Chuong 1a ung dung cac phan doan dau mo nhe

Môn: HÓA HỌC VÀ SẢN PHẨM DẦU
PHẦN HÓA HỌC
GS.TS Đinh Thị Ngọ


Chương 1a:

Ứng dụng của các
phân đoạn dầu mỏ

GS.TS. Đinh Thị Ngọ


Nội dung chương 1

Chương 1a
1.1.Phân đoạn khí
1.2. Phân đoạn xăng
1.3. Phân đoạn kerosen
Chương 1b
1.4. Phân đoạn gasoil nhẹ
1.5. Phân đoạn gasoil nặng
1.6. Phân đoạn cặn gudron


Tổng quan chung về các phân đoạn dầu mỏ

* Phân đoạn naphta: nhiệt độ sôi nhỏ hơn 180oC, bao gồm
các thành phần từ C5 ÷ C10, C11.
* Phân đoạn kerosen: nhiệt độ sôi từ 180 đến 250oC, chứa
các hydrocacbon từ C11 ÷ C15, C16.

*Phân đoạn gasoil nhẹ: nhiệt độ sôi từ 250 đến 350oC
chứa các thành phần C16 ÷ C20, C21.
* Phân đoạn gasoil nặng (còn gọi là phân đoạn dầu nhờn),
nhiệt độ sôi từ 350 đến 500oC, bao gồm C21 ÷ C25, thậm
chí đến C40.
* Phân đoạn cặn gudron với nhiệt độ sôi trên 500oC, gồm
các thành phần có số nguyên tử cacbon từ C41 trở lên,
giới hạn cuối cùng có thể đến C80.


1.1. Phân đoạn khí
1.1.1. Khí làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu
a.Tổng hợp amoniac
-Amoniac (NH3) là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp phân đạm
[ NH4NO3, (NH4)2SO4, NaNO3 , (NH2)2CO v.v...]. Quá trình tổng
hợp sử dụng chủ yếu là khí thiên nhiên, qua các giai đoạn sau:
-Đầu tiên chuyển hoá thành khí tổng hợp (quá trình reforming hơi
nước):
CH4 + O2  CO + 2H2
CH4 + H2O CO + 3H2
CO + H2O  CO2 + H2
-Sau khi loại bỏ CO là tiếp đến giai đoạn tổng hợp amoniac:
N2 + 3H2  2NH3 + Q
-Xúc tác cho phản ứng này là các oxyt như Fe2O3, Fe3O4, FeO,
Al2O3, Cr2O3, TiO2 v.v... Hiện nay, trong công nghiệp sử dụng xúc
tác Fe3O4 có thêm là Al2O3. Phản ứng xảy ra ở điều kiện áp suất
cao (25 đến 100 MPa), nhiệt độ 500oC.


1.1. Phân đoạn khí

Nhà máy đạm Phú Mỹ


1.1. Phân đoạn khí
1.1.1. Khí làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu
b.Tổng hợp metanol
-Metanol là một trong những phụ gia chứa oxy rất tốt để tổng hợp DME,
pha vào xăng nâng cao trị số octan. Từ metanol cũng tổng hợp ra MTBE
-Có thể tổng hợp metanol bằng cách oxy hoá không hoàn toàn metan.
Phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi:
CH4
 CH3• + H•
CH3• + [O]
 CH3O•
CH3O•  HCHO + H•
CH3O•
+ CH4  CH3OH + CH3•

Xúc tác sử dụng trong quá trình này có thể là: V2O5, BiMoO4 hoặc
MoO3 trên chất mang là cabosit hoặc aerosit; các kim loại Fe, Ni,
Cu, Pd... hoặc các oxyt của chúng; hoặc hỗn hợp oxyt và kim loại
-Ngày nay, trong công nghiệp, xúc tác được sử dụng là V2O5, với
nguyên liệu là hệ CH4 − O2 − NO; các điều kiện khác là nhiệt độ
883K, áp suất từ 20 đến 100 at


1.1. Phân đoạn khí
1.1.1. Khí làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu
b.Tổng hợp metanol
Metanol được biết đến như là

methyl alcohol, wood alcohol,
wood naphtha hoặc wood spirits.
cấu trúc hóa học của nó
CH3OH, là một rượu đơn giản
nhất, nhẹ, dễ bay hơi, không
màu, dễ cháy. Ở nhiệt độ phòng
nó là một chất lỏng và được sử
dụng như là một chất chống
đông, dung môi, nhiên liệu và là
một chất hoạt tính. Nó cũng
được dùng để tạo ra phụ gia
DME, nhằm pha vào diesel làm
tăng khả năng cháy sạch


1.1. Phân đoạn khí
1.1.1. Khí làm nguyên liệu tổng hợp hoá dầu
b.Tổng hợp metanol


1.1. Phân đoạn khí
b.Tổng hợp metanol

Methanol Plant
in the Georgia
Gulf, U.S.A.,
1,000 mtd of
Methanol

1.1. Phân đoạn khí
b.Tổng hợp metanol


1.1. Phân đoạn khí
c.Oligome hóa tạo nhiên liệu diesel
-Etylen, propylen và các olefin nhẹ dễ dàng tham gia phản ứng
oligome hoá dưới tác dụng của xúc tác mang tính axit. Đặc biệt
là etylen có thể chuyển hoá thành các sản phẩm có khối lượng
phân tử trong một khoảng rộng, phụ thuộc vào điều kiện phản
ứng và các phương pháp xử lý xúc tác khác nhau.
-Đối với xúc tác Ni mang trên zeolit X (NiX), sản phẩm oligome
hoá thu được là C12, còn đối với xúc tác Ni trên zeolit Y (NiY),
sản phẩm nằm trong khoảng C12 đến C35 và có thể tách ra dễ
dàng qua các mao quản của zeolit.
-Tuy nhiên, hệ xúc tác NiX, NiY có nhược điểm là hoạt tính xúc
tác giảm rất nhanh, nên việc ứng dụng trong thực tế gặp nhiều
khó khăn. Hiện nay, người ta sử dụng xúc tác Ni mang trên
chất mang rắn có khả năng ion hoá như silica-alumina và zeolit
Y, gọi tắt là NiSA, ở điều kiện nhiệt độ phản ứng 100 đến
120oC, áp suất 35 bar


1.1. Phân đoạn khí


1.1. Phân đoạn khí
1.1.2. Khí làm nhiên liệu đốt
a.Khí tự nhiên hoá lỏng (LNG)
-Khi hóa lỏng  giảm 600 lần về thể tích làm cho công việc vận

chuyển, bảo quản trở nên thuận lợi hơn rất nhiều
-Nhiệt độ ngưng tụ tại áp suất đã cho đối với mỗi cấu tử của khí
tự nhiên được xem ở bảng
-Khí tự nhiên hoá lỏng được sử dụng làm nhiên liệu trong ngành
năng lượng, sử dụng khí tự nhiên để sản xuất điện sẽ làm giảm
giá thành từ 30 đến 40%.
-Xây dựng nhà máy nhiệt điện chạy bằng khí đốt, vốn đầu tư sẽ
giảm 20% so với nhà máy chạy bằng than.
-Dùng nhiên liệu LNG, LPG và đã tiết kiệm được 50% phí tổn
nhiên liệu. Bên cạnh đó, khi dùng LNG, tuổi thọ của động cơ tăng
lên gấp nhiều lần do nó có khả năng giảm mài mòn
-Giảm ô nhiễm môi trường do giảm đáng kể lượng SOx, COx,
NOx trong khí thải.


1.1. Phân đoạn khí
1.1.2. Khí làm nhiên liệu đốt


1.1. Phân đoạn khí
1.1.2. Khí làm nhiên liệu đốt
b.Khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG)
-Thành phần chủ yếu của LPG bao gồm các hydrocacbon parafinic
như propan, butan. Ngoài ra, tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến
mà trong thành phần của nó còn có thể có mặt một lượng nhỏ olefin
như propylen, butylen.
-Khi hoá lỏng, thể tích của các hydrocacbon giảm, ví dụ 1 lít propan
lỏng cho 270 lít hơi ở 1 at, 1 lít butan lỏng cho 238 lít hơi ở 1 at. Vì
vậy cũng như LNG, LPG có thể vận chuyển, tàng trữ một cách dễ
dàng và thuận tiện.

-Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy LPG rất lớn (khoảng 10.900 đến
13.000 kcal/kg, tương đương với nhiệt lượng của 1,5 đến 2 kg than
củi, 1,3 lít dầu hoả hay 1,5 lít xăng). Với nhiệt lượng đó có thể sử
dụng cho các lò công nghiệp, làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong
thay cho xăng (trong các loại ôtô), làm nhiên liệu dân dụng.


1.1. Phân đoạn khí
-Ngày nay trên thế giới có xu hướng sử dụng LPG thay cho
nhiên liệu xăng để chạy ôtô, do nó có nhiều ưu điểm hơn hẳn so
với các loại nhiên liệu khác là nhiên liệu cháy hoàn toàn, không
có khói, không có tro, không lẫn các tạp chất gây ăn mòn các
phương tiện bồn bể chứa, không ô gây nhiễm, trị số octan cao.
Hàm lượng khí thải độc hại như NOx, COx rất ít.
-Ở Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ LPG ngày càng tăng, có thể tham
khảo ở bảng sau


1.1. Phân đoạn khí
Để sản xuất LPG, người ta vừa nén vừa làm lạnh đến nhiệt độ
hoá lỏng của chất khí. Ví dụ, propan hoá lỏng ở −42,1oC; izobutan ở 11oC; n-butan ở −0,5oC.


1.1. Phân đoạn khí
b.Khí dầu mỏ hoá lỏng (LPG)


Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ

Hiện nay, 40% sản lượng điện của Việt Nam sản

xuất từ các nhà máy điện chạy bằng khí đốt.


Các loại bồn bể chứa khí hóa lỏng trong kho của Petrolimex


3.2.Phân đoạn xăng
3.2.1.Thành phần hoá học
-Với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180oC, phân đoạn xăng bao gồm các
hydrocacbon từ C5 ÷ C10, C11. Cả ba loại hydrocacbon parafinic,
naphtenic, aromatic đều có mặt trong phân đoạn.
- Thành phần số lượng các hydrocacbon rất khác nhau, phụ thuộc
vào nguồn gốc dầu thô ban đầu. Chẳng hạn, từ họ dầu parafinic sẽ
thu được xăng chứa nhiều parafin.
-Ngoài hydrocacbon, trong phân đoạn xăng còn có các hợp chất
lưu huỳnh, nitơ và oxy. Các chất chứa lưu huỳnh thường ở dạng
hợp chất không bền như mercaptan (RSH). Các chất chứa nitơ chủ
yếu ở dạng pyridin; còn các chất chứa oxy rất ít,
-Các chất nhựa và asphanten đều chưa có.


1.2.Phân đoạn xăng
1.2.2.Xăng làm nhiên liệu
a.Động cơ xăng


1.2.Phân đoạn xăng
b.Bản chất của quá trình cháy trong động cơ xăng

Động cơ xăng và giải thích quá trình cháy kích nổ

1.2.Phân đoạn xăng
b.Bản chất của quá trình cháy trong động cơ xăng
-Để động cơ làm việc bình thường thì trong xylanh, các mặt lửa phải lan
truyền đều đặn, hết lớp nọ mới đến lớp kia, với tốc độ khoảng 15 đến 40
m/s. Nếu mặt lửa lan truyền với tốc độ quá lớn thì xem như là cháy không
bình thường và được gọi là cháy kích nổ.
-Bản chất của quá trình cháy kích nổ rất phức tạp, nguyên nhân chính là do
trong thành phần nhiên liệu có chứa nhiều các thành phần dễ bị oxy hoá
(như n-parafin). Các cấu tử này dễ tạo ra các peroxyt hoặc hydroperoxyt, là
tác nhân gây nên phản ứng cháy chuỗi, làm cho khối nhiên liệu trong xylanh
bốc cháy, ngay cả khi mặt lửa chưa lan truyền tới.
-Khi nhiên liệu trong động cơ bị cháy kích nổ, mặt lửa lan truyền với vận tốc
rất nhanh (có khi đến 300 m/s), nhiệt độ cao làm cho áp suất tăng đột ngột,
kèm theo hiện tượng nổ, làm máy bị hao tổn công suất,