercaptan: chỉ gặp trong phần nhẹ của dầu mỏ dưới
200
o
C. Các mercaptan này có gốc hydrocacbon với cấu trúc thẳng, nhánh
vòng naphtan. Lưu huỳnh ở dạng mercaptan khi ở nhiệt độ khoảng 300
o
C
dễ bị phân huỷ và tạo thành H
2
S và các sulfit. Ở nhiệt độ cao hơn nữa
chúng có thể phân huỷ tạo thành H
2
S và các hydrocacbon không no tương
ứng với gốc hydrocacbon của nó.
300
O
C
2 C
5
H
11
SH C

5
H
11
– S – C
5
H
11
+ H
2
S
500
O
C
C
5
H
11
SH C
5
H
10
+ H
2
S

Mặt khác, mercaptan lại rất dễ bị oxy hoá, ngay cả với không khí tạo thành
disulfua và nếu với chất oxy hoá mạnh có thể tạo thành sulfoaxit.

2 C
3

H
7
SH +1/2 O
2
C
3
H
7
S S C
3
H
7
+ H
2
O
HNO
3
C
5
H
7
SH C
3
H
7
SO
2
OH
18

- Lưu huỳnh dạng sulfua: Có trong dầu mỏ có thể ghép làm 3 nhúm: cỏc
sulfua với gốc hydrocacbon mạch thẳng hoặc nhỏnh, cỏc sulfua nằm trong
cấu trúc vòng no (tiofan) hoặc không no (tiofen) các sulfua với các gốc
hydrocacbon thơm, naphten.
Nói chung các sulfua nằm trong vòng naphten (sulfua vòng no) có thể xem
là dạng hợp chất chứa lưu huỳnh chủ yếu nhất trong phân đoạn có nhiệt độ sôi
trung bình của dầu mỏ. Cấu trúc của chúng giống hoàn toàn cấu trúc của các
naphten 2,3 vòng ở phân đoạn đó.
Những sulfua có gốc là các hydrocacbon thơm hỗn hợp 1,2 hay nhiều vòng
hoặc những gốc là hydrocacbon thơm hỗn hợp với cỏc vũng naphten, lại là
loại hợp chất chứa lưu huỳnh chủ yếu ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao.
Tương tù như các hydrocacbon hỗn hợp naphten – thơm có những phân
đoạn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các hợp chất của lưu huỳnh cũng có
dạng hỗn hợp không ngưng tụ mà qua cầu nối như:
(CH
2
)
n
hoặc (CH
2
)
n

- Lưu huỳnh dạng sulfua: thường có rất Ýt trong dầu mỏ, nhất là ở các phân
đoạn có nhiệt độ sôi cao, thì lưu huỳnh dạng này có nhiều và phổ biến. Những
loại dầu mỏ trong quá trình di cư hay ở những tầng chứa không sâu bị oxy
hoá thường có nhiều lưu huỳnh disulfua vỡ cỏc mercaptan dễ dàng bị oxy hoá
chuyển thành disulfua.
- Lưu huỳnh dạng tiofen (hoặc tiofen đa vòng) là những dạng có cấu tróc
như sau:

Tiofen Benzotiofen Dibenzotiofen Naphtobenzotiofen Naphtotiofen
Những loại này thường chiếm từ 45 – 92% trong tất cả các loại hợp chất
chứa lưu huỳnh của dầu mỏ nhưng trong số đú thỡ tiofen và các đồng đẳng
của nó thường lại Ýt hơn cả thậm chí có những loại dầu mỏ không có (dầu
19
S
S
S
S S
S S

wasson). Những đồng đẳng của tiofen đã xác định được là những loại 1 nhóm
thế (chủ yếu là nhóm metyl) hoặc có cả 2,3 và 4 nhóm thế. Đối với
benzentiofen đã xác định được 4 đồng đẳng 1 nhóm thế metyl, 8 đồng đẳng
có 2 nhóm thế metyl 1 đồng đẳng có 1 nhóm thế propyl.
Ngoài các hợp chất chứa lưu huỳnh trên trong dầu mỏ còn chứa lưu huỳnh
dưới dạng tự do và lưu huỳnh dạng H
2
S không phải trong dầu nào cũng cú,
chỳng thay đổi trong 1 giới hạn rất rộng đối với các loại dầu khác nhau. Thí
dụ: lưu huỳnh nguyên tố có thể khác nhau đến 60 lần nghĩa là có thể có từ
0,008 – 0,48% trong dầu mỏ còn lưu huỳnh H
2
S cũng vậy, có thể từ rất Ýt
cho đến 0,02%. Vì lưu huỳnh dạng H
2
S nằm dưới dạng hoà tan trong dầu mỏ,
dễ dàng thoát ra khỏi dầu khi đun nóng nhẹ, nờn chỳng gõy ăn mòn rất mạnh
các hệ thống đường ống, thiết bị trao đổi nhiệt, chưng cất. Do đó người ta
thường căn cứ vào hàm lượng lưu huỳnh H

2
S trong dầu mà phân ra dầu mỏ
thuộc loại “chua” hay “ngọt” khi hàm lượng H
2
S trong dầu dưới 3,7 ml/lit dầu
được gọi là “ngọt” ngược lại quá giới hạn đó dầu được gọi là “chua”. Cần chú
ý khi đun nóng thì lưu huỳnh dạng mercaptan cũng dễ dàng bị phân huỷ, tạo
ra H
2
S và do đó tổng hàm lượng H
2
S thực tế trong các thiết bị đun nóng sẽ
cao lên. Do vậy mà hàm lượng của hợp chất lưu huỳnh được coi là chỉ tiêu
đánh giá chất lượng dầu thô và sản phẩm dầu.
b. Các hợp chất của nitơ trong dầu mỏ
Nói chung các hợp chất của nitơ đại bộ phận đều nằm vào phân đoạn có
nhiệt độ sôi cao của dầu má. Ở các phân đoạn nhẹ các hợp chất chứa nitơ chỉ
thấy dưới dạng vết.
Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ không nhiều lắm. Hàm lượng
nguyên tố nitơ chỉ chứa 0,01 – 1% trong dầu mỏ. Những hợp chất chứa nitơ
trong dầu, trong cấu trúc phân tử của nó, có thể có loại 1 nguyên tử N, có loại
chứa 2,3 thậm chí 4 nguyên tử N.
20

Những hợp chất chứa 1 nguyên tử N được nghiên cứu nhiều chúng thường
có đặc tính bazơ như piridin, quinolin, izoquinolin, acridin hoặc có tính chất
trung tính như cỏc vòng pirol, indol, cacbazol, benzocacbazol.
Trong các dạng hợp chất chứa 1 nguyên tử nitơ kể trên thì dạng piridin và
quinolin thường có nhiều hơn cả. Trong dầu California cũng đã xác định được
10 đồng đẳng của piridin C

6
– C
11
, có 1,2,3 nhóm thế metyl, đồng thời có cả
những nhóm thế etyl và propyl, butyl. Các quinolin với số nguyên tử cacbon
C
9
– C
15
còng tìm thấy trong phân đoạn có nhiệt độ sôi 230 – 330
o
C của dầu
má. Ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn, thấy có những hợp chất 3 vòng như
2,3 - và 2,4- dimetyl bezoquinolin. Nói chung, ở phân đoạn có nhiệt độ sôi
thấp và trung bình của dầu mỏ thì thường được gặp các hợp chất chứa nitơ
dạng piridin, quinolin, còn ở những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao cảu dầu
mỏ, thỡ cỏc hợp chất chứa nitơ dạng cacbazol và pirol là chủ yếu. Những hợp
chất chứa 2 nguyên tử nitơ trở lên thường có rất Ýt so với các loại kể trên.
Những loại này thuộc dạng indolquinolin, indolcacbazol và porfirin. Đối với
các porfirin là những chất chứa 4 nguyên tử nitơ, lại thường có xu hướng tạo
nên những phức chất với kim loại như vanadi, niken và sắt. Các hợp chất nitơ
có thể chiếm tới 3% trong dầu. Tuy với số lượng nhỏ hơn lưu huỳnh nhưng
các hợp chất nitơ cũng là các hợp chất có hại, rất độc cho xúc tác trong quỏ
trỡnh chế biến, đồng thời chúng phản ứng tạo nhựa làm tối màu sản phẩm
trong thời gian bảo quản. Khi có mặt trong nhiên liệu các hợp chất nitơ cháy
tạo ra khí NO
X
là những khí rất độc gây ăn mòn mạnh. Do vậy còng như các
hợp chất lưu huỳnh . Khi hàm lượng các hợp chất nitơ vượt quá giới hạn cho
phép người ta cũng phải tiến hành loại bỏ chúng trước khi đưa dầu thô hay

phân đoạn dầu vào quá trình chế biến.
c. Các hợp chất của oxy trong dầu mỏ
Trog dầu mỏ các hợp chất chứa oxy thường có dưới dạng các axit (tức có
nhóm –COOH), các xeton (=CO), các phenol, và các loại este và lacton nữa.
Tuy vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit là quan trọng
hơn cả.
21

Các axit trong dầu mỏ hầu hết là các axit một chức. Ở trong các phân đoạn
có nhiệt độ sôi thấp của dầu mỏ, các axit hầu như không có. Axit chứa nhiều
nhất ở phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu mỏ và ở phân đoạn có
nhiệt độ sôi cao hơn thì hàm lượng các axit lại giảm đi. Về cấu trúc những
axit có số nguyên tử cacbon trong phân tử dưới C
6
thường là các axit béo
mạch thẳng. Nhưng loại có số nguyên tử cacbon trong phân tử cao hơn
thường là axit có gốc là vòng naphten 5 cạnh hoặc 6 cạnh. Những loại này là
loại chiếm phần chủ yếu ở phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình của dầu mỏ.
Tuy vậy ngay cả trong phần có nhiệt độ sôi cao, vẫn còn cú cỏc axit béo
mạch thẳng hoặc nhánh kiểu izoprenoid, nhưng số lượng chúng không nhiều
bằng những loại vòng kể trên. Ở những phân đoạn rất nặng thỡ cỏc vũng của
nó lại mang tính hỗn hợp giữa naphten và thơm, nên các axit ở phân đoạn này
cũng có cấu trúc hỗn hợp naphten thơm tương tự. Các axit nằm trong phần
cặn của dầu có cấu trúc phức tạp giống như cấu trúc các chất nhựa asphanten,
nờn chỳng được gọi là axit asphanten trong thành phần của nó có thể cả dị
nguyên tố S, N.
Các phenol trong dầu mỏ thường gặp là các phenol và các đồng đẳng của
nó, còng như gặp cả β – naphtol và đồng đẳng.
Hàm lượng các phenol vào khoảng 0,1 – 0,2% trong dầu mỏ. Phenol lại
thường có Ýt hơn các đồng đẳng

Các xeton mạch thẳng C
2
– C
5
tìm thấy trong phần nhẹ của dầu mỏ. Trong
các phần có nhiệt độ sôi cao thì phát hiện thấy có keton vũng. Cỏc xetol nói
chung không nhiều trong dầu mỏ và ngay cả trong phần nặng của dầu.
d. Các phức cơ kim của dầu mỏ (kim loại trong dầu mỏ)
Kim loại có trong dầu mỏ không nhiều thường từ vài phần triệu đến vài
phần vạn. Chúng nằm trong dầu mỏ thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi
cao và dưới dạng tạo phức với các hợp chất hữu cơ (cơ - kim) thông thường là
dạng phức với porfirin và dạng phức với các chất hữu cơ khác trong dầu mỏ.
Trong đó dạng phức với porfirin thường có số lượng Ýt hơn.
22

Những kim loại nằm trong phức với porfirin thường là niken và vanadi.
Qua nghiên cứu các phức cơ - kim của một số dầu mỏ Liờn Xụ cho thấy,
trong những loại dầu nhiều S chứa nhiều porfirin dưới dạng phức với vanadi.
Ngược lại trong những dầu Ýt S , đặc biệt dầu có nhiều nitơ thì thường
chứa nhiều porfirin dưới dạng phức với niken. Do đó trong những dầu mỏ
chứa nhiều S, tỉ lệ vanadi/niken >1 (từ 3 –10 lần) còn trong dầu mỏ chứa S, tỉ
lệ vanadin/niken <1 (thường 0,1). Những phức kim loại với các chất hữu cơ
khác trong dầu có đặc tính chung là không phản ứng với các axit khác với các
phức kim loại porfirin. Điều này có thể do cấu trúc của nó. Bên cạnh porfirin
cũn cú thờm những vòng thơm hoặc naphten ngưng tụ. Loại phức như thế này
tuy chiếm phần lớn nhưng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Kim loại trong các phức cơ - kim nói trên ngoài vanadi và niken còn có thể
có sắt, đồng, kẽm, titan, canxi, mangan…. Số lượng các phức kim loại này
thường rất Ýt so với các phức vanadi và niken.
e. Các chất nhựa và asphanten của dầu mỏ

Là những chất trong cấu trúc phân tử của nó, ngoài C và H cũn cú những
nguyên tố khác như S, O, N đồng thời chỳng cú trọng lượng phân tử rất lớn,
từ 500 – 600 trở lên. Bởi vậy các chất nhựa và asphanten chỉ có mặt trong
những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao và cặn của dầu mỏ.
+ Asphanten của dầu mỏ
Asphanten của dầu mỏ hầu hết các loại dầu mỏ đều có tính chất giống
nhau nếu tách ra khỏi dầu, thỡ trụng bề ngoài của asphanten đều có màu nâu
sẫm hoặc đen, dưới dạng bột rắn thự hỡnh. Đun nóng cũng không chảy mềm,
chỉ có bộ phận huỷ nếu nhiệt độ đun cao hơn 300
o
C tạo thành khí và cốc.
Asphanten không hoà tan trong rượu, trong xăng nhẹ (este petrol) nhưng có
thể hoà tan trong benzen, cloroform và sunfua cacbon.
Đặc tính đáng chú ý của asphanten là tính hoà tan trong một số dung môi
kể trên, khi hoà tan đó là quá trình trương trong dung môi để hình thành dung
dịch keo nên có thể nói asphanten là những phân tử keo ưa dung môi này
nhưng lại ghét dung môi khỏc. Nờn bằng cách thay đổi dung môi có thể tách
23

asphanten ra khỏi dầu mỏ. Khi asphanten nằm trong dầu mỏ thì dầu mỏ là
một hỗn hợp dung môi, nên những loại dầu có độ biến chất cao, mang đặc
tính parafinic, rất nhiều hydrocacbon parafinic trong phần nhẹ thì lượng
asphanten trong những loại dầu đó rất Ýt và nằm dưới dạng phân tán lơ lửng,
đôi khi chỉ có dưới dạng vết. Ngược lại, trong những loại dầu biến chất thấp
tức dầu nặng, nhiều hydrocacbon thơm, thì thường chứa nhiều asphanten và
chúng thường ở dạng dung dịch keo bền vững.
Về cấu trúc, nói chung các asphanten rất phức tạp, chúng được xem là hợp
chất hữu cơ cao phân tử, với những mức độ trùng hợp khác nhau. Nên trọng
lượng phân tử của chúng có thể thay đổi trong khoảng 1000 – 10000 hoặc cao
hơn. Các asphanten có chứa các nguyên tố S, O, N có thể nằm dưới dạng các

dị vòng trong hệ nhiều vòng thơm ngưng tụ cao, và các hệ vòng thơm này
cũng có thể được nối với nhau qua những cầu nối ngắn để trở thành những
phân tử có trọng lượng phân tử lớn.
+ Các chất nhựa của dầu mỏ
Các chất nhựa, nếu tách ra khỏi dầu mỏ chúng sẽ là những chất nửa lỏng
đặc quánh đôi khi rắn, chúng có màu vàng sẫm hoặc nâu. Tỉ trọng lớn hơn
một, trọng lượng phân tử từ 500 – 2000. Nhựa có thể được hoà tan trong các
loại dầu nhờn của dầu mỏ, xăng nhẹ, còng như trong benzen, cloroform, ete.
Khác với asphanten nhựa khi hoà tan trong các dung môi kể trên chúng tạo
thành một dung dịch thực, thành phần nguyên tố và trọng lượng phân tử của
nhựa thì từ các loại dầu mỏ khác nhau hoặc từ các phân đoạn khác nhau trong
các loại dầu đó hầu như gần giống nhau, có nghĩa chúng khong phụ thuộc vào
gốc. Nhựa của phân đoạn nhẹ bao giê cũng có trọng lượng phân tử bé hơn ở
phân đoạn nặng, đồng thời tỉ lệ C/H của nhựa trong phân đoạn nặng thường
cao hơn nhựa trong phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp hơn.
Nhựa có khả năng nhuộm màu rất tốt, đặc biệt là nhựa từ các phân đoạn
nặng hoặc từ dầu thô. Khả năng nhuộm màu của những loại nhựa này gấp 10
– 20 lần so với nhựa của những phân đoạn nhẹ như kerosen. Chính vì vậy,
những sản phẩm trắng (xăng, kerosen, gasoil) khi có lẫn nhựa (hoặc tạo nhựa
24

khi bảo quản) đều trở nên có màu vàng. Những loại dầu Ýt asphanten mà vẫn
có màu sẫm đến nâu là do sự có mặt của các chất nhựa nói trên.
Về tính chất hoá học, nhựa rất giống asphanten, từ nhựa dễ chuyển thành
asphanten, chỉ cần bị oxy hoá nhẹ khi có sự thâm nhập của oxy không khí ở
nhiệt độ thường hay đun nóng thậm chí khi không có không khí chỉ đun nóng
chúng cũng có khả năng từ nhựa chuyển thành asphanten do các quá trình
phản ứng ngưng tụ được thực hiện sâu rộng. Vì thế các loại dầu mỏ khi có độ
biến chất cao thì sự chuyển hoá từ nhựa sang asphanten càng dễ, vì vậy hàm
lượng giảm đi, asphanten tạo thành nhiều lên. Nhưng vì những loại dầu này

mang đặc tính parafinic nên asphanten tạo thành đều được tách ra khỏi dầu (vì
asphanten không tan trong dung môi parafinic). Do đó dầu càng nhẹ càng
mang đặc tính parafinic càng Ýt nhựa và asphanten. Về bản chất hoá học,
nhựa và asphanten cựng một nguồn gốc và thực chất asphanten chỉ là kết quả
biến đổi sâu hơn của nhựa chính vì vậy trọng lượng phân tử của asphanten
bao giê cũng cao hơn nhựa.
Trong dầu mỏ hàm lượng nhựa và asphanten dao động trong phạm vi rất
rộng, nhựa có thể từ 4 – 18%, asphanten có thể từ 0 – 6%.
Những hợp chất nhựa, asphanten nếu có trong sản phẩm dầu sẽ làm giảm
chất lượng của sản phẩm, làm cho sản phẩm có màu tối sẫm, dễ tạo cốc, tạo
cặn muội khi cháy. Trong quá trình chế biến có xúc tác nhựa và asphanten sẽ
gây ngộ độc xúc tác, làm giảm hoạt tính xúc tác. Chúng chỉ có Ých khi có mặt
trong phần cặn dùng làm nguyên liệu để sản xuất bi tum (nhựa đường ) hoặc
để sản xuất cốc dầu mỏ, vì khi đú chỳng cho sản phẩm có chất lượng tốt.
+ Axit asphanten
Như ta đã biết các axit trong phần cặn nặng của dầu mỏ có trọng lượng
phân tử rất lớn, đặc tính phần gốc của nó rất gần với đặc tính của các chất
nhựa asphanten, nờn nú được gọi là axit asphantic. Các axit asphantic tách ra
khỏi dầu cũng là một chất giống như nhựa, trọng lượng riêng lớn hơn một.
Nhưng axit asphantic khó hoà tan trong xăng nhẹ, chỉ hoà tan trong rượu và
cloroform. Do đó khi xác định chất nhựa – asphanten bằng phương pháp kết
25