Bài 37: Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

I. Dầu mỏ

Dầu mỏ nằm trong các túi dầu trong lòng đất. Túi dầu là các lớp nham thạch có nhiều lỗ xốp chứa dầu được bao quanh bởi một lớp khoáng sét không thấm nước và khí.

Túi dầu gồm ba lớp:

+ Trên cùng là lớp khí được gọi là khí mỏ dầu.

+ Giữa là lớp dầu.

+ Dưới cùng là lớp nước và cặn.

                                                                                            Sơ đồ cấu tạo mỏ dầu

1. Thành phần

Dầu mỏ là chất lỏng sánh, màu nâu đen, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước. Nó là hỗn hợp của rất nhiều hidrocacbon khác nhau. Mỏ dầu ở mỗi nơi có hàm lượng các chất khác nhau nhưng về cơ bản đều gồm các nhóm chất sau:

+ Nhóm ankan từ \(C_1-C_{50}\).

+ Nhóm xicloankan gồm chủ yếu xiclohexan, xiclopentan và các đồng đẳng của chúng.

+ Nhóm hidrocacbon thơm gồm benzen, toluen, xilen, naphtalen và các đồng đẳng của chúng.

Ngoài thành phần chính là hidrocacbon, trong dầu mỏ còn có một lượng nhỏ các hợp chất hữu cơ chứa oxi, nito, lưu huỳnh và một lượng nhỏ chất vô cơ dạng hòa tan.

2. Khai thác

Muốn khai thác dầu mỏ, người ta khoan những lỗ khoan gọi là giếng dầu.

Khi khai thác trúng dầu lỏng, dầu tự phun lên do áp suất cao của khí dầu mỏ.

Khi lượng dầu giảm thì áp suất khí cũng giảm, người ta phải dùng bơm hút dầu lên hoặc bơm nước xuống để đẩy dầu lên.

3. Chưng cất

Trong công nghiệp, dầu mỏ được chưng cất ở áp suất thường trong những tháp cất liên tục (chưng cất phân đoạn). Quá trình này tách được những phân đoạn dầu mỏ có nhiệt độ sôi khác nhau. Các phân đoạn đó được đưa đi sử dụng hoặc chế biến tiếp.

                                                                                                  Sơ đồ chưng cất dầu mỏ

4. Chế biến hóa học

Để đáp ứng như cầu về số lượng, chất lượng xăng làm nhiên liệu, đáp ứng như cầu về nguyên liệu cho công nghiệp hóa chất.

Biện pháp chủ yếu dùng để chế biến dầu mỏ là crăckinh và rifominh.

a. Crăckinh

Crăckinh là quá trình "bẻ gãy" phân tử hidrocacbon mạch dài để tạo thành các phân tử hidro mạch ngắn hơn nhờ tác dụng của nhiệt hoặc của xúc tác và nhiệt.

Ví dụ:

\(C_8H_8\)  \(\underrightarrow{\text{crăckinh}}\)  \(C_4H_8+C_4H_{10}\)  \(\underrightarrow{\text{crăckinh}}\)  \(\left[{}\begin{matrix}C_2H_6+C_2H_4\\CH_4+C_3H_6\end{matrix}\right.\)

b. Rifominh

Rifominh là quá trình dùng xúc tác và nhiệt làm biến đổi cấu trúc của phân tử hidrocacbn từ mạch cacbon không nhánh thành phân nhánh (đồng phân hóa), từ không thơm thành thơm.

Ví dụ:

5. Ứng dụng

Sản xuất các loại nhiên liệu cho các động cơ, các nhà máy.

Làm nguyên liệu cho các quá trình sản xuất hóa học.

II. Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu

1. Thành phần

Khí thiên nhiên có nhiều trong các mỏ khí.

Thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên là metan (95% về thể tích), phần còn lại là các đồng đẳng của metan và một số chất khí vô cơ.

Khí thiên nhiên ở các mỏ phía Tây Nam nước ta có thành phần % về thể tích các chất như sau:

Khí mỏ dầu có nhiều trong các mỏ dầu.

Thành phần chủ yếu của khí mỏ dầu gần giống như khí thiên nhiên nhưng hàm lượng metan thấp hơn (chỉ chiếm 50-70%).

Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu ở Việt Nam có chất lượng tốt do có chứa rất ít hợp chất có lưu huỳnh.

2. Ứng dụng

Khí thiên nhiên và khí mỏ dầu được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, ngoài ra còn là nguồn nguyên liệu và nhiên liệu quan trọng.

III. Than mỏ

Than mỏ là phần còn lại của cây cỏ cổ đại đã bị biến hóa.

Có 3 loại than chính: than gầy, than mỡ và than nâu, trong đó than mỡ được dùng để chế than cốc và cung cấp một lượng nhỏ hidrocacbon.

Khí lò cốc là hỗn hợp các chất dễ cháy.

Nhựa than đá là chất lỏng thu đươc khi chưng cất than đá, có chứa nhiều hidrocacbon thơm và phenol.

Các hợp chất than thu được từ chưng cất than làm nguồn bổ sung nguyên liệu cho công nghiệp.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!