Đề cương Hóa học dầu mỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT-NÔNG NGHIÊP CÔNG NGHỆ CAO

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC

BÀI TIỂU LUẬN

Hóa Học Dầu Mỏ

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung
Mơn: Hóa học dầu mỏ
Tên sinh viên: Thái Quốc Huy

(18032854)

Năm học: 2019 – 2020

Chủ nhiệm: Thái Quốc Huy
Hướng dẫn khoa học: TS. Tống Thị Minh Thu

BÀ RỊA-VŨNG TÀU - NĂM 2019 - 2020


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

HĨA HỌC DẦU MỎ
Câu 1: Dầu mỏ là gì? Sự khác nhau của dầu mỏ trên thế giới là gì?
Trả lời:

Dầu mỏ là một hỗn hợp chất rất phức tạp, trong đó có hàng trăm các cấu tử khác
nhau. Mỗi loại dầu mỏ được đặc trưng bởi thành phần riêng, song về bản chất,
chúng đều có các hydrocacbon là thành phần chính (hydrocacbon Paraffin,
hydrocacbon Naphten, hydrocacbon Aromatic) chiếm 60% đến 90% tron lượng
trọng lượng trong dầu, còn lại là các chất phi Hydrocacbon (Oxy, lưu huỳnh, Nitơ,
các phức chất cơ lim, các chất nhựa, asphanten).
Sự khác nhau của dầu mỏ thế giới là:
Dầu và khí được tạo thành thường nằm phân bố rải rác trong lớp trầm tích chứa
dầu và được gọi là đá “mẹ”. Dưới tác dụng của áp suất trong các lớp trầm tích rất
cao và vì những sự biến động địa chất, những dầu và khí được tạo ra trong đá “mẹ”
bị đẩy ra ngoài, và buộc chúng phải di cư đến nơi mới.
Trong q trình di cư, tính chất và thành phần của dầu khí có biến đổi. Khi đi
qua những lớp vật liệu xốp thì những hiện tượng vật lý như lọc, hấp thụ phân chia
sắc ký hoặc hịa tan đều có khả năng xảy ra với các mức độ khác nhau. Kết quả của
nó thường làm cho dầu nhẹ hơn, những hợp chất có cực bị hấp phụ mạnh được giử
lại trên đường di cư và do đó, nhựa asphalten sẽ giảm, cịn khí sẽ càng giàu mêtan
hơn.
Ở giai đoạn này tính chất của dầu khí biến đổi rất ít, khơng đáng kể. Tuy nhiên,
dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, xúc tác, vi khuẩn, của phóng xạ thường vẫn trực tiếp
tác động, các hợp chất hữu cơ của dầu và khí vẫn có thể tiếp tục bị biến đổi thêm,
theo chiều hướng làm tăng độ biến chất.

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

1

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Câu 2: Hydrocacbon Paraffin là gì? Nêu đặc trưng của mỗi loại paraffin trong dầu
mỏ?
Trả lời:
Hydrocacbon Paraffin (còn gọi là alcan) là loại hydrocacbon phổ biến nhất. Dầu
mỏ có độ biến chất càng cao, tỷ trọng càng nhẹ càng có nhiều hydrocacbon loại
này.
Tuỳ theo cấu trúc mà parafin được chia thành hai loại đó là parafin mạch thẳng
khơng nhánh (gọi là n-parafin) và parafin có nhánh (gọi là iso-parafin).
Đặc trưng:
n – paraffin là parafin mạch thẳng không nhánh.
Là loại hydrocacbon dễ tách và dễ xác định nhất trong số các loại
hydrocacbon của dầu mỏ.
Hàm lượng chung các n-parafin trong dầu mỏ thường từ 25-30% thể tích.
Tùy theo dầu mỏ được tạo thành từ những thời kỳ địa chất nào, mà sự phân bố
các n-parafin trong dầu sẽ khác nhau. Tuổi càng cao, độ sâu lún chìm càng lớn,
thì hàm lượng n-parafin trong phần nhẹ của dầu mỏ càng nhiều
Một đặc điểm đáng chú ý của các hydrocacbon n-parafin là có số nguyên tử
cacbon từ C18 trở lên, ở nhiệt độ thường chúng đã chuyển sang trạng thái rắn, khi
nằm trong dầu mỏ chúng nằm trong trạng thái hòa tan hoặc ở dạng tinh thể lơ
lửng trong dầu.
Nếu hàm lượng n-parafin tinh thể quá cao, có khả năng làm cho tồn bộ dầu
mỏ mất tính linh động, và cũng bị đơng đặc lại.
Tính chất này của các n-parafin có trọng lượng phân tử lớn đã gây nhiều khó
khăn cho q trình vận chuyển và chế biến dầu mỏ
Iso-parafin là parafin có nhánh

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

2

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Chúng thường có cấu trúc đơn giản, mạch chính dài, nhánh phụ ít và ngắn,
nhánh phụ thườn là nhóm Metyl
Các iso – parafin thường chỉ nằm ở phần nhẹ và phần có nhiệt độ sơi trung
bình của dầu.
Các iso – parafin có số cacbon từ C 5 đến C10 là các cấu tử rất quý trong phần
nhẹ của dầu mỏ, chúng làm tăng khả năng chống kích nổ (tăng trị số octan) của
xăng.
Iso paraffin có độ linh động cao hơn n-parafin
Câu 3: Hydrocacbon Naphten là gì? Vai trị của Naphten trong dầu mỏ là gì?
Trả lời:
Hydrocacbon Naphthen (xyclo parafin) là các hợp chất vòng no, một trong số
hydrocacbon phổ biến và quan trọng trong dầu mỏ.
Hàm lượng chúng có thể thay đổi từ 30 đến 60% trọng lượng.
Naphten của dầu mỏ thường gặp dưới 3 dạng chính : loại vịng 5 cạnh, loại vòng
6 cạnh hoặc loại nhiều vòng ngưng tụ hoặc qua cầu nối còn những loại vòng 7
cạnh trở lên thường rất ít khơng đáng kể.
Các hydrocacbon naphten có mặt ở trong phân đoạn nhẹ (thường là một vịng và
ít nhánh phụ) hoặc ở phần nhiệt độ sơi trung bình và cao ( khi đó những cấu tử

nhiều vịng và nhánh phụ dài)

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

3

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Vai trị của Naphten trong dầu mỏ: chúng có nhiệt độ động đặc thấp nên giữ
được tính linh động cho dầu mỏ. Với cùng số nguyên tử cacbon trong phân tử so
với parafin nhưng naphten có tỉ trọng cao hơn và nhiệt độ đơng đặc thấp hơn.
Câu 4: Hydrocacbon Aromatic là gì? Vai trị của Aromatic trong dầu mỏ là gì?
Trả lời:
Hydrocacbon Aromatic là các hợp chất hydrocacbon mà trong phân tử của
chúng có chứa ít nhất một nhân thơm. Trong dầu mỏ có chứa cả loại một hoặc
nhiều vịng.

Vai trị của Aromatic trong dầu mỏ: tạo chỉ số độ nhớt cao (độ nhớt ít bị biến
đổi theo nhiệt độ)
Câu 5: Liệt kê các thành phần phi HRCB trong dầu mỏ?
Trả lời:

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

4

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Thành phần phi
HRCB

Các chất chứa Lưu
Các chất chứa nhựa
Các chất chứa Nitơ Các chất chứa Oxy Các kimloại năng
Nướ lẫn trong dầu
huỳnh
và Asphenten
Các chất chứa lưu huỳnh:
Nguồn gốc: Lưu huỳnh trong dầu mỏ có nguồn gốc từ muối khống, trải qua
các q trình hóa học hình thành nên các hợp chất chứa lưa huỳnh trong dầu.
Hàm lượng:
Trong thành phần phi hydrocacbon, các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh là loại
hợp chất phổ biến nhất. Tuy nhiên chúng cũng chỉ chiếm một lượng nhỏ trong dầu,
khoảng dưới 2%.
Các chất này làm xấu đi chất lượng của dầu thơ. Các loại dầu chứa ít hơn
0,5% lưu huỳnh là loại dầu tốt, còn dầu chứa 1 ÷ 2% lưu huỳnh trở lên là dầu xấu.
Các dạng tồn tại:
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 chất chứa lưu huỳnh thường tồn tại ở các dạng sau:
Mercaptan (R-SH)
Sunfua và disunfua (R-S-R’ và R-S-S-R’)
Thiophen (lưu huỳnh trong mạch vòng)
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

5

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Lưu huỳnh tự do (S, H2S).
Các chất chứa Nitơ
Nguồn gốc:
Các hợp chất của nitơ đại bộ phận đều nằm trong phân đoạn có nhiệt độ
sôi cao của dầu mỏ. Ở các phân đoạn nhẹ, các hợp chất chứa N chỉ thấy dưới
dạng vết.
Hàm lượng:
Hàm lượng nitơ trong dầu thường rất nhỏ, dao động trong khoảng 0,03 ÷
0,52% khối kượng dầu.
Hàm lượng nitơ trong dầu tăng khi nhiệt độ sôi tăng. Phần lớn nitơ (

÷

)

nằm trong cặn chưng cất. Giữa hàm lượng nitơ, lưu huỳnh và nhựa trong dầu có
mối quan hệ: các dầu nặng, nhựa chứa nhiều hợp chất nitơ và lưu huỳnh; dầu nhẹ,
nhựa chứa ít nitơ.
Các dạng tồn tại:
Nitơ trong dầu tồn tại dưới dạng hợp chất có tính kiềm, trung hịa hoặc axit.
Tuy nhiên, những hợp chất có tính kiềm (chỉ có 1 nguyên tử nitơ) là thành phần
chủ yếu. Các dạng khác tồn tại rất ít, chúng có xu hướng tạo phức với kim loại như
V, Ni (ở dạng porfirin).
Các hợp chất này nằm ở phân đoạn có nhiệt độ sơi cao trong dầu.
Ví dụ một số hợp chất chứa 1 nguyên tử nitơ:

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

6

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Các chất chứa Oxy
Nguồn gốc:
Trong dầu mỏ, các hợp chất chứa oxy thường có dưới dạng các axit (tức

có nhóm -COOH) các xêtơn (có nhóm – C = O) các phenol, và các loại ester
và lacton nữa. Tuy vậy trong số này các hợp chất chứa oxy dưới dạng các axit
là quan trọng hơn cả.
Trong các phân đoạn có nhiệt độ sơi thấp của dầu mỏ các axit hầu như
khơng có. Axit chứa nhiều nhất ở phân đoạn có nhiệt độ sơi trung bình của dầu
mỏ (C20 – C23) và ở phân đoạn có nhiệt độ sơi cao hơn thì hàm lượng các axit
lại giảm đi.
Hàm lượng – các dạng tồn tại:
Trong dầu thơ chứa rất ít oxy 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 có
nhiệt độ sơi 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 là:

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

7

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

CH3
OH

OH

OH

phenol crezol

β-naphtol

Các kim loại nặng
Nguồn gốc:
Chúng nằm trong dầu mỏ thường ở các phân đoạn có nhiệt độ sơi cao và
dưới dạng phức với các hợp chất hữu cơ (cơ-kim).
Hàm lượng – các dạng tồn tại:
Hàm lượng các kim loại trong dầu thường khơng nhiều (phần vạn đến phần
triệu). Chúng có trong cấu trúc của các phức cơ kim (dạng porphirin), chủ yếu là
phức của hai ngun tố V, Ni. Ngồi ra cịn một lượng rất nhỏ các nguyên tố khác
như Fe, Cu, Zn, Ca, Mg, Ti,…
Các chất nhựa và asphanten
Nguồn gốc: Phần cặn sau khi chưng cất.
Hàm lượng – các dạng tồn tại:
Nhựa và asphaten là những chất chứa đồng thời các nguyên tố C, H, O, S, N;
có phân tử lượng rất lớn (500 ÷ 600 đv.C trở lên).
Hàm lượng nhựa và asphanten trong dầu là khá lớn, và lớn hơn nhiều so với
các thành phần phi hydrocacbon khác. Trong dầu nhẹ thường khơng q 4 ÷ 5%
KL, trong dầu nặng là 20% KL hoặc cao hơn.
Nhìn bề ngồi chúng đều có màu xẫm, nặng hơn nước và khơng tan trong
nước, có cấu trúc hệ vịng thơm ngưng tụ cao; thường tập trung nhiều ở phần nặng,
nhất là trong cặn dầu mỏ.
Nước lẫn trong dầu mỏ (nước khoan):
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

8

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Nguồn gốc:
Nước có từ khi hình thành nên dầu khí do có sự lún chìm của các vật liệu
hữu cơ dưới đáy biển.
Nước từ khí quyển (như nước mưa) ngấm vào các mỏ dầu.
Hàm lượng – các dạng tồn tại:
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+ , Ca2+, Mg2+, Fe2+, K+, Cl-, HCO3-, SO42-, SO32-, Br-, I-…
ngồi ra cịn một số oxyt không phân li ở dạng keo như Al2O3, Fe2O3, SiO2.
Câu 6: Asphan dầu mỏ là gì? Ứng dụng của Asphan dầu mỏ là gì?
Trả lời:
Asphalten của hầu hết các loại dầu mỏ đều có tính chất giống nhau. Asphalten
có màu nâu sẫm hoặc đen dưới dạng bột rắn thù hình, đun nóng cũng khơng chảy
mềm, chỉ có bị phân hủy nếu nhiệt độ đun cao hơn 300oC tạo thành khí và cốc.
Về cấu trúc, các Asphalten rất phức tạp, chúng được xem như là một hợp chất
hữu cơ cao phân tử, với những mức độ trùng hợp khác nhau.
Các Asphalten có chứa các nguyên tố S, O, N có thể nằm dưới dạng các dịvòng
trong hệ nhiều vòng thơm ngưng tụ cao. Các hệ vịng thơm này cũng có thể được

nối với nhau qua những cầu nối ngắn để trở thành những phân tử có trọnglượng
phân tử lớn.
Ứng dụng của Asphan dầu mỏ là: Asphaltenes ở dạng nhựa đường hoặc các sản
phẩm bitum từ các nhà máy lọc hóa dầu được sử dụng làm vật liệu lát trên đường,
ván lợp cho mái nhà, và lớp phủ chống thấm trên nền móng tịa nhà.

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

9

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Câu 7: Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo bản chất hóa học?
Trả lời:
Phân loại theo thành phần hóa học
Như các phần trước đã khảo sát, các loại dầu mỏ trên thế giới đều rất khác nhau
về thành phần hoá học và những đặc tính khác. Do đó, để phân loại chúng thành
từng nhóm có tính chất giống nhau rất khó. Trong dầu mỏ, phần chủ yếu và quan
trọng nhất, quyết định các đặc tính cơ bản của dầu mỏ chính là phần các hợp chất
hydrocacbon chứa trong đó. Cho nên thơng thường dầu mỏ hay được chia theo
nhiều loại, dựa vào sự phân bố từng loại hydrocacbon trong đó nhiều hay ít. Tuy
nhiên, bên cạnh hydrocacbon cịn có mặt những thành phần khơng phải
hydrocacbon, tuy ít nhưng chúng cũng khơng kém phần quan trọng, thí dụ như S,
các chất nhựa, asphalten.

Phân loại theo họ Hydrocacbon
Phân loại dầu mỏ theo họ hydrocacbon là phương pháp phân loại thông dụng nhất.
Theo cách phân loại này thì dầu mỏ nói chung sẽ mang đặc tính của loại
hydrocacbon nào chiếm ưu thế nhất trong dầu mỏ đó.
Như vậy, trong dầu mỏ có ba loại hydrocacbon chính: parafin, naphten và
aromatic, có nghĩa sẽ có 3 loại dầu mỏ tương ứng là dầu mỏ Parafinic, dầu mỏ
Naphtenic, dầu mỏ Aromatic, nếu một trong từng loại trên lần lượt chiếm ưu thế về
số lượng trong dầu mỏ. Dầu mỏ parafinic sẽ mang tính chất hố học và vật lý đặc
trưng của các hydrocacbon họ parafinic, tương tự dầu mỏ Naphtenic sẽ mang tính
chất hố học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ naphtenic, và dầu mỏ
Aromatic sẽ mang tính chất hố học và vật lý đặc trưng của hydrocacbon họ thơm.
Tuy nhiên, vì trong phần nặng (trên 350 oC), các hydrocacbon thường khơng
cịn nằm ở dạng thuần chủng nữa, mà bị trộn hợp lẩn nhau, lai hoá lẩn nhau. Do

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

10

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

đó, để phân loại thường phải xét sự phân bố từng họ hydrocacbon chỉ trong các
phân đoạn chưng cất mà thôi (nhiệt độ sôi < 350oC).
Phân loại theo họ HC bằng cách đo tỷ trọng một số phân đoạn lựa chọn
Phương pháp này thực hiện bằng cách đo tỷ trọng của hai phân đoạn dầu mỏ,

tách ra trong giới hạn nhiệt độ sau:
Phân đoạn1, bằng cách chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường (trong bộ chưng
tiêu chuẩn Hemfel) lấy ra phân đoạn có giới hạn nhiệt độ sơi 250-275oC.
Phân đoạn 2, bằng cách chưng phần cịn lại trong chân khơng (ở 40mmHg)
lấy ra phân đoạn sôi ở 275-300oC ở áp suất chân khơng (tương đương 390 ÷ 415oC
ở áp suất thường).
Căn cứ vào giá trị tỷ trọng đo được của hai phân đoạn và đối chiếu vào các
giới hạn quy định cho từng loại dầu trong bảng dưới đây, mà xếp dầu thuộc vào họ
nào.

Phân loại theo họ HC dựa vào tỷ trọng và nhiệt độ sôi
Nelson-Watson và Hurrphy, khi nghiên cứu mối quan hệ về tỷ trọng và
nhiệt độ sôi của từng họ hydrocacbon riêng biệt, nhận thấy chúng đều tuân
theo một quy luật nhất định và từng họ hydrocacbon đều có một giá trị rất đặc
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

11

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

trưng. Mối quan hệ giữa tỷ trọng, nhiệt độ và hệ số đặc trưng đó được biểu
diển qua hệ thức sau:
Trong đó:
K : hệ số đặc trưng cho từng họ hydrocacbon, cụ thể như sau:

K=13: đặc trưng cho họ hydrocacbon parafin
- K=11: đặc trưng cho họ hydrocacbon naphten
- K=10: đặc trưng cho họ hydrocacbon thơm
- T: nhiệt độ sơi của hydrocacbon, tính bằng độ Renkin( oR)
(chuyển đổi sang oC: oR= 1,8(oC) + 491,4)
- d: tỷ trọng của hydrocacbon đo ở 15,6oC so với nước cũng ở
nhiệt độ đó (d15,615,6).
Đối với dầu mỏ, hệ số K nằm trong những giới hạn sau:
-K

13

- 12,15

-K

12,1 - 11,15

dầu thuộc họ parafinic
dầu thuộc họ trung gian

-K
11,45- 10,5
dầu thuộc họ naphtenic.
Cần chú ý là ở họ parafin, trị số K càng cao dầu càng mang đặc tính parafinic rõ
rệt, khi tri số K giảm dần dầu mỏ mang đặc tính parafinic yếu hơn, do tính chất của
dầu trung gian ảnh hưởng. Ngược lại, đối với dầu naphtenic, khi hệ số K càng gần
đến 10 dầu càng mang đặc tính trung gian với aromatic, và khi hệ số K gần đến 11
sẽ mang đặc tính naphtenic rõ rệt. Khi hệ số K càng lớn, dầu càng mang đặc tính
hỗn hợp với dầu trung gian giữa parafinic và naphtenic.

Phân loại dầu mỏ theo họ HC kết hợp với các hợp chất khơng thuộc họ HC
Với lối phân loại này, địi hỏi phải xác định tỷ số hydrocacbon các loại, trong
toàn bộ dầu mỏ nói chung chứ khơng phải trong phân đoạn, sản phẩm chưng cất.
Khi đã biết được tỷ lệ hydrocacbon các loại dầu mỏ, và biết được sự phân bố các
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

12

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

thành phần khác không thuộc loại hydrocacbon (lưu huỳnh, asphalten) cũng như tỷ
trọng của dầu mỏ, có thể dễ dàng phân loại chúng vào những ơ đã chứa sẳn.
Câu 8: Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo bản chất vật lý?
Trả lời:
Để phân loại theo tỷ trọng, thường có thể chia dầu làm nhiều cấp nặng nhẹ
khác nhau. Chẳng hạn, có thể chia dầu làm 3 cấp sau:

d15 15 < 0,828

-Dầu nhẹ, khi :

15

0,828 < d

-Dầu nặng trung bình, khi:

-Dầu nặng, khi:
Cũng có thể chia dầu làm 4 cấp như sau:
-Dầu nhẹ, khi : d

20

4

15

< 0,884

d15 15 > 0,884

< 0,830

-Dầu trung bình, khi

d20 4 = 0,831-0,860

-Dầu nặng, khi

d20 4 = 0,861-0,920

d20 4 > 0,920.
-Dầu rất nặng, khi
Thậm chí, người ta cũng cịn có thể chia dầu làm 5 cấp:

d20 4 < 0,830
-Dầu nhẹ, khi
20
- Dầu nhe vừạ, khi : d 4 = 0,831-0,850
-Dầu hơi nặngû, khi : d

20

4

= 0,851-0,865

20

d 4 = 0,866-0,905
-Dầu nặng, khi :
20
-Dầu rất nặng, khi : d 4 > 0,905

Ngồi ram trên thị trường dầu thế giới cịn sử dụng độ OAPI thay cho tỷ trọng và
O

API được tính như sau:

Dầu thơ thường có OAPI từ 40 (d = 0,825) đến 10 ()
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

13

SVTH: Thái Quốc Huy

Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Câu 9: Khí dầu mỏ là gì? Phân biệt “khí thiên nhiên”, “khí đồng hành” “khi ngưng
tụ”?
Trả lời:
Khí dầu mỏ là khí thu được khi khai thác dầu mỏ gồm 2 thành phần : phần
hidrocacbon và phần phi hidrocacbon.
Trong dầu mỏ (và khí) đều có một điểm chung là thành phần các hợp chất
hydrocacbon (tức là chỉ có C và H trong phân tử) bao giờ cũng chiếm phần chủ
yếu, nhiều nhất cũng có thể đến 97-98%, ít nhất cũng trên 50%.
Các hợp chất khác như các hợp chất của lưu huỳnh, nitơ, oxy, các hợp chất cơ
kim, các chất nhựa và asphalten.
Ngoài C và H cịn có S, O, N, một số kim loại như V, Ni, Fe, Cu, Ca, Na,
As.v..v.. và trong khí có cả He, Ar, Ne, N2, Kr, Xe, H2, v..v..
Khí thiên nhiên
Khí đồng hành
Khí ngưng tụ
Các khí chứa trong các Các khí nằm lẫn trong (Condersat) là trạng thái
mỏ khí riêng biệt.

dầu mỏ, được hình thành trung gian giữa dầu mỏ
cùng với dầu.

và khí (phần cuối của khí

và phần đầu của dầu).
Thành phần chủ yếu là Thành phần chủ yếu là Thành phần bao gồm các
khí Metan (CH4) từ 93 – khí nặng như propan, hydrocacbon như propan,
99%, cịn lại là các khí butan, pentan…

butan

và

một

số

khác như etan (C2H6),

hydrocacbon lỏng khác

propan (C3H8), và rất ít

như pentan, hexan, thậm

butan(C4H10).

chí hydrocabon naphten
và aromatic.

Câu 10: Phân đoạn khí là gì? Ứng dụng của phân đoạn khí?
Trả lời:
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

14

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Phân đoạn khí bao gồm cácc hydrocacbon C1 – C4, một lượng rất ít C5 – C6. Các
khí này có thể khai thác từ mỏ khí hoặc được tách ra khi khoan dầu
Ứng dụng của phân đoạn khí
Ngun liệu cho cơng nghiệp tổng hợp hóa dầu
Tổng hợp Amoniac (NH3) là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp phân đạm.
Tổng hợp metanol
Oligome hóa etylen thành nhiên liệu diezen
Khí làm nhiên liệu đốt
Hiện nay trong cơng nghiệp sử dụng các loại lị đốt với nhiều loại nhiên
liệu truyền thống khác nhau như D.O, F.O, than, điện…cho cơng đoạn gia
nhiệt như: nung, sấy, hấp…
Chuyển hóa khí thành nhiên liệu đốt là hướng sử dụng quan trọng và có
hiệu quả cao, do đó cơng nghệ hóa lỏng khí đã và đang phát triển trên phạm
vi tồn cầu.
1. Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG)
2. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)
Câu 11: Phân đoạn xăng là gì? Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến tính chất
cháy của động cơ xăng là gì?
Trả lời:
Phân đoạn xăng: bao gồm các hydrocacbon từ C5 - C10 và C11 có khoảng nhiệt

độ sôi dưới 1800C. Cả 3 loại hydrocacbon parafinic, naphtenic, aromatic đều có
mặt trong phân đoạn này.
Ngồi hydrocacbon, trong phân đoạn xăng cịn có các:
Hợp chất lưu huỳnh (RSH)
Hợp chất chứa Nitơ chủ yếu dạng pyrdin
Hợp chất chứa Oxy (rất ít) chủ yếu dạng phenol và đồng đẳng.
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

15

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Ảnh hưởng của phần nhiên liệu đến tính chất cháy của động cơ xăng:
Mỗi loại xăng khác nhau có độ chống kích nổ ( trị số octan) cũng khác nhau.
Người ta thấy rằng
Các hydrocacbon phân tử nhỏ như parafin mạch nhánh, các aromat chỉ cháy
được sau khi điểm hỏa, có nghĩa là loại này có khả năng chống kích nổ tốt.
Các n – parafin dễ dàng cháy ngay cả khi ngọn lửa chưa lan truyền tới, gây
ra sự cháy kích nổ.
Khả năng chống kích nổ của các hydrocacbon như sau :
Hydrocacbon thơm > olefin mạch nhánh > parafin nhánh > naphten có
nhánh > olefin mạch thẳng > naphten > n – paraffin
Trong xăng chứa càng nhiều hydrocacbon thơm hoặc izo-paraffin thì trị số
octan càng cao

Nâng cấp và đưa thêm các thiết bị lọc dầu để sản xuất hỗn hợp xăng có trị
số octan cao
Câu 12: Phân đoạn Kerosen là gì? Thành phần hóa học và ứng dụng của phân đoạn
Kerosen?
Trả lời:
Phân đoạn Kerosen cịn gọi là dầu lửa: có nhiệt độ sơi từ 180 đến 250 0C, bao
gồm các hydrocacbon có số cacbon từ C11 đến C16.
Thành phần hóa học
Trong phân đoạn này, hầu hết là các n - parafin, rất ít izo – parafin.
Các hydrocacbon naphtenic và thơm, cấu trúc một vòng nhiều nhánh phụ
ngồi ra cịn có mặt các hợp chất hai hoặc ba vòng, đặc biệt loại naphten và
thơm hai vịng chiếm phần lớn.
Có mặt các hợp chất hydrocacbon có cấu trúc hỗn hợp giữa vòng thơm và
vòng naphten như tetralin và đồng đẳng của chúng
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

16

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Các hợp chất chưa S, N, O tăng dần. Lưu huỳnh dạng mercaptan giảm dần,
xuất hiện lưu huỳnh dạng sunfua. Các chất Nitơ với hàm lượng nhỏ ở dạng
quinolin, pyrol, indol.
Ứng dụng

Phân đoạn kerosen sử dụng chủ yếu cho hai mục đích: làm nhiên liệu phản
lực và dầu hỏa dân dụng, trong đó nhiên liệu phản lực là ứng dụng chính.
Câu 13: Phân đoạn gas oil nhẹ là gì? Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến tính
chất cháy của động cơ diezen là gì?
Trả lời:
Phân đoạn gasoil nhẹ cịn gọi là phân đoạn dầu điêzen, có khoảng nhiệt độ sơi từ
250 đến 3500C, chứa các hydrocacbon từ C16 đến C21
Phần lớn trong phân đoạn này là các n-parafin, izo-parafin còn hydrocacbon
thơm rất ít
Hàm lượng các chất chứa S, N, O tăng nhanh. Lưu huỳnh chủ yếu ở dạng
disunfua, dị vòng. Các chất chứa oxy (ở dạng axit naphtenic) có nhiều và đạt
cực đại ở phân đoạn này. Ngồi ra cịn có các chất dạng phenol như
dimetylphenol. Trong gasoil đã xuất hiện nhựa, song cịn ít, trọng lượng phân
tử của nhựa cịn thấp (300 đến 400 đ.v.C).
Ảnh hưởng của phần nhiên liệu đến tính chất cháy của động cơ diezen:
Mỗi loại dầu diêzn khác nhau có khả năng tự bốc cháy (trị số xetan) cũng
khác nhau. Người ta thấy rằng:
Các hydrocacbon khác nhau đều có khả năng tự bốc cháy (trị số xetan) khác
nhau: mạch thẳng càng dài, trị số xetan càng cao; ngược lại, các hydrocacbon
thơm nhiều vịng, trị số xetan thấp.
Có thể sắp xếp thứ tự theo chiều giảm khả năng oxy hóa (tức là thời gian cảm
ứng) của các hydrocacbon như sau:
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

17

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu

Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

n – parafin < naphten < n – olefin < izo – naphten < izo – parafin < izo – olefin < HRCB thơm.

Phân đoạn gasoil chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ parafin bao giờ cũng có trị số
xetan rất cao. Gasoil khai thác trực tiếp từ dầu mỏ không cần quá trình biến đổi hóa
học nào vẫn thích hợp để sử dụng làm nhiên liệu diezen.
Trong nhiên liệu có nhiều thành phần khó bị oxy hóa sẽ xảy ra q trình cháy
kích nổ do có trị số xetan thấp
Để tăng trị số xetan, có thể thêm vào nhiên liệu một số phụ gia để thúc đẩy
q trình oxy hóa như: izo – propyl nitrat, n-butyl nitrat, amyl nitrat,… Với
lượng khoảng 1,5% thể tích, chất phụ gia tăng trị số xetan lên 15 đến 20 đơn vị.
Câu 14: Phân đoạn Gas oil nặng là gì? Ứng dụng của phân đoạn gas oil nặng là gì?
Vì sao?
Trả lời:
Phân đoạn Gasoil nặng với khoảng sôi từ 350 đến 500 0C, phân đoạn này
bao gồm các hydrocacbon từ C21 đến C35 hoặc có thể lên tới C40.
Ứng dụng của phân đoạn gasoil nặng là sản xuất dầu nhờn
Giảm ma sát: bôi trơn bề mặt tiếp xúc của chi tiết chuyển động. Máy móc làm
việc nhẹ nhàng, ít bị mịn, giảm cơng tiêu hao.
Làm mát: Khi ma sát, kim loại nóng lên sinh ra nhiệt, dầu chảy qua bề mặt
truyền nhiệt ra ngồi, cho máy móc làm việc tốt hơn.
Làm sạch: dầu nhờn lưu chuyển qua các bề mặt ma sát, cuốn theo các tạp chất
đưa ra cacte dầu và được lắng lọc đi
Làm kín: nhờ khả năng bám dính tạo màng, dầu nhờn có thể góp phần làm kín
các khe hở
Bảo vệ kim loại: màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại ngăn tiếp xúc với
tác nhân ăn mòn.

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

18

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Bài tiểu luận

Thành phần hóa học của gasoil nặng: do có phân tử lượng lớn, thành phần hóa
học của phân đoạn dầu nhờn rất phức tạp: Các n-parafin và izo-parafin ít, naphten
và thơm nhiều. Dạng cấu trúc hỗn hợp tăng.
Hàm lượng các hợp chất của S, N, O tăng mạnh.
Các chất nhựa, asphanten đều có mặt trong phân đoạn.
Câu 15: Cặn Gudron là gì? Ứng dụng cặn gudron là gì?
Trả lời:
Gudron là phần cịn lại sau khi đã phân tách các phân đoạn kể trên có nhiệt độ
sơi lớn hơn 5000C, gồm các hydrocacbon có số nguyên tử cacbon lớn hơn C 41, giới
hạn cuối cùng có thể lên đến C80.
Thành phần chia 3 nhóm:
Nhóm chất dầu
Hydrocacbon có phân tử lượng lớn, tập trung nhiều các hợp chất thơm
có độ ngưng tụ cao, cấu trúc hỗn hợp nhiều vòng giữa thơm và naphten.
Tỷ trọng xấp xỉ 1
Tan trong xăng, n-pentan, CS2, …không tan trong cồn.
Chiếm từ 45-60%

Nhóm chất nhựa
Dạng keo qnh: gồm chất trung tính và chất axit
Chất trung tính: có màu đen hoặc nâu, nhiệt độ hóa mềm nhỏ hơn 1000C,
tỷ trọng lớn hơn 1, dễ dàng hòa tan trong xăng, naphtalen. Chất trung tính tạo
trong nhựa có tính dẻo dai và tính dính kết. Hàm lượng của nó ảnh hưởng trực
tiếp đến tính kéo dài của nhựa, chiếm khoảng 10 đến 15% khối lượng của cặn
gudron.

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

19

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Chất axit: chất có nhóm –COOH, màu nâu sẫm, tỷ trọng lớn hơn 1, dễ hòa
tan trong cloroform và rượu etylic, chất axit tạo cho nhựa có tính hoạt động bề
mặt.
Khả năng kết dính của bitum phụ thuộc vào hàm lượng chất axit có trong
nhựa, nó chỉ chiếm khoảng 1% trong cặn dầu mỏ.
Nhóm asphanten
Nhóm asphanten là nhóm chất màu đen, cấu tạo tinh thể, tỷ trọng lớn hơn
1.
Chứa phần lớn các hợp chất dị vịng có khả năng hịa tan mạnh trong
các disunfua (CS2).

Đun ở 3000C khơng bị nóng chảy mà bị cháy thành tro.
Ứng dụng của cặn gudron: Phân đoạn gudron được sử dụng trong nhiều mục
đích khác nhau như sản xuất bitum, than cốc, nhiên liệu đốt lò. Trong các ứng dụng
trên, sản xuất bitum là ứng dụng quan trọng nhất.
Câu 16: Vai trị, mục đích, của q trình Cracking là gì? Sự khác nhau giữa
Cracking nhiệt và Cracking xúc tác là gì?
Trả lời:
Vai trị của q trình Cracking là bẻ gãy các mạch cacbon và cacbon của
hydrocacbon
Mục đích của q trình Cracking là:
Chuyển hóa phân đoạn dầu nặng thành sản phẩm nhẹ
Nâng cao chất lượng sản phẩm.
Cracking Nhiệt
Cracking Xúc tác
Điều kiện phản ứng xảy ra ở nhiệt
Do có xúc tác nên tác làm cho điều
độ và áp suất cao từ 470 - 550 oC và áp kiện
suất từ 20 – 70 at.
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

phản ứng xảy ra một cách dễ

dàng hơn, có nhiệt độ phản ứng thấp
20

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nơng nghiệp cao

Mục đích:

Bài tiểu luận

dưới 450oC .
Mục đích:

Thu hồi xăng từ phần nặng, thu một

Làm giảm năng lượng hoạt hóa,

số olefin sử dụng trong cơng nghiệp tăng tốc độ phản ứng
tổng hợp hóa dầu

Làm giảm nhiệt độ cần thiết của
phản ứng
Làm tăng tính chất chọn lọc
( hướng phản ứng theo hướng cần

thiết).
Nguyên liệu: từ phần gasoil đến cặn
Nguyên liệu:
nặng của dầu và phổ biến hay sử dụng
là cặn mazut.

Các phân đoạn kerosen của chưng cất
trực tiếp
Phân đoạn có nhiệt độ sơi 300-3500C
của q trình chưng cất chân khơng

mazut
Phân đoạn gasoil của q trình chế
biến thứ cấp khác
Phân đoạn gasoil nặng có nhiệt độ sơi

300-5500C
Sản phẩm: Sản phẩm thu được bao
Sản phẩm: chính của q trình là
gổm khí chứa nhiều olefin và xăng.

xăng, ngồi ra cịn thu thêm một số sản
phẩm phụ như khí, gasoil nặng, gasoil

nhẹ.
Cơ chế hóa học: phản ứng theo
Cơ chế hóa học: phản ứng trên bề
nguyên tắc gốc tự do

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

mặt chất xúc tác

21

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Câu 17: Vai trị, mục đích, của q trình Reforming là gì? Nêu rõ đặc trưng nguyên
liệu và sản phẩm thu của quá trình?
Trả lời:
Vai trị : Làm thơm hóa các sản phẩm của dầu mỏ, tăng trị số octan của xăng và
cung cấp ngun liệu khí hydro cho cơng nghệ làm sạch dầu.
Bản chất hóa học: chuyển hóa các n-parafin và naphten thành các hydrocacbon
thơm
Mục đích:
Sản xuất săng có trị số octan cao (khơng cần pha chì)
Sản xuất hydrocacbon thơm (benzen, toluen, xylen, gọi tắt là BTX làm
nguyên liệu tổng hợp hóa dầu).
Thu khí H2 (là nguồn thu H2 nhiều và rẻ hơn 10 đến 15 lần so với phương
pháp khác), vì H2 được ứng dụng trong nhiều quá trình làm sạch sản phẩm dầu
mỏ, chế biến dầu, trong các quá trình khác của cơng nghệ hóa học.
Đặc trưng của ngun liệu và sản phẩm:
Nguyên liệu:
Xuất xứ:
+ Xăng từ trưng cất trực tiếp
+ Xăng từ quá trinh Visbreaking, Hydrocracking
+ Phân đoạn giữa của sản phẩm FCC
Thành phần: Hỗn hợp Hydrocarbon từ C7 – C11 ( trong trường hợp nhà máy
khơng có phân sưởng isomerisation có thể sử dụng phân đoạn từ C5 – C11)
Tính chất:
Khống trưng cất: 60-180oC
Tỉ trọng: 0.7- 0.8 g/cm3

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

22

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Trọng lượng phân tử trung bình: 100-110
RON: 40-60
Thành phần nhóm: paraffin 40-60 wt%; olefil 0 wt%; naphtene 20-30 wt%;
aromaic 10-15 wt%.
Sản phẩm chính:
Xăng reformat một số tính chất:
Thành phần cất: thơng thường từ 35-190oC
Tỉ trọng: 0.76 - 0.78, chỉ số octan:

94 – 103

Thành phần hydrocarbon: chủ yếu là aromatic và parafin, naphtene chỉ chiếm
dưới 10%, olefin không đáng kể.
Sự thay đổi thành phần và tính chất của xăng reformat trong các giới hạn nêu
trên phụ thuộc vào nguyên liệu ban đầu, điều kiện cơng nghệ, chất xúc tác.
Sản phẩm phụ:
Khí hydro ( chiếm 70 – 90%) khí này một phần được sử dụng lại cho q trình
reforming, cịn phần lớn được sủ dụng cho q trình làm sạch bằng khí hydro hoặc
các q trình chuyển hóa có hydro.
Khí hóa lỏng LPG: khí này được thu lại sau khi cho sp đi qua tháp ổn định xăng,

chủ yếu là propan và butan.
Sản phẩm Hydrocacbon thơm: q trình reforming cịn cung cấp nguồn ngun
liệu BTX( benzen- toluenxylen ) cho hóa dầu.
Câu 18: Vai trị, mục đích, của q trình Izome hóa là gì? Nêu rõ đặc trưng nguyên
liệu và sản phẩm thu của quá trình?
Trả lời:
Vai trò:
Biển đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh
Nâng cao trị số octan của xăng
GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

23

SVTH: Thái Quốc Huy


Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu
Khoa Công nghệ kỹ thuật – Nông nghiệp cao

Bài tiểu luận

Phương pháp để tạo ra các cấu tử cao octan pha vào xăng nhằm nâng cao chất
lượng
Phản ứng có ý nghĩa quan trọng trong lọc hóa dầu Izome hóa n – butan thành
izo buten, là cấu tử để tổng hợp MBTE làm phụ gia tái tạo lại xăng.
Mục đích:
Izome hóa là q trình nhằm biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành
mạch nhánh.
Nâng cao trị số octan của phân đoạn pentan-hexan của xăng.
Nhận các izo-parafin riêng biệt như izopentan và izobutan từ nguyên liệu là npentan và butan tương ứng.

Biến đổi vị trí nhóm thế trong vòng benzen.
Đặc trưng của nguyên liệu và sản phẩm thu
Nguyên liệu: Izome hóa thường dùng nguyên liệu là phân đoạn C4, phân đoạn
C5 và C6 hay hỗn hợp từ C5 – C6.
Sản phẩm: isopentan 96%, trị số octan của sản phẩm là 89, năng suất xăng
98% khối lượng.
Câu 19: Vai trị, mục đích, của q trình Akyl hóa là gì? Nêu rõ đặc trưng nguyên
liệu và sản phẩm thu của q trình?
Trả lời:
Vai trị: đưa nhóm alkyt vào phân tử hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ. Đây là loại
phản ứng có giá trị thực tế cao để đưa các nhóm alkyt vào hợp chất thơm,
isiparafin, mercaptan, sunfit, amin, các hợp chất liên kết ete,… và là một giai đoạn
trung gian quan trong sản xuất các monome, các chất tẩy rửa,…
Chế biển các olefin nhẹ và izobutan thành cấu tử xăng có trị số octan cao và độ
nhạy nhỏ và cho phép chế tạo được xăng theo bất kỳ công thức pha trộn nào.

GVHD: Th.S Lê Thị Thu Dung

24

SVTH: Thái Quốc Huy