Giáo án điện tử chuyên đề Hoá học 11 cánh diều Bài 8: Chế biến dầu mỏ

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI

BÀI HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

Phải dùng nhiều phương pháp lí hóa khác nhau để chế biến dầu mỏ.

• Chế biến dầu mỏ xảy ra bao nhiêu giai đoạn, thu được các sản phẩm nào?
• Làm thế nào để nâng cao chất lượng sản phẩm của dầu mỏ?
• Nhà máy hóa – lọc dầu ở Việt Nam dùng công nghệ nào, xử lí ra sao?

BÀI 8:

CHẾ BIẾN DẦU MỎ

NỘI DUNG BÀI HỌC

1

2

3

Các giai đoạn chế biến dầu mỏ

Các sản phẩm của dầu mỏ

Chỉ số octane

I. CÁC GIAI ĐOẠN CHẾ BIẾN DẦU MỎ

a) Tìm hiểu các giai đoạn chế biến dầu mỏ

4 giai đoạn

Tiền xửa lí

Chưng cất

Cracking (cracking nhiệt, cracking xúc tác)

Cracking (cracking nhireformingệt, cracking xúc tác)

Hãy nêu tên các giai đoạn chế biến dầu mỏ

THẢO LUẬN NHÓM

1. Thành phần nước, muối và các tạp chất lẫn trong dầu phải được loại ra trong quá trình chế biến dầu mỏ bằng cách cho nước vào dầu thô hoặc thêm hóa chất giúp quá trình phân tách lớp thuận lợi. Mục đích của việc thêm nước và phương pháp đã được áp dụng để tách nước và dầu ra khỏi nhau là gì?

TRẢ LỜI

• Vì dầu nhẹ hơn và không tan trong nước nên nổi lên trên thành lớp giúp quá trình phân tách thuận lợi. Ngoài ra muối và các tạp chất lẫn trong dầu tan được trong nước, nên việc thêm nước vào dầu thô để hòa tan muối.
• Các thành phần nước, muối và các tạp chất lẫn trong dầu phải được loại ra trong quá trình chế biến dầu mỏ để tránh sự tạo cặn, sự ăn mòn thiết bị, sự đầu độc làm mất hoạt tính xúc tác trong quá trình chế biến dầu mỏ

2. Tại sao có thể tách các thành phần của dầu mỏ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn?

• Dầu mỏ thô là hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm hydrocarbon khác nhau thuộc 3 nhóm chính là alkane, cycloalkane (hydrocarbon no mạch vòng) và arene. Bên cạnh đó có một lượng nhỏ hợp chất chứa oxygen, nitrogen và sulfur, chúng có nhiệt độ sôi khác nhau.
• Hợp chất hữu cơ có khoảng nhiệt độ sôi khác nhau. Chưng cất phân đoạn để tách thành phần của dầu thô thành các phần nhỏ (phần cắt) với các khoảng nhiệt độ sôi khác nhau, thu được các sản phẩm ứng dụng

3. Dựa vào Bảng 8.1, gọi tên các sản phẩm ở mỗi giai đoạn chưng cất

4. Dựa vào Hình 8.1, mô tả quá trình chưng cất phân đoạn dầu mỏ và các sản phẩm ứng dụng

• Chưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi, rồi ngưng tụ hơi bay ra để được 2 phần:

Phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp, chứa nhiều chất dễ sôi

Phần nặng còn lại là cặn chưng cất.

Chưng cất dầu và sản phẩm dầu với mục đích tách dầu thô thành các phân đoạn, được thực hiện bằng phương pháp sôi dần hoặc sôi nhiều lần với các khoảng nhiệt độ sôi khác nhau.

Quá trình chưng cất được phân thành hai giai đoạn

Chưng cất khí quyển (ở áp suất thường)

Chưng cất chân không (ở áp suất từ 10 mmHg – 20 mmHg)

• Do các hydrocarbon bắt đầu bị phân hủy ở nhiệt độ khoảng 350 oC – 375 oC
• Cung cấp các nhiên liệu sáp, dầu nhờn, nhựa đường và cốc
• Cung cấp nhiên liệu dầu

Các sản phẩm của mỗi giai đoạn và ứng dụng như sau:

• Khí: nhiên liệu, nguyên liệu tổng hợp
• Naphtha nhẹ (xăng nhẹ): nhiên liệu cho ô tô, dung môi
• Naphtha nặng (xăng): nhiên liệu, dung môi
• Paraffin (dầu hỏa): nhiên liệu cho máy bay, đun nấu, thắp sáng
• Dầu diesel: nhiên liệu động cơ diesel
• Dầu nhiên liệu: nhiên liệu động cơ phản lực, dầu thắp dân dụng
• Dầu nhờn hay dầu nặng: dùng cho động cơ và máy móc ô tô; sáp và chất đánh bóng
• Nhựa đường: rải mặt đường

Dầu cho động cơ và máy móc ô tô

Nhựa đường

Nhiên liệu máy bay

Dầu thắp sáng

5. Đề xuất các quá trình chuyển hóa để nhận được xăng chất lượng cao hơn. Nguyên tắc hóa học của quá trình. Vì sao cracking lại quan trọng trong chế biến dầu mỏ?

• Quá trình chuyển hóa để nhận được xăng chất lượng cao hơn là cracking và reforming dầu mỏ.
• Nguyên tắc hóa học của quá trình cracking là quá trình ‘‘bẻ gãy’’ các hydrocarbon mạch dài thành hydrocarbon mạch ngắn hơn.

5. Đề xuất các quá trình chuyển hóa để nhận được xăng chất lượng cao hơn. Nguyên tắc hóa học của quá trình. Vì sao cracking lại quan trọng trong chế biến dầu mỏ?

• Nguyên tắc hóa học của quá trình reforming là quá trình biến đổi cấu trúc của hydrocarbon từ mạch không nhánh thành mạch nhánh, mạch vòng no và vòng thơm.
• Cracking quan trọng trong chế biến dầu mỏ do thực hiện quá trình ‘‘bẻ gãy’’ các hydrocarbon mạch dài thành hydrocarbon mạch ngắn hơn. Sản phẩm cuối cùng là các hydrocarbon mạch ngắn, nhằm tăng chỉ số octane, tăng chất lượng của xăng.

6. Chỉ ra sự khác biệt giữa cracking nhiệt và cracking xúc tác

7. Mô tả các điều kiện cần thiết của phản ứng cracking hydrocarbon trong nhà máy lọc dầu. Xác định sản phẩm tạo thành trong phản ứng cracking

• Nguyên liệu được sử dụng là phân đoạn xăng (để sản xuất khí hóa lỏng), phân đoạn kerosen – diesel và distilate chân không (để sản xuất xăng, nhiên liệu phản lực và nhiên liệu diesel).
• Sản phẩm cặn của quá trình chế biến dầu để sản xuất dầu nhờn index cao, dầu lưu huỳnh cao, mazut chứa lưu huỳnh và lưu huỳnh cao, semigudron và gudron (để sản xuất sản phẩm distillate hoặc nhiên liệu đốt lò với hàm lượng lưu huỳnh thấp).

7. Mô tả các điều kiện cần thiết của phản ứng cracking hydrocarbon trong nhà máy lọc dầu. Xác định sản phẩm tạo thành trong phản ứng cracking

• Cracking hydrocarbon diễn ra với sự phá hủy phân tử nguyên liệu, cho phép thu được các hydrocarbo nhẹ hơn từ hydrocarbon nặng.
• Xúc tác được sử dụng là oxide hoặc sulfur, nickel, cobalt, wolfram, xúc tác chứa zeolite với platinum hoặc kim loại quý khác.

Ví dụ:

8. Phân đoạn naphtha đều có thể làm nguyên liệu cho reforming xúc tác, nhưng thực tế chỉ thực hiện với phân đoạn naphtha nặng, hãy giải thích

Đối với hydrocarbon no có phân tử khối càng lớn thì hiệu ứng thuận lợi của nhiệt độ và áp suất càng rõ rệt. Nghĩa là trong cùng một điều kiện, các hydrocarbon mạch dài hơn (có số nguyên tử carbon cao hơn) sẽ dễ chuyển hóa thành sản phẩm hơn.

Ví dụ:

II. CÁC SẢN PHẨM CỦA DẦU MỎ

Công nghệ lọc dầu gồm các quá trình cơ bản nào?

Cung cấp nhiên liệu, các sản phẩm phi nhiên liệu, hóa chất cơ bản nào?

THẢO LUẬN NHÓM

Công nghệ lọc dầu gồm các quá trình cơ bản là chưng cất, cracking xúc tác và reforming cung cấp nhiên liệu xăng, nhiên liệu diesel, nhiên liệu phản lực,…;

Xác sản phẩm phi nhiên liệu: dầu bôi trơn, chất lỏng thủy lực, dung môi, nhựa đường,… và cung cấp các hóa chất cơ bản, các alkane nhẹ như ethylene, propene, butene và các arene chủ yếu là benzene, toluene và xylene; nguyên liệu cho công nghệ hóa học hữu cơ

9. Tại sao dầu mỏ được gọi là ‘‘vàng đen’’ ?

Một trong những nhiên liệu quan trọng nhất

Sản xuất điện

Nhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải

Để sản xuất các chất dẻo (plastic)

Sản xuất nhiều sản phẩm quan trọng khác.

10. Vì sao dầu hỏa dân dụng dùng để đun nấu, thắp sáng nhưng hiện nay ít được sử dụng?

• Dầu hỏa được sử dụng như là nhiên liệu cho các bếp dầu để nấu ăn ở các nước có nền kinh tế thấp, thông thường ở đó dầu hỏa không được tinh khiết và còn nhiều tạp chất trong đó có lưu huỳnh.
• Lưu huỳnh gây ăn mòn phá hoại các bể chứa và dụng cụ đốt đèn. Ngoài ra, do dầu hỏa được sử dụng trực tiếp để thắp đèn, lưu huỳnh khi cháy bốc hơi sẽ trực tiếp gây hại đến sức khỏe con người nên hiện nay ít được sử dụng

11. Xăng máy bay nặng hơn so với xăng thông thường, phải có thành phần phân đoạn tương thích, hãy tìm hiểu và giải thích.

12. Nhà máy lọc dầu Dung Quất đang sản xuất nhiên liệu phản lực JET A-1 cung cấp cho thị trường hàng không Việt Nam. Tìm hiểu những đặc điểm của loại nhiên liệu này

12. Nhà máy lọc dầu Dung Quất đang sản xuất nhiên liệu phản lực JET A-1 cung cấp cho thị trường hàng không Việt Nam. Tìm hiểu những đặc điểm của loại nhiên liệu này

• Nhiên liệu phản lực là loại nhiên liệu hàng không được thiết kế để sử dụng trong máy bay chạy bằng động cơ tua-bin khí. Nhiên liệu phản lực có màu từ không màu đến màu vàng rơm. Nhiên liệu được sử dụng phổ biến nhất cho hàng không thương mại là Jet A và Jet A-1, được sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế.
• Do đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ phản lực, yêu cầu nhiên liệu phải có tốc độ cháy cao, dễ dàng bốc cháy khi có tia lửa điện, nhiệt trị cao, cháy điều hòa, ngọn lửa ổn định và cháy không tạo cặn.

13. Nhựa đường được nghiên cứu để tạo ra nhiều ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau từ xây dựng, y tế, quân sự, công nghiệp chế tạo,… Hãy tìm hiểu những ứng dụng khác của nhựa đường.

Sản xuất bê tông

Nhựa đường

Ngoài ra, nhựa đường đặc còn có thể sử dụng vật liệu xử lí bề mặt, chống thấm hoặc gắn kết các ván ốp trong công nghiệp xây dựng

14. Hãy tìm hiểu một số sản phẩm trên thị trường là sản phẩm ứng dụng của hóa dầu

• Ethylene: Nguyên liệu chế tạo nhiều hóa phẩm và sản phẩm như polyethylene, ethylene oxide, ethylene glycol,…
• Propylene: Nguyên liệu để điều chế polypropylene; isopropyl alcohol (propan-2-ol), thường dùng làm dung môi, sản xuất propylene glycol,…
• Buta-1,3-diene: Ứng dụng lớn nhất là tổng hợp cao su styrene-butadiene và cao su butadiene, chủ yếu dùng trong công nghiệp sản xuất lốp ô tô.

15. Nền văn minh mà loài người đã xây dựng liệu có bị đe dọa khi thế giới hết dầu mỏ?

Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất, phân phối, lọc dầu là ngành công nghiệp lớn nhất về mặt doanh thu trên toàn thế giới. Dầu đã có mặt trong mọi hoạt động của đời sống xã hội

• Nếu một ngày dầu mỏ cạn kiệt, nền kinh tế toàn cầu sẽ sụp đổ nhanh chóng. Tất cả các vật dụng hằng ngày được làm từ dầu mỏ sẽ không được sản xuất nữa. Việc vận chuyển và sản xuất hàng hóa cũng sẽ bị dừng lại.Hàng triệu người sẽ bị mất việc làm.
• Xu thế phát triển của nhiều ngành khác cũng sẽ đóng băng. Ngành sản xuất thực phẩm cũng sẽ bị đình trệ. Hàng triệu người sẽ bị mất việc làm.
• Xu thế phát triển của nhiều ngành khác cũng sẽ đóng băng. Ngành sản xuất thực phẩm cũng sẽ bị đình trệ. Hàng triệu người có nguy cơ chết đói.

III. CHỈ SỐ OCTANE

Bảng 8.2 Chỉ số octane của một số hydrocarbon

Quan sát bảng 8.2 và nêu ý nghĩa của chỉ số octane

• Chỉ số octane là một đại lượng quy ước đặc trưng cho khả năng chống kích nổ của nhiên liệu. Chỉ số octane càng cao thì khả năng chịu nén của nhiên liệu trước khi phát nổ (đốt cháy) càng lớn.
• Ý nghĩa của chỉ số octane: chỉ số octane là chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu.

Biển báo dưới đây cho biết thông tin gì?

--------------- Còn tiếp ---------------