Hóa học và công nghệ các hợp chất hữu cơ thiên nhiên phần II hợp chất hữu cơ trong than, dầu mỏ, khí đốt

SỰ HÌNH THÀNH THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT
SỰ HÌNH THÀNH THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT
DẦU MỎ VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH
Dầu mỏ thông thường là một chất lỏng có màu nâu sáng đến
đen. Tùy theo nơi xuất xứ, tỷ trọng của dầu mỏ biến thiên từ
0,73 đến 0,97.
Cũng tùy thuộc vào từng mỏ dầu mà xác định thành phần,
tính chất của nó. Có loại dầu chứa nhiều naphten ( vòng
thơm ) như ở vùng biển Caspien ( Bacu-Ajerbaizan) ; có dầu
chứa nhiều parafine như dầu của Việt nam…
CHƯƠNG II
HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THAN,
DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT.
Dầu mỏ, cũng như khí thiên nhiên là những hỗn hợp
hiđrocacbon của nhiều loại cấu trúc phân tử :
+ các hiđrocacbon có cấu mạch thẳng và mạch có nhánh
(gọi chung là hiđrocacbon mạch thẳng)
+ cấu trúc mạch vòng năm hoặc sáu cạnh no (gọi chung
là mạch vòng no)
+ cấu trúc mạch vòng sáu cạnh không no kiểu nhân
benzen (gọi chung là mạch vòng thơm).
Số nguyên tử C trong các phân tử HC dầu mỏ và khí
thiên nhiên : đa dạng, từ 1 nguyên tử C (khí metan CH
4
)
cho đến các phân tử chứa hàng chục, hàng trăm nguyên
tử C.
Các nguyên tử này liên kết với nhau và với các nguyên tử
hiđro để hình thành các phân tử có cấu trúc khác nhau.

Khí đồng hành:

Trong mỏ dầu, hàm lượng khí (được gọi là khí đồng hành) chỉ
chiếm một tỉ lệ nhỏ, thường khoảng 10%, còn lại là những
hiđrocacbon có số C nhiều hơn nên có nhiệt độ sôi cao hơn các
phân tử khí.

Khí thiên nhiên : chủ yếu chứa các HC nhẹ, trong đó C
1

chiếm tỉ lệ áp đảo (từ 70 đến 95% tùy địa điểm của mỏ), các
HC có cấu trúc từ C
2
đến C
5
và cao hơn giảm dần.

Các HC trong dầu và khí, đã được sinh ra từ hàng chục
triệu năm, nằm ở trong các lỗ xốp của các vỉa đá xốp có độ
rỗng xấp xỉ vài ba chục phần trăm và chịu một áp lực rất cao,
thường là hàng trăm, có khi đến cả nghìn atm
Sự hình thành dầu mỏ trong tự nhiên : chia làm ba trường
phái
A/ Trường phái theo nhà bác học Nga D.I. Mendeleev
B/ Trường phái theo nhà bác học người Đức Engler
C/ Một số khám phá sau này
A/ Trường phái theo nhà bác học Nga D.I. Mendeleev:
dầu mỏ có xuất xứ từ các hợp chất vô cơ.
Thực nghiệm đã chứng minh điều đó.
Khi nước ( H
2
O) tác dụng lên các hợp chất carbide kim

loại ( MeC) như carbide urana và một số kim loại khác,
tạo thành một hợp chất hydrocarbon như dầu mỏ.
Dầu mỏ có nguồn gốc hữu cơ.
B/ Trường phái theo nhà bác học người Đức Engler:
Trong quá trình phân hủy xác động thực vật trong điều kiện
yếm khí, nhiệt độ và áp suất cao mà hình thành dầu mỏ.
Điều này cũng được chứng minh bằng thực nghiệm: khi
chưng cất mỡ cá ở áp suất cao, cũng hình thành hỗn hợp
tương tự dầu mỏ.
C/ Một số khám phá sau này:

Người ta tìm thấy nhiều xác thực vật, động vật in hình trên đá ở
một số mỏ dầu và cho rằng :
Sự phân hủy động thực vật là giai đoạn đầu của quá trình
hình thành dầu mỏ.
Sau đó là quá trình hydro hóa với sự tham gia của xúc tác
enzym do xác động thực vật tạo ra.
Trong dầu mỏ, ngoài các hợp chất hydrocarbon, còn có một
ít chất chứa oxy, lưu huỳnh, nitơ và nước biển, muối
khoáng. Để chưng cất dầu, người ta phải làm sạch các hợp
chất này.
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN
THAN BÙN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT
KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN
KHÍ THIÊN NHIÊN
Khí thiên nhiên gồm có hai lọai chính:
Metan
Metan
Etan
Etan

Propan
Propan
Butan
Butan
Pentan
Pentan
Khô
Khô
84,7
84,7
9,6
9,6
3,0
3,0
1,1
1,1
-
-
Ướt
Ướt
30,8
30,8
32,6
32,6
21,1
21,1
5,8
5,8
3,7
3,7

Khí khô: chủ yếu là khí mê tan. Người ta thường gọi là mỏ
khí mêtan (
LNG-Liquid Natural Gas
LNG-Liquid Natural Gas)
Khí ướt: (
LPG- Liquid Petroleum Gas
LPG- Liquid Petroleum Gas) trong thành phần
ngòai metan, còn một số hydrocarbon cao hơn nằm trong
phân đọan benzin
Trong quá trình chưng cất dầu mỏ, người ta cũng nhận được
một lượng khí thóat ra có thành phần như khí ướt:
Metan 5%
Etan 10%
Propan 30%
Butan 35%
Pentan và cao hơn: 20%
Trong quá trình khai thác các mỏ dầu, người ta cũng nhận
được hydrcarbon dạng khí –gọi là khí đồng hành- có thành
phần như khí ướt.
Các hydrocarbon dạng khí được sử dụng theo các mục đích
khác nhau và chủ yếu theo các hướng sau:
1.Khí giàu metan: chạy máy phát điện
2.Khí ướt, khí đồng hành: sau khi hóa lỏng các thành
phần như propan, butan, propen, buten, một phần C5-
ở 20 atm , phần không hóa lỏng được sử dụng để đốt ở
nhà máy phát điện.
Ở một nhà máy phát điện chạy bằng khí, thường có thêm
phân xưởng khí hóa lỏng để nạp vào bình hoặc sử dụng cho
các mục đích chế biến tiếp.
Các lọai khí hóa lỏng như propan, butan, pentan, thường

được sử dụng cho việc sản xuất olephin nhẹ như propylen,
buten hay butadien-nguyên liệu cho sản xuất chất dẻo như
polyetylen, polypropylen…
Trước khi chế biến, người ta thường rửa khí để lọai CO
2
và
H
2
S bằng
Glycol etanolamine.
Glycol etanolamine.
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
Giai đọan 1
Khí khô
Cột
Hấp
thụ
Lạnh
Cột
Hấp
thụ
nóng
Làm
Lạnh
Bồn
chứa
Cột
Stabilization
Benzene-gas
Khí ướt

Stabilization Gas

Giai đọan 2:
A
17,5atm
78
o
B
9atm
120-
140
o
60
o
C
17,5atm
115
o
70
o
D
8,7atm
85
0
i-Butan
N-Butan
C5 và cao hơn
C3 + C4
Propan
C1 + C2

Stabilization Gas
DẦU MỎ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH
DẦU MỎ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH
CHẾ BIẾN
CHẾ BIẾN
1.
1.
Rửa và chưng cất phân đọan
Rửa và chưng cất phân đọan
2.
2.
Cracking nhiệt ( pyrolyse)
Cracking nhiệt ( pyrolyse)
3.
3.
Cracking xúc tác
Cracking xúc tác
4.
4.
Hydrocracking
Hydrocracking
5.
5.
Reforming
Reforming
6.
6.
Alkyl hóa
Alkyl hóa
7.

7.
Izome hóa
Izome hóa
Áp suất thường
Cất chân không
Dầu
thô
Làm
sạch
Benzin nhẹ 28-30-180
o
C
Benzin TB
Benzin nặng
Dầu hỏa 180-250
o
C
Diesel 250-350
o
C
Khí nhẹ C1-C4
Cặn
Cặn
Dầu FO
Mỡ các lọai 350-500
o
C
Sản phẩm của quá trình chưng cất :
Khí hydrocacbon

Phân đọan xăng
Phân đọan dầu hỏa (kerosen)
Phân đọan diesel
Phân đọan mazút
Phân đọan dầu nhờn
Phân đọan gudron
Cracking nhiệt ( pyrolyse)
Cracking xúc tác
Hydrocracking 1 Cấp
HYDROCRACKING 2 CẤP
Reforming
Alkyl hóa & izome hóa