Ôn tập hóa học giữa kỳ - Hóa Đại cương | Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng

ÔN TẬP HÓA HỌC DẦU MỎ
1. Dầu mỏ là gì (0.5 đ)
Dầu mỏ là hỗn hợp các hidrocacbon gồm parafin, naphten, aromatic… ngoài ra
còn có các thành phần phi hidrocacbon không mong muốn khác như lưu huỳnh, nitơ, oxi, kim loại…
2. Những luận điểm chính của giả thuyết vô cơ về nguồn gốc dầu mỏ Có 4 luận điểm chính:
- Berthelot (năm 1886): Ông cho rằng các kim loại kiềm như natri, kali, tác dụng
với nước có chứa khí cacbonic hoặc carbonat để tạo thành Hydrocacbon
- Nhà hóa học Nga Mendeleev: cho rằng các carbua kim loại khi tác dụng với
nước hoặc các acid loãng sẽ tạo thành HC Các phản ứng
Al4C3 + 12 H2O  4 Al(OH)3 + 3 CH4 CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2 
- Hai nhà hóa học Sabatier và Senderens (1901): tiến hành quá trình hydro hóa
C2H2 với sự có mặt của xúc tác Ni Fe ở 200-300 oC và thu được các HC có
thành phần giống dầu mỏ
- Thông qua PƯ Fischer – Trospch người ta cũng có thể thu được hỗn hơpk HC
có số nguyên tử cacbon từ C1-C60 thậm chí C100, tồn tại ở cả 3 pha khí lỏng và rắn
3. Những tồn tại của giả thuyết vô cơ về nguồn gốc dầu khí Có 6 tồn tại chính
- Về phương diện địa chất:
+ Dầu mỏ chỉ thường thấy ở đá trầm tích
+ Dầu mỏ luôn đi cùng với nước mặn có chứa Brom, Iot và nước này có nguồn gốc từ nước biển
 Sự tạo thành các lớp trầm tích và dầu mỏ có liên quan chặt chẽ với nhau,
thuyết vô cơ không thỏa mãn
- Về phương diện hóa học
+ Không giải thích được sự có mặt của N2, O2, S
+ Trong dầu mỏ có chứa rất nhiều chất porphyrin, có họ với clorophin trong
thực vật và hemie trong động vật
+ Dầu mỏ và asphaltene làm quay mặt phẳng phân cực ánh sáng, đây là hoạt
tính quang học đặc biệt cho các chất hữu cơ trong động vật
+ Quá trình tạo C2H2 và CH4 đòi hỏi nhiệt độ cao (nhiệt độ mỏ ở 150-200 oC)
 Thuyết vô cơ không thỏa mãn và nhường chỗ cho thuyết hữu cơ
4. Vật chất ban đầu của dầu khí theo giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ
- Xác chết của động thực vật dưới biển, trên cạn (các hợp chất lipid) qua quá
trình biến đổi lâu dài dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau
5. Những giai đoạn chính của quá trình hình thành dầu khí theo giả thuyết về nguồn gốc hữu cơ Có 4 giai đoạn chính
- Tích đọng các vật liệu hữu cơ ban đầu
- Biến đổi các chất hữu cơ ban đầu thành dầu khí
- Sự di chuyển của dầu - khí đến các nơi mới: bồn chứa, bẫy
- Biến đổi tiếp tục trong bồn chứa tự nhiên
6. Những quá trình biến đổi chính từ vật liệu hữu cơ thành dầu khí
Quá trình biến đổi xảy ra theo 2 xu hướng
- Cắt mạch: hợp chất ban đầu có cấu trúc phức tạp, mạch phân tử dài, số nguyên
tử C lớn, nhiều nhánh phụ xung quanh biến đổi thành các hợp chất có phân tử
nhỏ hơn, cấu trúc nhỏ hơn
- Ngưng tụ: hợp chất đơn giản kết hợp với nhau tạo hợp chất đa vòng thơm
7. Những điểm đạt được của giả thuyết hữu cơ về nguồn gốc dầu khí 4 điểm như sau:
- Giải thích được sự có mặt của các hợp chất phức tạp với O2, N2, S
- Tìm thấy được nhiều hợp chất đặc trưng trong động thực vật có mặt trong dầu mỏ
- Làm sáng tỏ hoạt tính quang học của dầu mỏ
- Phù hợp với các điều kiện địa chất: dầu mỏ được tìm thấy ở các lớp trầm tích
8. Giải thích tại sao khí dầu mỏ có tuổi càng cao thì trọng lượng phân tử càng nhỏ
Thời gian càng dài, mức độ lún chìm càng sâu, càng có xu hướng tạo nến các phân
tử bé hơn, những nhánh bị đứt gãy tạo nên các parafin mạch ngắn, cho đến khí.
Càng lún chìm xuống sâu thành phần hoá học của dầu sẽ thay đổi theo chiều
hướng tăng dần các hợp chất parafin với trọng lượng phân tử bé và ít cấu trúc
nhánh nên dầu sẽ nhẹ dần.
9. Trình bày thành phần nguyên tố của dầu mỏ
Về thành phần nguyên tố của dầu mỏ và khí, ngoài C và H cào 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.. C:83-87%, H: 11-14% S: lên đến 6% O2: lên đến 2% N1: lên đến 1% V: 40-300 ppm Ni: 50-350 ppm Fe: 3-120 ppm Zn: 3-35 ppm
10. Trình bày thành phần hóa học của dầu mỏ
- Các hợp chất hydrocacbon (HC), là hợp chất mà trong thành phần của nó chỉ
chứa hai nguyên tố là cacbon và hydro: + Các hợp chất parafin
+ Các hợp chất vòng no hay các hợp chất naphten
+ Các hydrocacbon thơm hay aromatic.
- Các hợp chất phi HC, là các hợp chất mà trong thành phần của nó ngoài
cacbon, hydro thì chúng còn chứa thêm các nguyên tố khác như nitơ, lưu huỳnh, oxy . . .
11. Trình bày các hợp chất parafin có mặt trong dầu mỏ và xu hướng tồn tại của chúng trong dầu mỏ
Parafin mạch thẳng không nhánh (gọi là n-parafin) và parafin có nhánh (gọi là iso- parafin).
Tuổi càng cao, độ sâu lún chìm càng lớn, thì hàm lượng n-parafin trong phần nhẹ của dầu mỏ càng nhiều
Xu hướng: nhiệt độ sôi cao hàm lượng càng thấp 
12. Trình bày các hợp chất naphten có mặt trong dầu mỏ
Naphten là các hợp chất vòng no, đây là một trong số các hydrocacbon phổ biến
và quan trọng của dầu mỏ. Hàm lượng của chúng trong dầu mỏ có thể thay đổi từ 30-60% trọng lượng.
Naphten của dầu mỏ thường gặp dưới 3 dạng chính : loại vòng 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 không đáng kể.
Xu hướng: nhiệt độ sôi cao hc lai hợp 
13. Trình bày các hợp chất aromatic có mặt trong dầu mỏ và xu hướng tồn tại
của chúng trong dầu mỏ
Các hydrocacbon thơm là hợp chất hydrocacbon mà trong phân tử của chngs có
chứa ít nhất một nhân thơm. Trong dầu mỏ có chứa cả loại một hoặc nhiều vòng.
Loại hydrocacbon thơm 2 vòng có cấu trúc ngưng tụ như naphtalen và đồng đẳng
hoặc cấu trúc cầu nối như như diphenyl nói chung đều có trong dầu mỏ
Xu hướng: nhiệt độ sôi càng cao thì hàm lượng càng nhiều
14. Trình bày các hợp chất lưu huỳnh có mặt trong dầu mỏ và xu hướng tồn tại
của chúng trong dầu mỏ Các hợp chất: - Mercaptan R-S-H - Sunfua R-S-R’ - Đisunfua R-S-S-R’ - Thiophen
- Lưu huỳnh tự do: S, H2S.
Xu hướng: Nhiệt độ sôi càng cao thì cấu trúc phân tử càng lớn, hàm lượng lưu huỳnh
trong dầu mỏ càng cao. Cụ thể: khi nhiệt độ sôi cao, oxi hóa hydrosulfua thành mercaptan
 sunfua  disunfua  các hợp chất dị vòng
15. Trình bày các hợp chất nitơ có mặt trong dầu mỏ và xu hướng tồn tại của chúng trong dầu mỏ
Chia thành 2 nhóm chính:
- Hợp chất mang tính bazơ - Hợp chất trung tính
Xu hướng: nhiệt độ sôi càng cao, hàm lượng nitơ trong dầu càng nhiều
Ở phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp và trung bình của dầu mỏ thì thường gặp các hợp chất
chứa nitơ dạng pyridin, quinolin, còn ở những phân đoạn có nhiệt độ sôi cao của dầu mỏ,
thì các hợp chất chứa nitơ dạng cacbazol và pyrol là chủ yếu
16. Trình bày các hợp chất oxi có mặt trong dầu mỏ và xu hướng tồn tại của chúng trong dầu mỏ
- Tồn tại dưới dạng phenol và các đồng đẳng của nó, ceton, ester, lacton, và đặc biệt là dạng acid
- Dạng acid chủ yếu là acid 1 chức, phần gốc thường có cấu tạo mạch vòng nên
được gọi là acid naphtenic
Xu hướng: nhiệt độ sôi càng cao, hàm lượng OXI trong dầu càng nhiều
17. Trình bày các hợp chất của nhựa (resin) có mặt trong dầu mỏ
Cấu trúc phân tử của nó ngoài C và H còn có đồng thời các nguyên tố khác như :
S, O, N… Các chất nhựa, nếu tách ra khỏi dầu mỏ chúng sẽ là những chất lỏng đặc quánh
18. Giải thích tại sao nhựa được xem là chất ổn định của asphalten trong dầu mỏ
Nhựa sẽ giữ asphalten tồn tại ở từng hạt nhỏ tránh hiện tượng sa lắng chất ổn  định asphalten
19. Trình bày các hợp chất của asphalten có mặt trong dầu mỏ
Là hợp chất trung tính, không tan trong ete dầu hỏa, hòa tan trong aromatic, disunfua, pyridin
Khi tách riêng chúng tồn tại ở trạng thái rắn, màu đen
Không có trong phần cất nhẹ mà thường thấy ở cặn của quá trình crackinh, sản
phẩm asphalt dầu mỏ và asphalt thiên nhiên
20. Kim loại trong dầu mỏ được tìm thấy dưới những dạng chính nào Từ hai nguồn chính
- Tồn tại dưới dạng hợp chất cơ kim (có sẵn trong dầu mỏ): các phức của Fe, Cu, Ni, V, Na, K, Mg, As…
- Trong nước lẫn trong dầu mỏ
21. Giải thích sự ăn mòn gây ra do muối khoáng trong dầu mỏ
Các muối MgCl2, CaCl2: MgCl2 bị thủy phân ngay ở nhiệt độ thường, tạo ra HCl
gây ăn mòn rất mạnh hệ đường ống và thiết bị công nghệ, khi ở nhiệt độ hơi cao
thì sự thủy phân càng mãnh liệt: MgCl2 + H2O MgOHCl + HCl 
22. Nêu những tác hại của muối (tan trong nước) có mặt trong dầu mỏ Tương tự 21: Gây ăn mòn thiết bị
23. Đặc điểm chính của khí thiên nhiên, KĐH: Bỏ
24. Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo tỷ trọng 3 loại: - Dầu nhẹ - Dầu nặng trung bình - Dầu nặng
25. Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo thành phần hóa học
Có nhiều cách phân loại:
3 họ dầu mỏ chính: - Họ parafinic - Họ naphtenic - Họ Aromatic 6 họ dầu trung gian: - Họ naphteno-parafinic - Họ parafino-naphtenic - Họ aromato-naphtenic - Họ naphteno-aromatic - Họ aromato-parafinic - Họ parafino-aromatic 6 họ dầu hỗn hợp
- Họ parafino-aromato-naphtenic
- Họ aromato-parafino-naphtenic
- Họ naphteno-parafino-aromatic
- Họ parafino-naphteno-aaarrmatic
- Họ naphteno- aromato-parafinic
- Họ aromato-naphteno-parafinic
26. Trình bày cách phân loại dầu mỏ theo hàm lượng lưu huỳnh C1 Dầu ít lưu huỳnh Dầu lưu huỳnh trung bình Dầu lưu huỳnh Dầu nhiều lưu huỳnh C2: <0.5 Sweet 0.5 – 0.8 Semi-sweet >0.8 Sour
27. Trình bày hệ số đặc trưng Kw và ý nghĩa của nó
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 trưng
28. Trình bày mối quan hệ giữa độ biến chất với tỷ trọng hàm lượng lưu huỳnh của dầu mỏ
Độ biến chất càng cao tỷ trọng lưu huỳnh càng nhỏ
29. Nhiệm vụ chính của nhà máy lọc dầu 3 nhiệm vụ chính Lọc tách Chuyển hóa, làm sạch Phối trộn
30. Nêu tên các phân đoạn dầu mỏ thu được từ tháp chưng cất dầu mỏ (CDU và VDU) Khí Phân đoạn Naphtha Phân đoạn Kerosene Phân đoạn Gasoil Phân đoạn VGO Phân đoạn Cặn gudron
31. Trình bày khoảng nhiệt độ sôi và số nguyên tử cacbon chủ yếu trong các
phân đoạn dầu mỏ thu được từ tháp chưng cất khí quyển
Phân đoạn xăng, với khoảng nhiệt độ sôi dưới 180o C
Phân đoạn Kerosen, với khoảng nhiệt độ sôi từ : 180-250o C
Phân đoạn Gas-oil, với khoảng nhiệt độ sôi từ : 250-350o C
Phân đoạn dầu nhờn (hay còn gọi phân đoạn Gasoil nặng), với khoảng nhiệt độ sôi từ 350-500o C
Phân đoạn cặn (Gudron), với khoảng nhiệt độ sôi > 500o C.
32. Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn xăng
33. Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn kerosene và Gasoil
34. Trình bày thành phần hóa học của phân đoạn dầu nhờn
35. Trình bày cách tách phân loại các nhóm chất trong cặn gudron (cặn chưng cất chân không)
36. Nêu tên các sản phẩm chính thu nhận được trong phân đoạn naphtha
37. Nêu tên các sản phẩm chính thu nhận được trong phân đoạn kerosene
38. Nêu tên các sản phẩm chính thu nhận được trong phân đoạn gasoil GO
39. Nêu tên các sản phẩm chính thu nhận được trong phân đoạn gasoil chân không VGO
40. Nêu tên các sản phẩm chính thu nhận được trong phân đoạn cặn gudron (cặn CCCK)