thiết kế xây dựng nhà máy chế biến dầu thô

MỤC LỤC
M UỞĐẦ 4
PH N I : T NG QUAN V LÝ THUY TẦ Ổ Ề Ế 6
CH NG I N N CÔNG NGHI P D U KHƯƠ Ề Ệ Ầ Í 6
I. Q A TRÌNH PH T TRI NÚ Á Ể 6
I.1.S phát tri n chung c a to n th gi i :ự ể ủ à ế ớ 6
I.2.S phát tri n c a ng nh d u khí Vi t Nam.ự ể ủ à ầ ở ệ 8
II. L NH V C PH T TRI N C A NG NH D U KH VI T NAMĨ Ự Á Ể Ủ À Ầ Í Ệ 9
II.1.Quan h gi a l c d u v hoá d u :ệ ữ ọ ầ à ầ 9
II.2. L nh v c tìm ki m th m dò v khai thác.ĩ ự ế ă à 10
CH NG II : NGUYÊN LI U D U THÔƯƠ Ệ Ầ 12
I. TH NH PH N HO H C D U M :À Ầ Á Ọ Ầ Ỏ 12
I.1. Th nh ph n nguyên t c a d u m :à ầ ố ủ ầ ỏ 12
I.2. Th nh ph n hydrocacbon trong d u m :à ầ ầ ỏ 12
I.3. Các th nh ph n phi hidrocacbon trong d u m :à ầ ầ ỏ 19
II. C C C T NH V T LÝ QUAN TR NG C A D U THÔ :Á ĐẶ Í Ậ Ọ Ủ Ầ 26
II.1. Th nh ph n ch ng c t c a phân o n.à ầ ư ấ ủ đ ạ 26
II.2. T tr ng : ỷ ọ 29
II.3. nh t c a d u v s n ph m d u :Độ ớ ủ ầ à ả ẩ ầ 30
II.4. Th nh ph n phân o n :à ầ đ ạ 30
II.5. Nhi t sôi trung bình : ệ độ 33
II.6. H s c tr ng K:ệ ố đặ ư 34
CH NG III:S N PH M C A QU TRÌNH CH NG C TƯƠ Ả Ẩ Ủ Á Ư Ấ 34
I. KH HYDROCACBONÍ 34
II. PH N O N X NGÂ Đ Ạ Ă 35
II.1.Th nh ph n hoá h cà ầ ọ 35
II.2. ng d ngỨ ụ 35
III. PH N O N KEROSEN: Â Đ Ạ 36
III.1. Th nh ph n hoá h cà ầ ọ 36
III.2. ng d ng ứ ụ 36
IV. PH N O N DIEZELÂ Đ Ạ 37

IV.1. Th nh ph n hoá h c :à ầ ọ 37
IV.2. ng d ng c a phân o n :ứ ụ ủ đ ạ 38
V. PH N O N D U NH N ( CÒN C G I L GASOIL CH NÂ Đ Ạ Ầ Ờ ĐƯỢ Ọ À Â
KHÔNG ) 38
V.1. Th nh ph n hoá h c : à ầ ọ 38
V.2. ng d ng ứ ụ 39
VI. PH N O N MAZUT:Â Đ Ạ 39
VII. PH N O N GUDRRON ( PH N O N C N D U M )Â Đ Ạ Â Đ Ạ Ặ Ầ Ỏ 39
VII.1. Th nh ph n hoá h c :à ầ ọ 39
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
VII.2. ng d ng: ứ ụ 40
CH NG IV: CH NG C T D U THÔƯƠ Ư Ấ Ầ 41
I. M C CH V Ý NGH A C A QU TRÌNH CH NG C T D U Ụ ĐÍ À Ĩ Ủ Á Ư Ấ Ầ
THÔ 41
Các s nguyên lý ch ng c t c trình b y trên hình sauơ đồ ư ấ đượ à 41
II. CHU N B NGUYÊN LI U D U THÔ TR C KHI CH BI N :Ẩ Ị Ệ Ầ ƯỚ Ế Ế
44
II.1. Các h p ch t có h i trong d u thô : ợ ấ ạ ầ 44
II.2. n nh d u nguyên khai :Ổ đị ầ 45
II.3. Tách các t p ch t c h c, n c v mu i :ạ ấ ơ ọ ướ à ố 46
III. C S LÝ THUY T C A QU TRÌNH CH NG C T D U THÔƠ Ở Ế Ủ Á Ư Ấ Ầ
48
III.1. Ch ng n gi n :ư đơ ả 48
III.2. Ch ng c t ph c t p: ư ấ ứ ạ 51
III.3. Ch ng c t trong chân không v ch ng c t b ng h i n c.ư ấ à ư ấ ằ ơ ướ 55
IV.C C Y U T NH H NG N QU TRÌNH CH NG C T :Á Ế ỐẢ ƯỞ ĐẾ Á Ư Ấ
57
IV.1. Ch nhi t c a tháp ch ng luy n.ế độ ệ ủ ư ệ 57
IV.2. áp su t c a tháp ch ng:ấ ủ ư 61

IV.3. Nh ng i m c n chú ý khi i u ch nh, kh ng ch l m vi c ữ đ ể ầ đ ề ỉ ố ế à ệ
c a tháp ch ng c t.ủ ư ấ 62
IV.4. Các i u ki n c n thi t m b o cho vi c ch ng c t :đ ề ệ ầ ế để đả ả ệ ư ấ 63
V.S CÔNG NGH V CH CÔNG NGH C A QU ƠĐỒ Ệ À ẾĐỘ Ệ Ủ Á
TRÌNH CH NG C T :Ư Ấ 64
V.1. S công ngh ch ng c t AD v i bay h i m t l n.ơ đồ ệ ư ấ ớ ơ ộ ầ 64
V.2. S ch ng c t AD v i bay h i hai l n :ơ đồ ư ấ ớ ơ ầ 64
VI.CH N D Y CHUY N CÔNG NGH :Ọ Â Ề Ệ 67
VI.1. Ch n dây truy n công ngh :ọ ề ệ 67
VI.2. Thuy t minh dây chuy n :ế ề 68
CH NG V : THI T B CH NH C A S ƯƠ Ế Ị Í Ủ ƠĐỒ 70
I. TH P CH NG :Á Ư 70
I.1.Tháp m đệ 71
I.2.Tháp a ch p :đĩ ụ 73
I.3.Tháp a s ng :đĩ à 74
II. LÒ T :ĐỐ 74
II.1. Phân lo i lò ng :ạ ố 75
II.2. C u trúc c a lò ng :ấ ủ ố 76
III.THI T B TRAO I NHI T :Ế Ị ĐỔ Ệ 77
III.1. Thi t b trao i nhi t ng xo n ru t g :ế ị đổ ệ ố ắ ộ à 77
III.2. Lo i thi t b trao i nhi t ng l ng ng :ạ ế ị đổ ệ ố ồ ố 78
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
III.3. Lo i thi t b ng chùm :ạ ế ị ố 79
PH N II: T NH TO N THI T K CÔNG NGHẦ Í Á Ế Ế Ệ 81
I. THI T L P NG C N B NG CHO C C S N PH M. [12]Ế Ậ ĐƯỜ Â Ằ Á Ả Ẩ 81
I.1. ng cân b ng s n ph m Naphta.Đườ ằ ả ẩ 81
I.2. ng cân b ng c a s n ph m kerosen.Đườ ằ ủ ả ẩ 83
I.3. ng cân b ng c a Gasoil:Đườ ằ ủ 84
I. X C NH C C I L NG TRUNG BÌNH C A S N PH M.Á ĐỊ Á ĐẠ ƯỢ Ủ Ả Ẩ 86
II.1. T tr ng trung bình.ỷ ọ 86

II.2. Nhi t sôi trung bình:ệ độ 86
II.3. H s c tr ng K:ệ ố đặ ư 87
III. T NH C N B NG V T CH TÍ Â Ằ Ậ Ấ 88
III.1. T i tháp ch ng c t :ạ ư ấ 88
III.2.T i tháp tái bay h i ( tháp tách phân o n )ạ ơ đ ạ 89
IV. T NH TIÊU HAO H I N C.Í Ơ ƯỚ 90
IV.1. Tính tiêu hao h i n c cho tháp phân o n.ơ ướ đ ạ 90
IV.2.Tiêu hao h i n c cho các tháp tách:ơ ướ 90
V. T NH CH C A TH P CH NG C T.Í ẾĐỘ Ủ Á Ư Ấ 91
V.1. Tính áp su t c a tháp. [12]ấ ủ 91
V.2.Tính ch nhi t c a tháp: ế độ ệ ủ 92
V.3.Tính ch s h i l u nh tháp :ỉ ố ồ ư đỉ 97
VI. T NH C N B NG NHI T L NG:Í Â Ằ Ệ ƯỢ 97
VII. T NH K CH TH C C A TH P CH NG C T : [11, 12]Í Í ƯỚ Ủ Á Ư Ấ 98
VII.1. Tính ng kính tháp :đườ 98
VII.2. Tính chi u cao c a tháp : [11]ề ủ 100
VII.3.Tính s chóp v ng kính chóp :ố à đườ 101
PH N III: AN TO N LAO NGẦ À ĐỘ 102
I. AN TO N LAO NG TRONG PH N X NG CH NG C T À ĐỘ Â ƯỞ Ư Ấ
KH QUY N Í Ể 102
I.1. Yêu câu v phòng cháy ch a cháyề ữ 102
I.2.Trang thi t b phòng h lao ngế ị ộ độ 104
I.3.Yêu c u i v i v sinh môi tr ngầ đố ớ ệ ườ 105
II. T NG HO : [18]Ự ĐỘ Á 105
II.1.M c ích :ụ đ 105
II.2. H th ng i u khi n t ngệ ố đ ề ể ự độ 106
II.3. Các d ng i u khi n t ngạ đ ề ể ự độ 106
PH N IV: THI T K X Y D NGẦ Ế Ế Â Ự 108
I. YÊU C U CHUNG Ầ 108
II. YÊU C U V K THU T : [16]Ầ Ề Ỹ Ậ 109

III. YÊU C U V V SINH CÔNG NGHI PẦ Ề Ệ Ệ 109
IV. GI I PH P THI T K X Y D NG :Ả Á Ế Ế Â Ự 109
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
IV.1. c i m c a phân x ng s n xu tĐặ đ ể ủ ưở ả ấ 109
IV.2.B trí m t b ng trong phân x ng ố ặ ằ ưở 110
K T LU NẾ Ậ 113
PH L CỤ Ụ 114
T I LI U THAM KH OÀ Ệ Ả 119
MỞ ĐẦU
Dầu mỏ được con người biết đến từ thời cổ xưa. Thế kỷ thứ XVIII mỏ dầu
được sử dụng làm nguyên liệu đốt cháy, thắp sáng. Sang thế kỷ thứ 19 dầu được
coi như là nguồn nguyên liệu chính cho mọi phương tiện giao thông và cho nền
kinh tế quốc dân. Hiện nay, dầu mỏ qua các quá trình chế biến nâng cao hiệu quả
sử dụng của dầu mỏ lên 5 lần và như vậy tiết kiệm được lượng dầu của thế giới.
Dựa vào các quá trình chế biến như : chưng cất chân không, hydro
cracking, refoming, alkyl hoá, đồng phân hóa, polyme hoá cho ra các sản phẩm
xăng, nhiên liệu phản lực, dầu mỡ bôi trơn, có hiệu quả tối đa và một số sản phẩm
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
khác như : sản phẩm năng lượng, phi năng lượng, Bitum, cốc và khí lỏng cho dân
dụng, làm khí đốt và nhiên liệu.
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm : Hydrocacbon, khí thiên nhiên, dầu
mỏ và các hợp chất khác như : CO
2
, N
2
, H
2
, H
2

S, He, Ar, Ne … Dầu mỏ muốn sử
dụng được phải phân chia thành từng phân đoạn nhỏ. Sự phân chia đó dựa vào
phương pháp chưng cất để thu được các sản phẩm có nhiệt độ sôi khác nhau.
Chưng cất dầu thô là một phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí thành
nhóm các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn
hợp ( Nghĩa là ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác nhau ).
Trong trường hợp đơn giản nhất chưng và cô đặc hầu như không khác nhau,
tuy nhiên giữa chúng có một ranh giới căn bản trong trường hợp chưng thì dung
môi và chất tan đều bay hơi, trường hợp cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn
chất tan không bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều sản phẩm thường là có
bao nhiêu cấu tử ta sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm, đối với trường hợp có 2 cấu
tử thì sản phẩm đỉnh thu được là cấu tử dễ bay hơi và một phần rất ít cấu tử khó
bay hơi, còn sản phẩm đáy thu được cấu tử khó bay hơi và một phần ít cấu tử dễ
bay hơi.
Trong sản xuất ta gặp những phương pháp chưng cất sau đây :
Chưng đơn giản, chưng theo hơi nước, chưng chân không, chưng luyện
( Gồm có chưng ở áp suất thấp và ở áp suất cao )
Chưng cất phân đoạn trong các nhà máy chế biến dầu mỏ là một phương
pháp được sử dụng rộng rãi, chưng cất sơ khai dầu thô, chưng cất phân đoạn. Các
phân đoạn thu được phù hợp cho các phương pháp chế biến khác.
Thành phần phân đoạn là một trong những chỉ tiêu quan trọng cần phải xác
định đối với các sản phẩm trắng như : Xăng, diezel. Theo thành phần cất phân
đoạn có thể biết được các loại sản phẩm thu được và khối lượng của chúng. Các
phân đoạn đầu bao giờ cũng gồm rất nhiều các đơn chất khác nhau với nhiệt độ sôi
thay đổi. Do vậy, đặc trưng cho tính bay hơi của một số phân đoạn là nhiệt độ sôi
đầu và nhiệt độ sôi cuối. Trường hợp một hỗn hợp phức tạp được xem như một tổ
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
hợp của nhiều phần nhỏ, mỗi phần nhỏ được đặc chưng bằng nhiệt độ sôi trung
bình, một tỷ trọng trung bình, một trọng lượng trung bình.

Các phân đoạn thu được từ quá trình chưng sơ khai được đem chế biến
bằng các phương pháp hoá học hay vật lý để thu được các sản phẩm có số lượng
cả chất lượng các sản phẩm năng lượng, các sản phẩm phi năng lượng và các sản
phẩm hoá học.
Vì thế nghành khai thác chế biến dầu khí là một nghành công nghiệp mũi
nhọn, trong một tương lai dài vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực năng
lượng và nguyên liệu hoá học mà không có tài nguyên thiên nhiên nào thay thế
được.
PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I NỀN CÔNG NGHIỆP DẦU KHÍ
I. QÚA TRÌNH PHÁT TRIỂN
I.1.Sự phát triển chung của toàn thế giới :
Nền công nghiệp hoá dầu cổ sơ ban đầu chỉ biết lấy dầu hoả và cũng chỉ
biết dùng dầu hoả để thắp sáng. Sau đó nhận thấy xăng thắp sáng hơn dầu hoả nên
mới lọc thêm phân đoạn xăng. Nhà máy lọc dầu lúc bấy giờ chỉ có một nồi chưng
cất gián đoạn, một thùng xử lý tạp chất có cánh khuấy và một thùng trung hoà axit.
Dầu thô được chứa trong những thùng barit và được bảo quản bằng cách để trong
hầm và lấp đất lên.
Theo đà phát triển khoa học kỹ thuật ở mọi lĩnh vực sản xuất đời sống đặc
biệt là ở ngành giao thông, xăng trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho các
loại ô tô và máy bay. Đồng thời người ta đã lấy thêm các phân đoạn Gasoil để sử
dụng làm nhiên liệu cho dầu máy Diezel.
Nhu cầu nhiên liệu về xăng tăng rất nhanh, đã thúc đẩy nền công nghiệp lọc
dầu phải phát triển tăng năng suất. Vào đầu thế kỷ 20 người ta đã biết dùng bể để
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
chứa dầu thô, tuy nhiên vẫn phải sử dụng nhiều nồi chưng cất dầu thô gián đoạn,
đặt kế tiếp nhau để giải quyết nhu cầu tăng sản lượng. Biện pháp chưng gián đoạn
này không đáp ứng nổi nhu cầu ngày càng tăng. Người ta phải tìm cách chưng cất
liên tục. Ban đầu cho đặt 4 nồi chưng gián đoạn ở các vị trí cao thấp khác nhau để
dòng chất lỏng có thể dễ dàng chảy từ nồi trên xuống nồi dưới và dòng hơi được

dẫn ngược chiều từ nồi dưới lên nồi trên. Với hệ thống này thì người ta đã đạt
được nguyện vọng chưng cất liên tục và năng suất đã tăng lên 6 - 7 lần. Đây là tiền
đề cho tháp chưng cất liên tục ngày nay.
Do nhu cầu về nhiên liệu quá lớn, phần phân đoạn xăng thu được từ dầu thô
( hay còn gọi là xăng trực tiếp ) không đáp ứng đủ nhu caàu. Các nhà nghiên cứu
đã dùng nhiệt độ và áp suất để cắt bớt mạch phân tử của phân đoạn Gasoil để tạo
ra xăng. Đây là quá trình cracking nhiệt, tạo ra xăng cracking. Đồng thời người ta
nhận thấy rằng xăng cracking có chất lượng cao hơn xăng trực tiếp, vì xăng
cracking nhiệt có chỉ số octan cao hơn. Điều đó đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu
phải chuyển hoá xăng trực tiếp. Kết quả đưa đến quy trình reforming nhiệt cắt các
phần tử nặng ở nhiệt độ cao hơn và áp suất cao hơn.
Đến năm 1936 Houndry đã thành công vào việc đưa xúc tác việc chuyển hoá cải
tạo mạch phân tử và xây dựng thiết bị cracking nhiệt với qui mô công nghiệp trong
đó xúc tác được xếp ở dạng lớp đứng yên. Vài năm sau thì Standart đã cải tiến
thiết bị xúc tác với lớp xúc tác chuyển động tầng sôi, mở màn cho loại thiết bị
cracking xúc tác liên tục.
Ngày nay 2 loại thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lọc
dầu hơn hẳn các thiết bị cracking và reforming nhiệt vì tạo ra sản phẩm xăng có
chất lượng cao hơn và độ chuyển hoá cao hơn.
Trên đây, chỉ đề cập đến những vấn đề sản xuất ở áp suất khí quyển. Về sản
phẩm phân đoạn chân không vào đầu thế kỷ 20 người ta đã tiến hành nghiên cứu
nhưng chất lượng chưa tốt. Do đó trong thời gian chiến tranh thế giới lần thứ nhất
người ta còn phải dùng dầu thực vật để bôi trơn cho máy.
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
Mãi đến năm 1920 kỹ thuật chưng cất chân không mới hoàn hảo hơn đồng
thời việc nghiên cứu dung môi chọn lọc để trích ly các hợp chất thơm và parafin
đạt nhiều kết quả, từ đó dầu nhớt lấy từ dầu thô mới đạt chất lượng tốt hơn. Năm
1927 lần đầu tiên lên máy bay Lingbert đã sử dụng dầu nhớt được chế biến từ dầu
thô để bôi trơn cho máy bay trong quá trình vượt đại dương, đánh dấu bước trưởng

thành đáng kể của ngành công nghiệp lọc hoá dầu.
I.2.Sự phát triển của ngành dầu khí ở Việt Nam.
Tiền thân của ngành dầu khí Việt Nam là đoàn địa chất 36 Việt Nam được
thành lập vào những năm 60. Trước năm 1975 công tác tìm kiếm dầu khí ở phía
bắc được tiến hành chủ yếu ở vùng trũng Hà Nội với sự giúp đỡ của các chuyên
gia Liên Xô. Mỏ khí Tiền Hải đã được phát hiện và hiện nay vẫn còn khai thác. Ở
phía nam một số các công ty nước ngoài đã tiến hành thăm dò và tìm kiếm dầu khí
ở thềm lục địa Việt Nam. Đến năm 1975 thì Tổng Cục Dầu Khí Việt Nam đã được
thành lập và tiến hành các hoạt động dầu khí trên lãnh thổ của mình. Trên cơ sở
một số bể trầm tích đệ tam và mezozôi có triển vọng dầu khí khá lớn.
Đến năm 1986 sản lượng dầu thô chỉ vào khoảng 40 nghìn tấn khai thác từ
mỏ Bạch Hổ. Nhưng đến nay sản lượng dầu thô đã đạt được trên 10 triiêụ tấn/năm.
Tính đến nay đã khai thác trên 50 triệu tấn/năm và 1 tỷ m
3
khí đã đưa vào khai
thác một số mỏ khác như: Mỏ Rồng, Đại Hùng, Bungakekwa ( khu vực tranh chấp
với Malaisia ) và sẽ đưa 2 mỏ mới là Hồng Ngọc và Dạng Đông vào khai thác.
Ngày nay ngành dầu khí nước ta đã vươn lên hàng thứ 4 trong số các nước
Đông Nam Á và thứ 40 trên thế giới về khai thác dầu thô. Đây là một thành tựu
hết sức to lớn của nước ta, sau khi đã có luật đầu tư nước ngoài đến nay ta đã ký
được 32 hợp đồng dầu khí các loại trong đó có 10 hợp đồgn có phát hiện dầu khí.
Ngoài các hoạt động thăm dò khai thác dầu khí đã nêu, các hợp đồng dầu
khí ở khâu sau bao gồm lọc dầu, phân phối, kinh doanh sản phẩm Dầu khí đã được
bắt đầu. Trong số các dự án này quan trọng hơn hết là dự án nhà máy lọc dầu số 1
Dung Quất với công suất 6,5 triệu tấn/năm đang tiến hành ở Dung Quất ( Quảng
Ngãi ). Đây là một sự kiện quyan trọng của ngành dầu khí Việt Nam , bên cạnh
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
còn có dự án Nhà máy lọc dầu số 2. Ngày nay mặc dù còn gặp nhiều khó khăn thử
thách nhất định về mặt tài chính ngành dầu khí Việt Nam vẫn là một trong những
ngành hấp dẫn đối với các nhà đầu tư. Tính đến nay ngành dầu khí Việt Nam đã

tham ra trên 10 liên doanh trong đó quan trọng nhất là liên doanh Dầu khí
Viêtsopetro. Đây là đơn vị khai thác Dầu khí chủ yếu ở Việt Nam.
II. LĨNH VỰC PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH DẦU KHÍ VIỆT NAM
II.1.Quan hệ giữa lọc dầu và hoá dầu :
Lọc dầu và hoá dầu là 2 lĩnh vực kỹ thuật sản xuất riêng biệt nằm trong
phạm vi công nghệ hoá dầu lâu đời.
Công nghiệp hoá dầu ra đời từ bao đời nay lúc ban đầu đã hình thành và
phát triển trên cơ sở nguồn nguyên liệu thực vật và động vật, sau đó sử dụng than
nguyên liệu tuy nhiên nguồn nguyên liệu lấy từ thiên nhiên ngày càng khan hiếm
không thể đáp ứng đủ nhu cầu về phát triển công nghiệp hoá chất, do đó các nhà
hoá học bắt đầu nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu mới.
Lúc đó ngành lọc dầu ra đời. Những tiến bộ khoa học kỹ thuật trong công
nghiệp hoá học là nền tảng vững chắc cho ngành lọc dầu phát triển nhanh chóng.
Tuy nhiên trong quá trình lọc dầu có xuất hiện các sản phẩm phụ như : Olefin,
Benzen, … mà lúc bấy giờ người ta chưa biết sử dụng vào mục đích gì ngoài việc
đem đốt. Do đó các nhà dầu khí mong muốn có biện pháp tăng giá trị sản phẩm
phụ này cũng như tăng thêm giá trị khí Hydrocacbon khác.
Các nhà hoá học đáp ứng ngay bằng cách tiếp nhận các sản phẩm của lọc
dò để làm nguồn nguyên liệu tổng hợp các hợp chất hữu cơ. Thế là ngành hoá dầu
ra đời đã giải quyết được việc khó khăn cho ngành công nghiệp hoá học về nạn
khan hiếm nguyên liệu, đã giải quyết được khó khăn cho ngành lọc dầu vì đã sử
dụng sản phẩm phụ của nó.
Thế là thiết bị steam cracking ra đời phục vụ cho việc sản xuất Olefin. Đã
có lúc người ta đã phải lấy một vài phân đoạn sản phẩm lọc dầu, như Naphta để
cung cấp cho hoá dầu làm giảm xút việc sản xuất xăng.
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
Như vậy từ chỗ ngành công nghiệp phụ vì chỉ tiếp nhận sử dụng các sản
phẩm phụ của lọc dầu, hoá dầu đã trở thành ngành công nghiệp rất quan trọng và
đã phát triển mạnh mẽ, đôi khi chính nó lại quyết định qui mô cấu trúc của nhà

máy lọc dầu.
Nói chung không những vì nhu cầu sản xuất về nhựa, chất dẻo, sợi tổng
hợp, phân bón, … trong xã hội ngày càng tăng đã thúc đẩy ngành hoá dầu phát
triển mà còn do hoá dầu tạo ra những niềm thích thú riêng cho nhà hoá học vì có
những đặc điểm sau :
+ Nguồn nguyên liệu rất tinh khiết và đã qua các quá trình xử lý ở lọc dầu
do đó tạo ra các sản phẩm sạch, ít tạp chất.
+ Nguồn nguyên liệu ở dạng khí và lỏng dễ vận chuyển.
+ Trong nguồn nguyên liệu có những chất hầu như tồn tại trong thiên nhiên
hoặc rất khó chế biến tạo thành, ví dụ như : Diolefin, izopren, …
+ Trong kỹ thuật hó dầu các nhà hoá học có thể thay đổi cấu trúc phân tử
như là cắt mạch cacbon theo kích thước như ý muốn hoặc ghép thành nhiều mạch
cacbon khác nhau .
Tóm lại công nghiệp hoá học và hóa dầu đã kếtd hợp với nhau để tạo ra
công nghiệp hoá dầu. Đây là một nền công nghiệp trẻ và đang trên đà phát triển
mạnh mẽ .
II.2. Lĩnh vực tìm kiếm thăm dò và khai thác.
Nền công nghiệp dầu khí Việt Nam vẫn còn non trẻ, mới phát triển. Chỉ
mới bắt đầu khai thác dầu thô từ năm 1986. Lượng dầu thô khai thác này chủ yếu
là từ mỏ Bạch Hổ. Đến năm 1995 thì có 2 mỏ mới nữa cũng được khai thác là mỏ
Đại Hùng và mỏ Rồng. Sản lượng dầu thô đầu tiên là trên 40000 tấn/năm, tính đến
năm 1996 là trên 8 triệu tấn/năm, tính bình quân là 20000 tấn/ngày. Đến nay lượng
dầu thô khai thác được bình quân là 30000 tấn/ngày trên các mỏ là Đại Hùng,
Bạch Hổ, Rồng và Bungakekwa.
Song song với quá trình khai thác dầu, lượng khí đồng hành cũng được khai
thác ngày càng gia tăng. Sản lượng khí khai thác được từ năm 1990 là 491 triệu
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
m
3
, năm 1993 là 1000 triệu m

3
. Tính đến nay lượng khí đã khai thác được trên
1000 triệu m
3
.
Tổng Công Ty Dầu Khí Việt Nam tiến hành công tác tìm kiếm, khai thác
dầu khí tự lực ở một số khu vực. Một số dự án phát triển như : Hồng Ngọc, Lan
Tây, Lan Đỏ, … dự kiến sẽ đưa vào khai thác với mục tiêu đạt 20000 triêu tấn dầu
qui đổi.
Riêng về nền công nghiệp khí thì trong thời gian này đang gấp rút hoàn
thành hệ thống thu gom đường ống và vận chuyển khí từ mỏ Bạch Hổ đến Thủ
Đức, đồng thời phát triển các đề án phát triển dầu khí từ các vùng trũng Nam Côn
Sơn.
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
CHƯƠNG II : NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ
I. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC 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 quá trình chưng cất dầu thô.
I.1. Thành phần nguyên tố của dầu mỏ :
Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp, trong dầu có chứa tới hàng trăm chất
khác nhau, nhưng các nguyên tố cơ bản chứa trong dầu là cacbon và hydro. Trong
đó C chiếm 82
÷
87 %, H chiếm 0,001
÷
1,8% , oxi (O) chiếm 0,05
÷
1,0%. Và

trong dầu còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như halogen ( Clo, iod ) các
kim loại như : Niken, vanadi, volfram…
Dầu mỏ càng chứa nhiều hydrocacbon, càng ít các thành phần dị thể
nguyên tố càng tốt, loại dầu mỏ đó có giá trị kinh tế cao.
I.2. Thành phần hydrocacbon trong dầu mỏ :
Đây là thành phần chính trong dầu, hầu như tất cả các loại hydrocacbon
( Trừ olefin ) đều có mặt trong dầu mỏ. Chúng chiếm tới 90% trọng lượng của
dầu. Số nguyên tử có trong mạch từ 1 đến 60 hoặc có thể cao hơn. Chúng được
chia thành các nhóm Parafin, Naphaten, aromat, hỗn hợp naphaten - aromat. Bằng
các phương pháp hoá lý đã xác định được hơn 400 loại hydrocacbon khác nhau.
I.2.1. Hydrocacbon Parafin : RHp
Parafin còn gọi là alkan, có công thức tổng quát là C
n
H
2n+2
( Với n
≥
1)
Là loại hydrocacbon phổ biên nhất. Về mặt cấu trúc, hydrocacbon parafin có hai
loại. Loại cấu trúc mạch thẳng gọi là n-Parafin và loại cấu trúc mạch nhánh gọi là
iso-Parafin.
Trong đó n-parafin chiếm đa số ( 25
÷
30% thể tích ) chúng có số nguyên tử
cácbon từ C
1
 C
45

Trong dầu mỏ chúng tồn tại ở ba dạng rắn, lỏng, khí ở điều kiện thường

( Nhiệt độ 25
0
C, áp suất khí quyển ). Các parafin mạch thẳng chứa đến 4 nguyên
tử cacbon đều nằm ở thể khí. Các n-parafin mà phân tử chứa 5 đến 17 nguyên tử
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
cacbon nằm ở thể lỏng, còn các parafin chứa 18 nguyên tử cacbon trở lên nằm ở
dạng tinh thể.
Những hydrocacbon parafin C
5
 C
17
ở dạng lỏng. Trong hydrocacbon
parafin từ C
5
C
10
nằm trong phần nhẹ của dầu với nhánh là những cấu tử tốt của
xăng, vì cho xăng có khả năng cháy kích nổ cao. Trong khí đó các n-parafin lại có
tác dụng xấu cho khả năng chống kích nổ ( n-C
7
đã có trị số octan bằng 0 ). Những
hydrocacbon parafin có số nguyên tử từ C
10
C
16
nằm trong nguyên liệu phản lực
diezel, khi có cấu trúc thẳng lại là các cấu tử có ích cho nhiên liệu vì chúng có khả
năng tự bốc cháy khi trộn với không khí bị nén trong động cơ. Trong chế biến hoá
dầu, những hydrocacbon parafin chứa trong phần nhẹ dầu hay trong khí đồng hành
lại là nguyên liệu rất tốt cho quá trình sản xuất olefin thấp như êtylen, propylen ,

butylen, và butadien đó là những nguyên liệu cơ sở cho tổng hợp hoá học để sản
xuất chất dẻo, vải, sợi hoá học, tơ nhân tạo.
Những n-parafin có số nguyên tử cao từ C
18
trở lên, ở nhiệt độ thường có
dạng tinh thể rắn trong dầu. Chúng có thể hoà tan hoặc tạo thành các tinh thể lơ
lửng trong dầu. Nếu hàm lượng các parafin này cao, chúng có thể làm cho toàn bộ
dầu thô bị đông đặc, mất hẳn tính linh động, gây khó khăn cho quá trình khai thác,
vận chuyển và bảo quản. Người ta phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật chuyên
biệt và công nghệ phức tạp để sử lý nhằm mục đích loại các parafin rắn đến mức
độ cần thiết, sao cho sản phẩm có độ linh động trong điều kiện sử dụng.
Ví dụ : Dầu Minas (Indonesia) có 13% parafin rắn nên ở 33
0
C dầu đã bị đông đặc
lại.
Dầu LiBi có 10% parafin rắn, nhiệt độ đông đặc là 18
0
C
Dầu Bạch Hổ có nhiệt độ đông đặc là 33
0
C
Dầu Đại Hùng có nhiệt độ đông đặc là 27
0
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.
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43

Tuy nhiên các parafin rắn tách được từ dầu thô lại là nguyên liệu quý của
quá trình chế biến, sản xuất các sản phẩm tiêu dùng như nến, giấy sáp, diêm hay
vật liệu chống thấm hay để điều chế chất tẩy rửa tổng hợp, tơi sợ, phân bón, chất
dẻo… Mặt khác nếu đem oxi hoá chúng người ta nhận được các axit béo, alcol
cao, đó là các nguyên liệu quý để tổng hợp các chất hoạt động bề mặt là loại chất
có nhiều ứng dụng trong nền kinh tế.
Còn các iso-parafin thường chỉ nằm trong phần nhẹ và phần có nhiệt độ sôi
cao thì chúng rất ít. Về vị trí nhánh phụ có hai đặc điểm sau : các iso-parafin trong
dầu mỏ đều có cấu trúc đơn giản mạch chính dài và mạch phụ ngắn. Các nhánh
phụ thường là gốc metyl. Đối với các iso-parafin có một nhánh phụ thì thường
dính vào các vị trí cacbon số 2 hoặc số 3, còn vị trí sâu hơn thì rất ít. Đối với các
loại hyđrocacbon có 2,3 nhánh phụ thì xu hướng tạo nên mạch cacbon bậc 4, nghĩa
là 2 nhánh phụ dính vào cùng một cacbon trong mạch chính thường ít hơn.
Các iso-parafin so với n-parafin chúng có độ linh động cao hơn. Chúng làm tăng
trị số octan của xăng.
I.2.2. Các hydrocacbon naphtenic :
Naphtenic hay còn gọi là cyclo parafin, có công thức tổng quát là C
n
H
2n
.
Hàm lượng có thể thay đổi 30
÷
60% trọng lượng. Những hydrocacbon này thường
gặp là loại một vòng, trong đó chiếm chủ yếu là loại vòng 5 cạnh. Loại vòng
naphten 7 cạnh hoặc lớn hơn ít gặp trong dầu. Những naphten có từ 2 hay 3 vòng
ngưng tụ cũng ít gặp, nhưng loại naphten có vòng ngưng tụ với hydrocacbon thơm
hay có mạch nhánh dài lại hay gặp trong dầu mỏ. Hyđrocacbon này do bị ảnh
hưởng của các vòng hay nhánh dài nên tính chất thuần của naphten không còn
nguyên nữa mà đã mang tính chất lai hợp giữa mạch vòng và mạch thẳng nên gọi

là hydrocacbon lai hợp. Hydrocacbon lai hợp có số lượng lớn ở nhiệt độ sôi cao
của dầu mỏ.
Theo Rossini đối với những loại này ( loại naphten 1 vòng có nhánh dài
nghĩa là khi số nguyên tử trong phần tử của chúng cao từ C
20
lên thường có 2 - 4
nhánh phụ, trong các nhánh phụ đó có một nhánh dài ( thường là mạch thẳng, nếu
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
có cấu trúc nhánh thì nhóm êtyl hay iso- propyl ). Gần đây Lideman dùng phương
pháp phổ khối và phổ cộng hưởng từ hạt đã xác định được trong dầu mỏ Califonia
những loại dầu mỏ có cấu trúc thế.
CH
3
3
CH
3
2
(CH )
CH
(CH )
CH
2
10
3
CH
3
11

Những loại Naphten 2 vòng cũng đã thấy có trong dầu mỏ và đã định được
những loại naphten 2 vòng có số nguyên tử cácbon đến C

20
 C
25

Những naphten 3 vòng thường gặp là adamantan và những đồng đẳng của
nó : 1- metyl; 2- mêtyl; 1,3-demetyl; 1,3,5- trimetyl. Nói chung các đồng đẳng
thường có hàm lượng cao hơn là chính adamantan, lần đầu tiên chỉ tìm thấy trong
một loại dầu của Tiệp. Gần đây cũng đã tìm thấy adamantan và những đồng đẳng
của nó trong một số dầu mỏ khác.
Còn những naphten 4 và 5 vòng cũng đã phát hiện thấy trong phần có nhiệt
độ sôi khoảng 475
0
C ( Của dầu mỏ Nigiêria và một số nước khác như Coweet,
iran, Libi…) Loại naphten 5 vòng diamantan cũng đã tách ra dưới dạng tinh thể từ
dầu mỏ Hodonin ( Tiệp )
Nói chung các naphten nhiều vòng có số lượng không nhiều, trong dầu mỏ
hydrocacbon một vòng là thành phần quan trọng trong nhiên liệu động cơ, làm cho
xăng có chất lượng cao, những hydrocacbon- naphtenic một vòng hay hai vòng có
mạch nhánh dài là những cấu tử tốt của dầu nhờn vì chúng có độ nhớt cao và độ
nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ. Đặc biệt chúng là cấu tử rất quý cho nhiên liệu phản
lực vì chúng có nhiệt cháy rất cao, đồng thời giữ được tính linh động ở nhiệt độ
thấp, điều này rất phù hợp khi động cơ phải làm việc ở nhiệt độ âm.
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
Ngoài ra, những naphtenic nằm trong dầu mỏ còn là nguyên liệu quý từ đó
điều chế được các hydrocacbon thơm : Bezen, toluen, xylen (BTX) là chất khởi
đầu để điều chế tơ sợi tổng hợp và chất dẻo.
Như vậy, dầu mỏ càng nhiều naphten thì càng có giá trị kinh tế cao, vì có
thể sản xuất được các sản phẩm nhiên liệu và phi nhiên liệu đều có chất lượng tốt.
Chúng lại có nhiệt độ đông đặc thấp nên giữ được tính linh động không gây khó

khăn tốn kém cho quá trình bơm, vận chuyển, phun nhiên liệu.
I.2.3. Hydrocacbon thơm ( aromatic ) :
Hydrocacbon thơm hay còn gọi là hydrocacbon aromatic. Có công thức
tổng quát là C
n
H
2n-6
, có cấu trúc vòng 6 cạnh và đồng đẳng của chúng ( Benzen,
Toluen, Xylen…). Trong dầu mỏ thường gặp là loại 1 vòng và nhiều vòng thơm có
cấu trúc ngưng tụ hoặc qua nối nhưng loại này hàm lượng ít hơn.
Loại hydrocacbon thơm 1 vòng và các đồng đẳng của chúng là loại phổ
biến nhất, Benzen thường gặp với số lượng ít hơn tất cả, những đồng đẳng benzen
nói chung đều đã tách và xác định được trong nhiều loại dầu, những loại alkyl
benzen với 1,2,3,4 nhánh phụ như 1,2,4 trimetyl benzen. Tuy nhiên loại 4 nhánh
như tetra-metyl benzen thường ta thấy với tỷ lệ nhiều nhất. Trong dầu mỏ aclan
( Liên Xô ) ta thấy trong số hydrocacbon thơm vòng với 2,3,4 nhóm thế metyl thì
loại 1,3; 1,3,5 chiếm phần yếu. Trong dầu hàm lượng tối đa của toluen khoảng
25%, Xylen và benzen khoảng 1,6%.
Loại hydrocacbon thơm 2 vòng có cấu trúc ngưng tụ như naphten đồng
đẳng hoặc cấu trúc cầu nối : diphenyl nói chung đều có trong dầu mỏ. Trong dầu
mỏ Grosny, Bacu, Pocacity… Đều có mặt các đồng đẳng 1 hoặc 3 nhóm thế metyl
của naphten trong đó dimetyl naphtalen chiếm khoảng 40%. Loại cấu trúc đơn
giản kiểu diphenyl thì ít hơn so với cấu trúc 2 vòng ngưng tụ kiểu naphten. Trong
các diphenyl này đã xác định được một số đồng đẳng của nó như 2-metyl, 3-metyl,
4-metyl diphenyl, 3-etyl và iso-propyl, diphenyl, cũng như loại 2 và 3 nhóm thế
metyl.
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
Trong những phần có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các đồng đẳng của
phenatren là 2,6 và 2,7 dimetyl; 2,3,6-trimetyl và tetrametyl phenol.
Nói chung trong dầu mỏ, ngoài các đồng đẳng của phenol trên thường có

nhiều các đồng đẳng của antaxen.
Những hydrocacbon nhiều vòng như pyren, benzanthracen cũng đã tìm thấy
trong dầu Califonia, dầu Kuweit, nói chung là số lượng rất ít, các đồng đẳng chủ
yếu là các nhóm thế metyl, các nhóm thế 2, 3 nguyên tử cacbon trở lên nói chung
không gặp trong dầu mỏ.
Một số ví dụ về hydrocacbon thơm có trong dầu mỏ như :

Benzen
Toluen
Antraxen
Phenantren
Naphatalen
Phyren
Xylen
CH
CH
3
3
CH
3

Hydrocacbon thơm là cấu tử có trị số octan cao nhất nên chúng là những
cấu tử quý cho xăng, làm tăng khả năng chống kích nổ của xăng. Nhưng nếu
chúng có mặt trong nhiên liệu phản lực hay nhiên liệu diezel lại làm giảm chất
lượng của các loại nhiên liệu này. Do tính khó tự bốc cháy và tạo cốc, tạo tàn
trong động cơ. Nhưng hydrocacbon thơm một vòng hay 2 vòng có mạch nhánh
alkyl dài và có cấu trúc nhánh cũng là những cấu tử để sản xuất dầu nhờn có chỉ số
nhớt cao ( độ nhớt ít biến đổi theo nhiệt độ ) còn những hydrocacbon thơm đa
vòng ngưng tụ cao hoặc không có mạch parafin dài lại là những cấu tử có hại
§å ¸n Tèt NghiÖp

Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
trong sản xuất dầu nhờn, cũng như trong quá trình chế biến xúc tác do chúng
nhanh chóng gây ngộ độc xúc tác.
I.2.4. Hydrocacbon loại hỗn hợp naphten- thơm.
Hydrocacbon loại hỗn hợp và naphten- thơm ( là loại trong cấu tử có vòng
thơm, vừa có vòng naphten ) là loại rất phổ biến trong dầu mỏ, chúng thường nằm
ở phần có nhiệt độ sôi cao. Cấu trúc hydrocacbon loại hỗn hợp này gần với cấu
trúc trong các vật liệu hữu cơ ban đầu, nên dầu càng có biến chất thấp sẽ càng
nhiều hydrocacbon loại hỗn hợp.
Loại hidrocacbon hỗn hợp đơn giản nhất là tetralindan, đó là một loại một vòng
thơm và một vòng naphten kết hợp.
Điều cần chú ý, khi so sánh về cấu trúc các đồng đẳng của tetralin dầu mỏ
và các đồng đẳng tương ứng của naphtalen thì thấy có một sự tương tự số lượng
cũng như vị trí các nhóm thế metyl dính vào phân tử của chúng, đó có thể xem
chúng có cùng một nguồn gốc ban đầu và sự tạo thành hydrocacbon tetralin có lẽ
là một giai đoạn biến đổi tiếp theo sau của naphtalin trong quá trình hình thành
dầu mỏ.
Những hidrocacbon hỗn hợp phức tạp hơn (1 vòng thơm ngưng tụ với
naphten trở lên) so với loại đơn giản thì chúng ở trong dầu có ít hơn, vì vậy cấu
trúc loại tetralin và indan được xem là cấu trúc chủ yếu.
Trong những cấu trúc như vậy thì nhánh phụ dính vào vòng thơm là nhóm
metyl, còn nhánh chính dính vào vòng naphten thường mạch thẳng, dài hơn. Sự
phân bố hidrocacbon hỗn hợp loại vòng thơm ngưng tụ với 1 hay 2 vòng naphten
của dầu Poncacity.
Đối với hidrocacbon có một vòng thơm và một vòng naphten hỗn hợp,
ngoài dạng ngưng tụ, cũng có mặt dạng cầu nối giống như diphenyl.
Nói chung tổng số vòng tối đa của loại cấu trúc hỗn hợp cũng chỉ đến 6.
Nhưng nhánh phụ dính xung quanh các vòng này cũng mang các đặc tính như
trên, nghĩa là trung quanh vòng thơm, thường chỉ có một số nhánh phụ ngắn chủ
yếu là metyl. Chỉ ít khi mới có nhánh phụ là etyl trong khi đó trong các vòng

§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
naphten thường có một hoặc hai nhánh phụ dài. Số nhánh phụ nói chung có thể từ
2 đến 6 nhánh.
Một số loại hỗn hợp naphten thơm thừơng gặp trong dầu mỏ có cấu trúc
như sau:
CH
2
CH
2
Tetralin
Indol
Cyclohexylbenzel
1-hexyl 2-phenyltan
I.3. Các thành phần phi hidrocacbon trong dầu mỏ:
Là các chất hữu cơ mà trong thành phần của chúng có chứa nguyên tốO, N,
S hoặc đồng thời cgứa cả O, N, S (Các hợp chất nàylà chất nhựa và asphanten).
Hàm lượng các hợp chất này chứa trong dầu mỏ tuỳ thuộc vào chất liệu hữu
cơ ban đầu tạo thành dầu. Mỗi loại dầu có hàm lượng và tỷ lệ các chất phi
hidrocacbon khác nhau. Nếu dầu thô khai thác lên mà thuộc loại non thì độ biến
chất thấp chứa nhiều hợp chất phi hidrocacbon hơn loại già độ biến chất cao.
Một số hợp chất phi hidrocacbon cần quan tâm là:
I.3.1.Các hợp chất chứa S:
Các hợp chất chứa S là loại hợp chất phổ biến nhất. Các hợp chất làm xấu đi chất
lượng của dầu thô. Đã xác định treen 250 loại hợp lưu huỳnh. Các loại dầu chứa ít
hơn 0,5% lưu huỳnh là loại dầu tốt, còn chứa từ 1%-2% lưu huỳnh trở lên là loại
dầu xấu. Các hợp chất chứa lưu huỳnh thường ở các dạng như sau:
+ Mercaptan (R-S-H)
+Sunfua R-S-R'.
+Disunfua R-S-S-R'.
+Tiophen (lưu huỳnh trong mạch vòng ).

+Lưu hùynh tự do S, H
2
S.
§å ¸n Tèt NghiÖp
S
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
I.3.1.1.Lưu huỳnh dạng mercaptan:
Là hợp chất có nhóm SH liên kết trực tiếp với gốc hydrocacbon là hợp chất
không bền, dế bị phần huỷ ở nhiệt độ cao.
2RSHb
 →
c
0
300
R - S - R + H
2
S
RSH
 →
C
0
500
R - CH = CH
2
+ H
2
S
Các chất mercaptan thường có mặt ở phần nhiệt độ sôi thấp, các mercaptan này có
gốc hydrocacbon với cấu chú thẳng, nhánh vòng naphten.
Các hydrocacbon thường từ C

1
÷ C
8
. Các nhánh của mercaptan chỉ là những
gốc nhỏ ( hầu hết là metyl) và ít.
Mặt khác, các chất mercaptan lại rất dễ bị ôxi hoá ngay cả với không khí
tạo thành disunfua, nếu với chất ôxi hoá mạnh có thể tạo thành sunfuarit
RSH + 0,5 O
→
R - S - S - R' + H
2
O
I.3.1.2. Lưu huỳnh dạng sunphua và dạng disunphua.
Các chất này thường ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và cao. Gốc
hydrocacbon có thể là mạch thẳng, vòng no hoặc thơm. Các gốc hydrocacbon
mạch thẳng thường từ C
2
C
3
, các sunphua nằm trong naphten 1 vòng từ C
4
C
14
các sunphua nằm trong naphten 2 vòng C
7
C
9
. Còn các sunphua nằm trong
naphten vòng chỉ xác định được một chất là tiodamantan ( cấu trúc hoàn toàn như
mantan ). Các dạng hợp chất này thường trong phân đoạn có nhiệt độ trung bình.

Còn ở những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao hơn là những sunphua có gốc là
hydrocacbon thơm 1 vòng hay nhiều vòng hoặc hydrocacbon thơm hỗn hợp với
các vòng naphten.
Một số lưu huỳnh dạng sunphua

S
R
(CH )
2
N
S
R
I.3.1.3. Lưu huỳnh dạng tiophen:
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
Tiophen là loại chất chứa lưu huỳnh phổ biến nhất ( chiếm từ 592%)
trong tất cả các dạng hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ. Chúng thường ở nhiệt
độ sôi trung bình và cao của dầu.
Những đồng đẳng của tiophen đã xác định được là những loại nhóm thế
như 2,3 metyl tiophen, loại 2 nhóm thế như 2,4 dimetyl tiophen, và cả loại 3 nhóm
thế, 4 nhóm thế. Nhóm thế chủ yếu là nhóm thế metyl.
I.3.1.4. Lưu huỳnh dạng tự do :
Đó là lưu huỳnh dạng nguyên tố và dạng H
2
S. Dựa vào hàm lượng có trong
dầu mà người ta phân ra hai loại.
+ Dầu chua : Khi lượng H
2
S >3,7ml H
2
S /1lít dầu.

+ Dầu ngọt : Lượng H
2
S < 3,7ml H
2
S 1lít dầu
Khi đun nóng, H
2
S sẽ bay hơi gây nên ăn mòn các hệ thống đường ống dẫn
vào thiết bị.
Trên thế giới, dầu thô Mehico là loại dầu có hàm lượng có H
2
S cao. Ngoài
ra trong dầu còn có dạng chứa lưu huỳnh là loại hợp chất trong cấu trúc của nó có
chứa cả nitơ như tiazel, tiacridin.

S
N
tiazel 1- 3
N
S
Tiacridin
Nói chung các hợp chất chứa lưu huỳnh trong dầu là các chất có hại vì thế
trong chế biến chúng thường tạo ra các hợp chất gây ăn mòn thiết bị, ô nhiễm môi
trường do khi cháy tạo ra SOx, gây ngộ độc xúc tác và làm giảm chất lượng sản
phẩm chế biến. Vì thế, nếu hàm lượng lưu huỳnh cao hơn giới hạn cho phép người
ta phải áp dụng các biện pháp sử lý tốn kém. Do vậy hàm lượng của hợp chất lưu
huỳnh được coi là một chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu và sản phẩm dầu.
I.3.2.Các hợp chất chứa Nitơ:
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43

Các chất chứa nitơ thường có rất ít trong dầu mỏ ( 0,011% trọng lượng ).
Các hợp chất nitơ nằm ở phần nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ, các hợp chất của nitơ
chỉ thấy ở dạng vết. Các hợp chất thường chứa 1,2 hoặc 3 nguyên tử.
Các hợp chất chứa nitơ có trong dầu mỏ thường là những hợp chất loại
pyridin ( dạng bazơ nitơ) và các hợp chất nitơ trung tính loại đồng đẳng của indol,
cabazol, Benzocacbazol…
Một số ví dụ về các hợp chất chứa nitơ:

N
N
N
NH
NH
NH
NH
pyridin
Quinolin
Acridin
Pyron
indol
Cacbazol
Benzocacbazol
Trong các hợp chất chứa một nguyên tử nitơ thì dạng pyridin và Quinolin
thường có nhiều.
Tuy với số lượng nhỏ hơn các hợp chất chứa lưu huỳnh nhưng các hợp chất
chứa nitơ cũng là những chất có hại, rất độc cho xúc tác trong quá trình chế biến
đồng thời chúng phản ứng tạo nhựa, làm tốc màu sản phẩm trong thời gian bảo
quản. Khi có mặt trong nhiên liệu, các hợp chất nitơ cháy tạo ra khí NO là những
khí gây độc, gây ăn mòn mạnh. Do vậy cũng như các hợp chất lưu huỳnh khi hàm
lượng nitơ vượt quá giới hạn cho phép, người ta cũng phải tiến hành loại bỏ

chúng, khi đưa dầu thô vào quá trình chế biến.
I.3.3. Các hợp chất chứa oxy:
Các chất chứa oxi trong dầu mỏ thường tồn tại dưới dạng axit, xeton,
phenol, este, ete. Trong đó, các axit và phenol là quan trọng hơn cả. Chúng thường
nằm ở những vùng có nhiệt độ sôi trung bình cao.
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
Các axit thường có một chức và có nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung
bình, còn ở nhiệt độ sôi cao hơn hàm lượng axit giảm. Các axit naphtenic, là
những axit nằm trong phân đoạn có nhiệt độ sôi trung bình hầu như là các axit có
gốc là vòng naphten nên chúng được gọi là naphtenic, chủ yếu là vòng 5 cạnh và 6
cạnh. Hàm lượng axit naphtenic chiếm khoảng 0,01% 0,04% đôi khi lên đến
1,7%.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ sôi cao hơn, người ta cũng tìm thấy các axit hữu cơ
mạch thẳng với số nguyên tử C
20
 C
21
trở lên và có cả axit hữu cơ mạch nhánh
kiểu iso- prinoid, nhưng hàm lượng của chúng không nhiều so với các axit
naphtenic.
Ở các phân đoạn nặng thì các vòng hydrocacbon lại mang tính chất hỗn hợp
giữa naphten- thơm. Còn trong các axit nằm trong phần cặn của dầu có cấu trúc
phức tạp giống như cấu trúc các nhựa asphanten, nên được gọi là asphantic, đồng
thời trong thành phần của nó còn có thể có cả dị nguyên tố khác.
Các phênol trong dầu mỏ thường gặp phải là các phenol và đồng đẳng của
nó. Hàm lượng của phenol rất ít khoảng 0,0010,05 % và phenol thường có ít
hơn so với đồng đẳng của nó.
Các phenol hay gặp là

OH

CH
3
OH
OH
Còn xeton cũng tìm thấy trong phần có nhiệt độ sôi cao nhưng hàm lượng
xeton nói chung là không nhiều trong dầu mỏ và ngay cả trong thành phần nặng
của dầu mỏ.
I.3.4.Các kim loại nặng:
Hàm lượng các kim loại nặng có trong dầu thường không nhiều, chúng có
cấu trúc là các phức cơ kim, ở dạng porphidin. Trong đó chủ yếu là phức của 2
nguyên tố V, Ni. ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Fe, Cu,
§å ¸n Tèt NghiÖp
Líp Ho¸ DÇu 3 – K43
Zn, Mg, Ti… Hàm lượng của các phức kim loại porphidin trong dầu mỏ có số
lượng ít, chúng dao động trong khoảng 10%
0
1000%
0
và có nhiều loại cấu trúc
khác nhau.
Hàm lượng các kim loại nặng nhiều sẽ gây phiền phức cho quá trình chế
biến xúc tác, vì chúng gây ngộ độc xúc tác. Đặc biệt đối với quá trình Crackig hay
Reforming yêu cầu các kim loại này không quá 5410ppm. Và trong phần cặn
của dầu mỏ mà chứa nhiều kim loại nặng khi sử dụng làm nhiên liệu đốt lò sẽ có
thể xảy ra sự cố thủng lò do tạo hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp.
I.3.5.Các chất nhựa và asphanten:
Nhựa và asphanten chứa đồng thời các nguyên tố C, H và O, S, N. chúng có
phân tử lượng lớn từ 500600 đvC trở lên . Nhựa và asphanten đều không tan
trong nước, nặng hơn nước tỉ trọng của chúng lớn hơn 1.
Chúng đều có cấu trúc hệ vòng thơm, ngưng tụ cao. Chúng thường tập

chung nhiều ở phần nặng, nhất là cặn dầu mỏ. Ta có thể phân biệt nhựa và
asphanten theo những dấu hiệu dưới đây :
- Nhưa, khi tách ra khỏi dầu mỏ chúng là những chất lỏng đặc quánh có
khi rắn. Nhựa có màu vàng sẫm, tỷ trọng lớn hơn1, trọng lượng phân tử
6001000đvC. Nhựa dễ tan trong dung môi hữu cơ. Khi tan tạo thành
dung dịch thực. Độ thơm hoá là tỷ số giữa nguyên tử cacbon nằm ở
vòng thơm so với tổng số nguyên tử cacbon trong toàn phân tử là
0,140,25.
- Asphanten, khi tách ra khỏi dầu mỏ bề ngoài của chúng có màu sẫm
hoặc đen dưới dạng rắn thù hình. Đun nóng cũng gây nên chảy mềm chỉ
có bị phân huỷ nếu nhiệt độ đun sôi cao hơn 3000
0
C tạo thành khí và
cốc asphanten khó hoà tan trong dung môi hữu cơ. Khi tan tạo thành
dung dịch keo, có thể hoà tan trong benzel, clorofor và sunphua cacbon.
Độ thơm hoá 0,2  0,7. Đặc biệt đối với loại dầu mang họ paraphinic,
rất nhiều hydrocacbon paraphinic trong phần nhẹ thì asphanten thường
rất ít và nằm dưới dạng phân tán lơ lửng, đôi khi chỉ có dạng vết, ngược
§å ¸n Tèt NghiÖp Hoµng Xu©n B¸ch
lại dầu chứa nhiều hydrocacbon thơm thì thường chứa nhiều asphanten
và chúng thường ở dưới dạng dung dịch keo bền vững.
- Nói chung các chất nhựa và các asphanten thường có nhiều ở phần
nặng đặc biệt ở phần cặn sau khi trưng cất. Các chất này đều làm xấu đi
chất lượng của dầu mỏ. Sự có mặt của chúng trong nhiên liệu sẽ làm
cho sản phẩm bị sẫm màu, khi cháy không hết sẽ tạo tàn, tạo cặn. Trong
quá trình chế biến chúng dễ gây ngộ độc xúc tác. Tuy nhiên dầu mỏ
chứa nhiều nhựa asphanten sẽ là nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất nhựa
đường.
Tính chất của nhựa và asphanten giống nhau. Do vậy mà nhựa có thể
chuyển hoá thành asphanten khi oxi hoá hay chỉ đun nóng, khi có mặt không khí

nhựa cũng chuyển thành asphanten do quá trình phản ứng ngưng tụ được thực hiện
sâu rộng. Dầu mỏ khi có độ biến chất cao thì mức độ chuyển hoá càng dễ, mặc dù
hàm lượng nhựa giảm đi nhưng lượng asphanten lại tăng lên. Do đó có thể coi
rằng asphanten là kết quả biến đổi tiếp theo của nhựa. Vì vậy mà phân tử lượng
của asphanten bao giờ cũng cao hơn nhựa.
I.3.6. Nước lẫn trong dầu mỏ ( nước khoan ).
Trong dầu mỏ bao giờ cũng lẫn một lượng nước nhất định chúng tồn tại ở
dạng nhũ tương. Nước nằm ở dạng nhũ tương bền nên khó tách. Khi khai thác dầu,
để lắng, nước sẽ tách ra khỏi dầu. Trong trường hợp nước tạo thành hệ nhũ tương
bền vững, lúc đó muốn tách được hết nước phải dùng phụ gia phá nhũ.
Có hai nguyên nhân dẫn đến sự có mặt của nước trong dâu, đó là : Nước có
từ khi hình thành nên dầu khí do sự lún chìm của vật liệu hữu cơ dưới đáy biên;
nước từ khí quyển ( như nước mưa ) ngấm vào các mỏ dầu.
Trong nước chứa một lượng rất lớn các muối khoáng khác nhau. Các cation
và anion thường gặp là : Na
2+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
2+
, K
+
, Cl
-
, HCO
3
-
, SO

4
2-
, Br, I…
Ngoài ra còn có một số oxit không phân ly ở dạng keo như là Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
,
SiO
2
.
§å ¸n Tèt NghiÖp