Các thành phần phi hydrocacbon trong dầu mỏ

Thành phần phi
hydrocacbon
Thành phần phi
hydrocacbon
Các chất chứa lưu huỳnh
Các chất chứa lưu huỳnh
Các chất chứa nitơ
Các chất chứa nitơ
Các chất chứa oxy
Các chất chứa oxy
Kim loại nặng
Kim loại nặng
Các chất nhựa và asphanten
Các chất nhựa và asphanten
Nước lẫn trong dầu
Nước lẫn trong dầu
Các thành phần
phi hydrocacbon trong dầu mỏ
Các dạng tồn tại
Các dạng tồn tại
Mercaptan
(R-SH)
Mercaptan
(R-SH)
Sunfua và disunfua
(R-S-R’ và R-S-S-R’)
Sunfua và disunfua
(R-S-R’ và R-S-S-R’)
Thiophen
(S trong mạch vòng)
Thiophen

(S trong mạch vòng)
Lưu huỳnh tự do
(S, H
2
S)
Lưu huỳnh tự do
(S, H
2
S)
Các chất chứa lưu huỳnh
Các dạng tồn tại
Ảnh hưởng đến chất lượng dầu

Các hợp chất lưu huỳnh làm giảm độ bền hóa học và khả năng cháy hoàn toàn của nhiên
liệu động cơ.

Làm cho chúng có mùi hôi, gây ăn mòn động cơ, thiết bị, đường ống

Trong xăng, ngoài các vấn đề trên chúng còn làm giảm chỉ số chống kích nổ (chỉ số octan)
và làm tăng lượng phụ gia chì.

Ngoài ra, các chất này còn gây ngộ độc xúc tác trong các quá trình chế biến dầu và gây ô
nhiễm môi trường (các khí thải chứa lưu huỳnh sinh ra sau khi đốt nhiên liệu rất độc hại).
Ví dụ: Khi bị đun nóng, H
2
S sẽ bay ra, gây ăn mòn hệ đường ống, thiết bị.
Các chất chứa nitơ
Hàm lượng nitơ trong dầu thường rất nhỏ (0,03 ÷ 0,52% k.l ).
Hàm lượng nitơ trong dầu tăng khi nhiệt độ sôi tăng.
Phần lớn nitơ (

2
/
3
÷
3
/
4
) nằm trong cặn chưng cất.
Các dầu nặng, nhựa chứa nhiều hợp chất nitơ và lưu huỳnh; các dầu nhẹ, nhựa chứa ít nitơ.

Các dạng tồn tại
Các dạng tồn tại
Hợp chất có tính kiềm, trung hòa và axit
Hợp chất có tính kiềm, trung hòa và axit
Các dạng tồn tại khác
Các dạng tồn tại khác

Các hợp chất này nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sôi cao trong dầu.
Một số hợp chất chứa một nguyên tử nitơ
N
pyridin
N
quinolin
N
iso-quinolin
NH
pyrol
NH
indol
N

acridin
Các dạng tồn tại
Các dạng tồn tại
Ảnh hưởng đến chất lượng dầu
Tích cực Tiêu cực

Làm chất sát trùng

Chất ức chế ăn mòn

Phụ gia cho dầu bôi trơn và bitum,
chất chống oxy hóa

Làm giảm hoạt độ xúc tác trong quá trình chế biến dầu,
tạo nhựa và làm sẫm màu sản phẩm.

Hàm lượng nitơ trong xăng cao (10
-4
% KL) sẽ dẫn tới tạo
khí và cốc hóa mạnh trong quá trình reforming.

Lượng nhỏ hợp chất nitơ trong xăng có thể tạo lớp nhựa
trong piston của động cơ và lắng nhựa trong buồng đốt.
Các chất chứa oxy

Nguồn gốc

Hàm lượng – các dạng tồn tại

Ảnh hưởng đến chất lượng dầu


Phương pháp tách các chất chứa oxy trong dầu
Nguồn gốc
Oxy trong cơ
thể sinh vật
sống
Oxy trong cơ
thể sinh vật
sống
Phân hủy, lắng động
tạo thành nhiều hợp
chất trong dầu mỏ
Phân hủy, lắng động
tạo thành nhiều hợp
chất trong dầu mỏ
Thời gian
Thời gian
Các chất chứa oxy
•
Trong dầu thô hàm lượng oxi rất ít tồn tại chủ yếu dưới dạng hợp chất như axit,
xeton, phenol, ete, este Trong đó axit và phenol phổ biến hơn cả, chúng thường
tồn tại ở phần nhiệt độ sôi trung bình và cao.
•
Các axit thường có một chức và nhiều nhất ở phần nhiệt độ sôi trung bình, nhiệt độ
càng cao, hàm lượng axit càng giảm
Các phenol thường gặp
OH
phenol
OH
β-naphtol

CH
3
OH
crezol
Các chất chứa oxy
Ảnh hưởng đến chất lượng dầu

Cũng như các hợp chất phi hydrocacbon khác, các chất chứa oxy cũng gây nên
những ảnh hưởng không tốt đến chất lượng dầu. Chẳng hạn như chúng làm giảm
chỉ số đốt cháy của nhiên liệu trong động cơ.

Hàm lượng các kim loại trong dầu thường không nhiều.

Chúng có trong cấu trúc của các phức cơ kim, chủ yếu là phức của hai nguyên tố V,
Ni. Ngoài ra còn một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác như Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,…

Các kim loại nặng
Ảnh hưởng các kim loại nặng tới chất lượng dầu
Gây trở ngại cho Quá trình
biến, do chúng gây ngộ độc xúc
tác
Gây trở ngại cho Quá trình
biến, do chúng gây ngộ độc xúc
tác
Có thể xảy ra sự cố thủng
lò.
Có thể xảy ra sự cố thủng
lò.
Điểm giống nhau giữa nhựa và asphaten
-

Chứa đồng thời C, H, O, N, S
-
Có phân tử lượng lớn
-
Có màu xẫm, nặng hơn nước, không tan trong nước
-
Cấu trúc hệ vòng thơm ngưng tụ cao, thường tập trung nhiều ở phần
nặng – cặn dầu mỏ
Các chất nhựa và asphaten
Nhựa
-Trọng lượng phân tử: 600 -1000
đ.v.c
-Dễ tan trong dung môi hữa cơ. Khi
tan tạo dung dịch thực
-Độ thơm hóa: 0,14 – 0,25
Nhựa
-Trọng lượng phân tử: 600 -1000
đ.v.c
-Dễ tan trong dung môi hữa cơ. Khi
tan tạo dung dịch thực
-Độ thơm hóa: 0,14 – 0,25
Asphaten
-Trọng lượng phân tử 1000 – 2500
đ.v.c
-Khó tan trong dung môi hữu cơ. Khi
tan tạo dung dịch keo
-Độ thơm hóa : 0,2 – 0,7
Asphaten
-Trọng lượng phân tử 1000 – 2500
đ.v.c

-Khó tan trong dung môi hữu cơ. Khi
tan tạo dung dịch keo
-Độ thơm hóa : 0,2 – 0,7
Các chất nhựa và asphaten
Hàm lượng và các dạng tồn tại
Các chất nhựa và asphaten
Là thành phần không
thể thiếu của dầu
Một trong những chỉ
số xác định chất
lượng của dầu
Hàm lượng và thành
phần quyết định
phương hướng chế
biến dầu và chọn quá
trình công nghệ chế
biến

* Tiêu cực:
-
Làm xấu đi chất lượng dầu mỏ
-
Làm cho nhiên liệu xẫm màu, cháy không hết tàn, tạo cặn
-
Làm ngộ độc xúc tác
* Tích cực:
- Là nguyên liệu chính để sản xuất nhựa đường
Ảnh hưởng của nhựa- asphaten
Nước lẫn trong dầu
(nước khoang)


Trong dầu mỏ, bao giờ cũng lẫn một lượng nước nhất định, chúng tồn tại ở dạng nhũ tương,
gọi là nước khoan.

Trong nước khoan chứa một lượng rất lớn các muối khoáng. Các cation và anion thường gặp
là: Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
2+
, K
+
, Cl
-
, HCO
3
-
, SO
4
2-
, SO
3
2-
, Br
-
, I
-

… ngoài ra còn một số oxyt
không phân li ở dạng keo như Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, SiO
2
.
Nước ảnh hưởng tới chất lượng của dầu

Một số muối khoáng trong nước khoan có thể bị thủy phân tạo ra axit, gây ăn mòn thiết bị, bơm,
đường ống, theo phản ứng:

MgCl
2
+ 2H
2
O Mg(OH)
2
+ 2HCl

MgCl
2
+ H
2
O Mg(OH)Cl + HCl


Tuy nhiên nước khoan có thể được tận dụng để sản xuất một số chất, ví dụ như sản xuất Br
2
, I
2
.