Bài 37: Nguồn hidrocacbon thiên nhiên

1. Dầu mỏ

- Dầu mỏ là hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm hi ddrocacsbon thuộc các loại ankan, xicloankan, aren, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các chất hữu cơ chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh và vết các chất vô cơ.

- Chưng cất dầu mỏ (lọc dầu), gồm: chưng cất dưới áp suất thường, áp suất cao, áp suất thấp để phân đoạn dầu mỏ thành các sản phẩm có số nguyên tử cacbon khác nhau.

- Chế biến dầu mỏ bằng phương pháp hóa học:

- Rifominh là quá trình dùng xúc tác và nhiệt biến đổi cấu trúc của hiđrocacbon từ không phân nhánh thành phân nhánh, từ không thơm thành thơm.

- Crackinh là quá trình bẻ gãy phân tử hiđrocacbon nhờ tác dụng của nhiệt hoặc của xúc tác và nhiệt.

2. Khí thiên nhiên và khí dầu mỏ

- Khí mỏ dầu có trong các mỏ dầu, khí thiên nhiên có trong các mỏ khó riêng biệt. Thành phần: metan (trong khí thiên nhiên có trong các mỏ khí riêng biệt, Thành phần gồm: metan(trong khí thiên nhiên metan chiếm từ 75 – 95%), etan, propan, butan, pentan và một số khí vô cơ khác (như nitơ, hiđro, hiđrosusunfua,…)

- Khí mỏ dầu và khí thiên nhiên của Việt Nam chứa rất ít hợp chất lưu huỳnh.

3. Than mỏ

- Chưng khô than mỡ thu được than cốc, khí cốc và nhựa than đá.

- Chưng cất nhựa than đá thu được hiđrocacbon thơm, dị vòng thơm và các dẫn xuất của chúng. Cận còn lại là hắc ín.

Bài 1 (Trang 169 – SGK)

Hãy cho biết thành phần của dầu mỏ. Tại sao dầu mỏ lại không có nhiệt độ sôi nhất định? Có thể biểu thị thành phần của dầu mỏ bằng một công thức nhất định được không? Tại sao?

Lời giải

- Dầu mỏ là hỗn hợp lỏng, sánh, màu sẫm, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Dầu mỏ khai thác được từ các mỏ dầu dưới lòng đất (trong lục địa cũng như ngoài thềm lục đia). Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm hiđrocacbon thuộc các loại ankan, xicloankan, aren (hiđrocacbon thơm).

Ngoài hiđrocacbon ra, trong dầu mỏ còn có một lượng nhỏ các chất hữu cơ chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh và vết các chất vô cơ.

- Dầu ở các mỏ khác nhau thường có thành phần các lợi hiđrocacbon và các tạp chất rất khác nhau nhưng về thành phần nguyên tố thì thường như sau: 83-87% C, 11-14% H, 0,01-2% N. các kim loại nặng vào khoản phần triệu đến phần vạn.

Bài 2 (Trang 169 – SGK)

Khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, khí mỏ dầu, khí lò cốc là gì? Nêu thành phần chính của mỗi loại khí này và ứng dụng của chúng?

Lời giải

- Khí mỏ dầu còn gọi là khí đồng hành. Khi mỏ dầu có trong các mỏ dầu. Khí thiên nhiên là khí chứa trong các mỏ khí riêng biệt.

- Thành phần của khí mỏ dầu và khí thiên nhiên ở các mỏ khác nhau dao động như các số liệu ở bảng bên.

Bài 3 (Trang 169 – SGk)

Trình bày tóm tắt qui trình chưng cất dầu mỏ, các phân đoạn và ứng dụng của chúng? Có mấy loại than chính? Thành phần và cách chế biến chúng?

Lời giải

Dầu khai thác từ mỏ lên gọi là dầu thô. Dầu thô sau khi sơ chế loại bỏ nước, muối, được chưng cất ở áp suất thường trong các tháp chưng cất phân đoạn liên tục cao vài chục mét. Nhờ vậy người ta tách được những phân đoạn dầu có nhiệt độ sôi khác nhau. Các phân đoạn đó được đưa đi sử dụng hoặc được chế biến tiếp.

Các sản phẩm chưng cất dầu mỏ ở áp suất thường

Trong các loại than mỏ (than gầy, than béo, than bùn,…) hiện nay chỉ có than béo (than mỡ) được dùng để chế biến than cốc và cung cấp một lượng nhỏ hiđrocacbon. Than gầy chủ yếu dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, xi măng, vv…

(Để hiểu rõ quy trình trên, bạn nên tham khảo hình ảnh trong sgk Hóa học 11)

Bài 4 (Trang 169 – SGK)

Một loại khí thiên nhiên có thành phần trăm về thể tích các khí như sau: 85,0% metan; 10,0% etan; 2,0% nitơ và 3,0% cacbon đioxit.

a. Tính thể tích khí (đktc) cần để đun nóng 100,0 lít nước từ 20^oC lên 100^oC, biết nhiệt toả ra khi đốt 1 mol metan, 1 mol etan lần lượt bằng: 880kJ; 1560kJ và để nâng 1 ml nước lên 1^o cần 4,18J.

b. Nếu chuyển được toàn bộ hiđrocacbon trong 1,000.103 m³ khí trên (đktc) thành axetilen, sau đó thành vinyl clorua với hiệu suất toàn bộ quá trình bằng 65,0% thì sẽ thu được bao nhiêu kilogam vinyl clorua?

Lời giải

a. Nhiệt lượng cần để đun nóng 100 lít nước từ 20^oC lên 100^oC là:

4,18.(100 - 20).(100.10³) = = 33 440 000 (J) = 33 440 (kJ)

Gọi số mol khí thiên nhiên là x (mol)

⇒ n_CH4 = 0,85x (mol) ; n_C2H₆ = 0,1x (mol)

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy metan là: 880.0,85x = 748x (kJ)

Nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy etan là: 15600.0,1x = 156x (kJ)

⇒ 748x + 156x = 33440

⇒ x = 36,991 (mol)

Vậy thể tích khí thiên nhiên cần dùng là:

36,991.22,4 = 828,6 (lít) (đktc)

b. Ta có: