ĐỀ tài các THÀNH PHẦN PHI HYDROCACBON

Nhóm 4 – DH10H1:
- Lê Nguyễn Tuấn Anh
- Nguyễn Hồng Quân
- Phạm Tam Dương
- Phạm Trường Vũ
- Nguyễn Đức Tài
- Nguyễn Minh Phụng
- Võ Minh Nhật
GVHD: TS. Lê Thanh Thanh
Trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu
Khoa Hóa học & CNTP
ĐỀ TÀI
CÁC THÀNH PHẦN PHI HYDROCACBON
TRONG DẦU MỎ
Thành phần
phi hydrocacbon
Các chất chứa lưu huỳnh
Các chất chứa nitơ
Các chất chứa oxy
Kim loại nặng
Các chất nhựa và asphanten
Nước lẫn trong dầu
Các thành phần
phi hydrocacbon trong dầu mỏ
1. Nguồn gốc
2. Hàm lượng
3. Các dạng tồn tại
4. Ảnh hưởng đến chất lượng dầu
Các chất chứa lưu huỳnh
Các muối
khoáng

Lưu huỳnh trong
các mỏ dầu
Các chất chứa lưu huỳnh
Các quá trình
hóa học
Nguồn gốc

Các chất chứa lưu huỳnh chỉ chiếm một
lượng nhỏ trong dầu, khoảng dưới 6%.

Các chất này làm xấu đi chất lượng của
dầu thô.

Dựa vào hàm lượng lưu huỳnh có trong
dầu, người ta chia dầu thô thành 2 loại: dầu
tốt (<0,5% S) và dầu xấu (>1% S).
Các chất chứa lưu huỳnh
Hàm lượng
Lưu huỳnh thường có mặt trong tất cả các dầu
thô. Sự phân bố của lưu huỳnh trong các phân đoạn
phụ thuộc vào bản chất của dầu thô và loại hợp chất
lưu huỳnh. Thông thường hàm lượng lưu huỳnh tăng
từ phân đoạn nhiệt độ sôi thấp đến cao và đạt cực đại
trong cặn chưng cất chân không.
Các dạng tồn tại
Mercaptan
(R-SH)
Sunfua và disunfua
(R-S-R’ và R-S-S-R’)
Thiophen

(S trong mạch vòng)
Lưu huỳnh tự do
(S, H2S)
Các chất chứa lưu huỳnh
Các dạng tồn tại
Mercaptan là các hợp chất có nhóm -SH liên
kết trực tiếp với gốc hydrocacbon (thường là từ C1
÷ C8), chúng không bền và dễ bị phân hủy ở nhiệt
độ cao:
2RSH R–S–R + H2S
RSH R’–CH=CH2 + H2S
Vì vậy, chúng thường có mặt ở phân đoạn nhiệt độ
sôi thấp (ở phân đoạn xăng, với nhiệt độ sôi dưới
200oC).
500oC
300oC
Các dạng tồn tại
1. Lưu huỳnh dạng mercaptan
1. Lưu huỳnh dạng mercaptan
Các dạng tồn tại

Dùng kiềm để trung hòa các mercaptan:
RSH + NaOH RSNa + H2O

Các disunfua được tạo ra từ các quá trình này dễ dàng bị hòa tan
trong H2SO4.

Tăng nhiệt độ (300 ÷ 500oC) để các mercaptan phân hủy thành
H2S, sau đó dùng các phương pháp tách H2S để loại chúng ra khỏi
dầu.


Đối với các mercaptan có mạch cacbon dài, người ta thường người
ta thường cho oxy hóa bằng oxy trong không khí (phương pháp
Merox) hoặc bằng axit sunfuric để tạo disunfua:
2RSH + H2SO4 RSSR + SO2 + 2H2O
4RSH + O2 2RSSR + 2H2O
Phương pháp làm sạch mercaptan trong dầu:
Lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua có gốc hydrocacbon có
thể là mạch thẳng, vòng no hoặc vòng thơm. Ví dụ:


Các chất này thường có ở phân đoạn nhiệt độ sôi trung bình và
cao.
Đặc biệt, ở phần có nhiệt độ sôi cao thường thấy nhiều lưu
huỳnh dạng disunfua; có thể do các chất mercaptan bị phân hủy
hoặc dễ dàng bị oxy hóa để sinh ra disunfua theo phản ứng:
2RSH + O2 R–S–S–R + H2O
S–R
(CH2)n
S-R
2. Lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua
Các dạng tồn tại

Do các hợp chất sunfua và disunfua dễ dàng bị hòa
tan trong H2SO4, nên chúng ta có thể dùng H2SO4
để tách các chất này ra khỏi dầu.
Các dạng tồn tại
Phương pháp làm sạch sunfua & disunfua trong dầu:
2. Lưu huỳnh dạng sunfua và disunfua


Thiophen là loại chất chứa lưu huỳnh phổ biến
nhất (chiếm từ 45 ÷ 92% trong tất cả các dạng
hợp chất chứa lưu huỳnh của dầu mỏ).

Các hợp chất này có cấu trúc mạch vòng,
thường có ở phần nhiệt độ sôi trung bình và cao
của dầu.
Ví dụ:
benzothiophen
S
thiophenthiophen
S
Các dạng tồn tại
3. Lưu huỳnh dạng thiophen

Đây là lưu huỳnh dạng nguyên tố và dạng
H2S.

Dựa vào hàm lượng lưu huỳnh dạng H2S có
trong dầu mà người ta phân dầu làm 2 loại: Dầu
chua (lượng H2S > 3,7ml H2-S/1lít dầu) và dầu
ngọt (lượng H2S < 3,7ml H2-S/1lít dầu).

Theo quan niệm mới, dầu có tổng khối lượng
lưu huỳnh lớn hơn 0,5% KL dầu là dầu chua.
Các dạng tồn tại
4. Lưu huỳnh dạng tự do
Có khá nhiều phương pháp làm sạch lưu huỳnh dạng tự do (S, H2S);
dưới đây là một số phương pháp phổ biến:


Làm sạch H2S bằng H2SO4:
H2S + H2SO4 S + H2SO3 + H2O
H2SO3 SO2 + H2O
H2S + H2SO4 S + SO2 + H2O

Dùng kiềm:
H2S + NaOH NaHS + H2O
H2S + 2NaOH Na2S + H2O
Na2S + H2S 2NaHS
Các dạng tồn tại
Phương pháp làm sạch H2S trong dầu:
4. Lưu huỳnh dạng tự do

Dùng xúc tác: Có thể làm sạch các hợp chất của lưu
huỳnh dưới áp xuất H2 và xúc tác Mo-Co/Al2O3,
Ni-Mo/Al2O3.
Các dạng tồn tại
Phương pháp làm sạch H2S trong dầu:
4. Lưu huỳnh dạng tự do

Dùng dung dịch hấp thụ:
Người ta thường sử dụng dung dịch monoetanolamin,
phenolat natri hoặc kali photphat:
2NH2(CH2CH2OH) + H2S
(CH2CH2OHNH3)2S

C6H5ONa + H2S C6H5OH + NaHS

K3PO4 + H2S K2HPO4 + KHS

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, H2S sẽ bay ra, gây ăn mòn
hệ đường ống, thiết bị.

Nguồn gốc

Hàm lượng

Các dạng tồn tại

Ảnh hưởng đến chất lượng dầu

Phương pháp tách nitơ trong dầu
Các chất chứa Nitơ
Nguồn gốc

Nitơ trong
cơ thể
các sinh
vật sống
Nitơ có
trong các
mỏ dầu.
Thời gian
Xác chết sinh vật bị
phân hủy, lắng động
Hàm Lượng
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
Hợp chất có tính kiềm,
trung hòa và axit
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
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.
Phương pháp tách nitơ trong dầu
Dùng H2SO4 95% hoặc thấp hơn để
loại các hợp chất của nitơ trong dầu.
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
Phân hủy,
lắng động
tạo thành
nhiều hợp
chất trong
dầu mỏ

Thời gian
Hàm lượng – Các dạng tồn tại
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