Bài 37. Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

Dầu mỏ
Khí dầu mỏ
Than mỏ
Khí thiên nhiên
Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên
A. Dầu mỏ.
I. Trạng thái thiên nhiên, tính chất vật lý, thành phần hoá học.
- Dầu mỏ là hỗn hợp lỏng, sánh, màu sẫm mùi đặc trưng
Lớp khí
Lớp dầu
Lớp nước mặn
Sơ đồ cấu tạo mỏ dầu
- Nhẹ hơn nước, không tan trong nước.
1.Trạng thái thiên nhiên, tính chất vật lý.
1. Iran 4. Arập Saudi 7. Libia 10. Nigiêria
2. Irac 5. Arập 8. Venezuela 11. Ecuador
3. Kuwait 6. Qatar 9. Angiêria 12. Gabon
13.Inđônesia
Ở Việt Nam
Dầu mỏ ở nước ta chủ yếu tập trung ở thềm lục địa phía nam
2.Thành phần hoá học của dầu mỏ
Em hãy cho biết dầu mỏ bao gồm những hợp chất nào?
- Dầu mỏ
Hiđrocacbon: ankan, xicloankan, aren (chủ yếu)
Chất hữu cơ chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh (lượng nhỏ)
- Thành phần nguyên tố thường: 83-87%C; 0,01-7%S
11-14%H; 0,01-7% O
0,01-2%N
Ngoài ra còn lượng rất nhỏ kim loại nặng
Chất vô cơ (rất ít)
II. Chưng cất dầu mỏ
- Chưng cất dầu mỏ dùng phương pháp chưng cất phân đoạn  tách các chất có tos khác nhau không nhiều.
Dầu mỏ (dầu thô)
Chưng cất ở p thường
* Chưng cất phân đoạn dầu mỏ
Phân đoạn dầu nhẹ
(C1-C10)
170-400oC
Phân đoạn dầu trung (C10-C30)
>400oC
Phân đoạn dầu nặng (C>30)
<180oC
- Các phân đoạn chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường
- Đối với phân đoạn tos<180oc: dùng phương pháp chưng cất phân đoạn ở áp suất cao.
C1-C10
(Phân đoạn khí + xăng tos<180oC)
C1-C2, C3-C4
(khí)
C5-C6
(Ete dầu hoả)
C6-C10
(chủ yếu ankan không nhánh)
Làm nhiên liệu khí và khí hoá lỏng
Dung môi, nguyên liệu cho nhà máy hoá chất
Chế hoá dầu mỏ bằng phương pháp riforminh Þ tăng chất lượng của xăng
- Đối với phân đoạn có tos>400oC (chiếm 40% lượng dầu thô): Dùng phương pháp chưng cất phân đoạn ở áp suất thấp
C>30
(cặn marut)
Phân đoạn linh động
Dầu nhờn
Vazơlin, parafin
Làm nhiên liệu crăckinh
Bôi trơn máy
Dùng trong y học, nến
Atphan
(cặn đen)
Rải đường
III. Chế biến dầu mỏ bằng phương pháp hoá học (chế hoá dầu mỏ).
Vì sao phải chế hoá dầu mỏ?
1. Mục đích
Rifominh
Crăckinh
* Có hai phương pháp chủ yếu chế hoá dầu mỏ
● Chỉ số octan của hiđrocacbon giảm theo thứ tự sau:
Aren>anken có nhánh>ankan nhánh>xicloankan nhánh>anken không nhánh>xicloankan không nhánh>ankan không nhánh.
- Đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho công nghiệp hoá chất.
- Đáp ứng nhu cầu số lượng, chất lượng xăng làm nhiên liệu (đo bằng chỉ số octan).
* Chỉ số octan (Isooctan: 2,2,4- Trimetyl pentan là chất có khả năng chống kích nổ rất tốt, có chỉ số octan=100).
● Chỉ số octan tương đương với % V của Isooctan có trong xăng.
2. Các phương pháp
a. Rifominh
CH3[CH2]5CH3
Heptan
xt
to
(CH3)2CHCH2CH(CH3)2
CH3
xt
to
+ 3H2 (Xicloankan Þ aren)
xt
to
CH3[CH2 ]5CH3
CH3
Rifominh là gì?
+ H2
+ H2
(Chuyển ankan mạch thẳng Þ ankan nhánh + xicloankan)
(Chuyển ankan mạch thẳng Þ aren)
Ví dụ:
C7-C8
C6-C7
C8
Rifominh 500oC
Bezen C6H6, CH3C6H5
Xilen (CH3)2C6H4
Stiren CH2=CHC6H5
- Rifominh là quá trình dùng xúc tác và to làm biến đổi cấu trúc của hiđrocacbon (từ không nhánh Þ phân nhánh, từ không thơm Þ thơm).
Xăng: C5-C11 tăng chỉ số Octan
Xt: Pt hoặc
Ni/ Al2O3
* Mục đích: làm tăng chất lượng cho xăng (tăng chỉ số octan)
- Crăckinh là quá trình bẻ gãy phân tử hiđrocacbon mạch dài thành hiđrocacbon mạch ngắn hơn dưới tác dụng của nhiệt (crăckinh nhiệt) hoặc của nhiệt và xúc tác (crăckinh xúc tác).
a. Crăckinh nhiệt:
Chuyển hiđrocacbon mạch dài
700 – 900oC
Eten, Propen, Buten, Penten
Sản xuất polime
CH4 + CH2=CH2+ CH3CH=CH2
15% 40% 20%
C2H6 + C3H8 +C4H8 + C4H10 +C5H10 + C5H12 + C6H12 + H2
CH3[CH2]4CH3
700 – 900oC
Crăckinh nhiệt
Chủ yếu
2. Crăckinh
- Mục đích:
b. Crăckinh xúc tác:
- Mục đích: Chuyển hiđrocacbon mạch dài thành hiđrocacbon mạch nhánh, vòng  tăng chất lượng xăng.
Khí crăckinh C1 – C4
Xăng: C5 – C11 (ankan nhánh, xicloankan + aren) -> chỉ số octan cao
Kerosen: C10 – C16
Điezen: C16 – C21
C21 – C35
(SiO2 + Al2O3 + HF)
400 – 450oC
Crăckinh xúc tác
Em hãy điền vào bảng so sánh crăckinh nhiệt và crăckinh xúc tác sau:
Tạo anken, làm monome để sản xuất polime
Chuyển hiđrocacbon mạch dài thành hiđrocacbon mạch ngắn  xăng nhiên liệu.

Nhiệt độ cao
(700-900oC)

Anken
Ankan dùng làm nhiên liệu cho crăckinh

Có xúc tác (SiO2 + Al2O3 + HF
tos thấp hơn (400-450oC)
Xăng có chỉ số octan cao  nhiên liệu cho động cơ
Khí, dầu điêzen
Em hãy tóm tắt các công đoạn chính của quá trình sản xuất dầu mỏ trong công nghiệp?
Dầu mỏ (dầu thô)
Phân đoạn khí và xăng
C1-C10
Phân đoạn dầu hoả
C10-C16
Phân đoạn dầu điêzen C16-C21
Phân đoạn dầu nhờn C21-C30
Cặn marut
C>30
C1-C2
C3-C4
C5-C6
C6-C10
Nhiên liệu phản lực, thắp sáng,…
Nhiên liệu cho động cơ điêzen
Sản xuất dầu nhờn
Nhiên liệu khí hoá lỏng  gas
Ete dầu hoả, dung môi cho nhà máy hoá chất
Xăng cho môtô, taxi…
Phân đoạn linh động
Dầu nhờn
Vazơlin, Parafin
Atphan
Anken
Ankan nhánh, xicloankan, aren
Polime
Tăng chất lượng xăng
<180oC
170-270oC
250-350oC
350-400oC
>400oC
Chưng cất p thường
Tách tạp chất S
Tách tạp chất S
Rifominh
Bôi trơn máy
Rải đường
Y học, nến
Chưng cất p cao
Chưng cất p thấp
Crăckinh
Sơ đồ chưng cất, chế hóa và ứng dụng của dầu mỏ
Chưng cất dưới áp suất thấp
Crackinh
Rifominh
Chưng cất dưới áp suất cao
Dầu nhờn
Dầu diezen
Tách tạp chất chứa lưu hùynh
Dầu hỏa
Xăng
Khí
Nhiên liệu khí
Khí hóa lỏng
80°C
180°C
220°C
260°C
300°C
340°C
380°C
Nhựa đường (Atphan)
Chưng cất dưới
áp suất thường
Kết luận:
Chế biến dầu mỏ bao gồm chưng cất dầu mỏ và chế biến bằng phương pháp hoá học thành các sản phẩm có nhiều ứng dụng khác nhau.
B. Khí mỏ dầu và khí thiên nhiên
- Khí thiên nhiên: Chứa trong các mỏ khí riêng biệt.
- Khí mỏ dầu (khí đồng hành) có trong mỏ dầu.
* Thành phần khí mỏ dầu và khí thiên nhiên
* Chế biến, ứng dụng.
Khí mỏ dầu
Khí thiên nhiên
C3H8, C4H10: Khí hoá lỏng (gas) -> nhiên liệu cho công nghiệp, đời sống
CH4: Dùng cho nhà máy điện, sứ, đạm, sản xuất ancol metylic,…
C2H6: điều chế etilen -> nhựa PE
Chế biến khí
Loại bỏ H2S
Nén và làm lạnh
C. Than mỏ (than gầy, than béo, than bùn,...).
Than béo (than mỡ)
Than cốc
Dùng cho luyện kim
Khí lò cốc
(65% H2, 35% CH4,…)
Lớp nhựa
(nhựa than đá)
Lớp H2O + NH3
Nguyên liệu tổng hợp hữu cơ
Sản xuất phân đạm
Chưng cất phân đoạn
Khí lò cốc 1000oC
Làm lạnh
Dầu nhẹ
(Benzen, toluen…)
Dầu trung
(Naphtalen, phenol,…)
Dầu nặng
(crezol, xilenol,…)
Hắc ín
(dùng để rải đường)
Bài 1: Hãy chọn câu đúng trong các câu sau:
A. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ lọc bỏ các tạp chất có trong dầu mỏ.
B. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ sản xuất xăng dầu.
C. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chế biến dầu mỏ thành các sản phẩm khác nhau.
D. Sản phẩm của nhà máy “lọc dầu” đều là các chất lỏng.
Bài 2: Hãy chọn nguyên liệu (phân đoạn nào, tos) và phương pháp (chưng cất, crăckinh nhiệt, crăckinh xúc tác, rifominh) thích hợp cho mục đích ghi trong bảng sau:
Dầu mỏ, phân đoạn xăng (<180oC)
Dầu mỏ, phân đoạn dầu hoả (tos <170-270oC)
Dầu mỏ, phân đoạn dầu điêzen (250-350oC)
Dầu mỏ, phân đoạn khí và xăng
Dầu mỏ, than đá, phân đoạn tos(80-170oC)
Chưng cất áp suất cao, rifominh, crăckinh xúc tác
Chưng cất, tách tạp chất S.
Chưng cất, tách tạp chất S.
Chưng cất p cao, crăckinh nhiệt.
Chưng cất dầu mỏ, than đá, rifominh.