CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN HÓA HỌC DẦU MỎ Câu 1 Kim loại trong dầu mỏ được tìm thấy dưới những dạng chính nào? Kim loại trong dầu mỏ thường được tìm thấy dưới dạng các phức cơ kim Câu 2 Giải thích sự ăn mòn g.
Trang 1CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN HÓA HỌC DẦU MỎ
Câu 1: Kim loại trong dầu mỏ được tìm thấy dưới những dạng chính
nào?
Kim loại trong dầu mỏ thường được tìm thấy dưới dạng các phức
cơ kim
Câu 2: Giải thích sự ăn mòn gây ra do muối khoáng trong dầu mỏ?
Trong dầu thô hay dầu mỏ luôn chưa một lượng nước, nước này lẫn trong dầu mỏ, có chứa nhiều muối khoáng khác nhau và một
số kim loại dưới dạng khử hòa tan, trong số cation và anion đó thì
Na+ và Cl- chiếm 90% Trong quá trình chế biến các muối khoáng
sẽ phân hủy và tạo ra chất gây ăn mòn thiết bị
Câu 3: Nêu những tác hại của muối (tan trong nước) có mặt trong dầu
mỏ?
Có thể khử hoạt tính của các chất xúc tác làm giảm hoặc mất đi hoạt tính của chất xúc tác
Gây đóng cặn, giảm khả năng truyền nhiệt của thiết bị ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm
Gây ăn mòn trong thiết bị
Câu 4: Trình bày nguyên tắc hoạt động của động cơ xăng 4 kì?
Kỳ nạp: Trục khuỷu quay từ 0o đến 180o Pittong từ ĐCT xuống ĐCD, xu páp nạp mở, xu páp xả đóng, thể tích tăng, áp suất giảm
Kỳ nén: Trục khuỷu quay từ 180o đến 360o Pittong từ ĐCD lên ĐCT, cả 2 xu páp đều đóng, thể tích giảm, áp suất và nhiệt độ tăng
Kỳ nổ: Cả 2 xu páp đều đóng, khi pittong đến ĐCT thì bugi phóng
tia đánh lửa đốt cháy hòa khí, khi giản nở đẩy pittong từ ĐCT xuống ĐCD (360o đến 540o) và sinh công
Kỳ xả: Trục khuỷu quay từ 540o đến 720o, pittong chuyển động từ ĐCD lên ĐCT, chỉ xu páp xả mở, khí cháy thoát ra ngoài
Câu 5: Nêu những đặc điểm chính của quá trình cháy trong động cơ
xăng?
- Mỗi chu trình cháy được thực hiện lần lượt 4 kỳ trong 2 vòng quay của trục khuỷu
Trang 2- Nhiên liệu được phối trộn với không khí để tạo ra hỗn hợp cháy trước khi nạp vào xi lanh
- Quá trình cháy của nhiên liệu chỉ được thực hiện khi bugi đánh lửa hoặc khi màng lửa lan truyền đến
- Quá trình chỉ được thực hiện theo thời gian và vận tốc nhất định
Câu 6: Nêu những hiện tượng cháy kích nổ và phân tích những tác hại
của chúng?
Các hiện tượng kích nổ thường do những nguyên nhân sau:
- Tỷ số nén tăng cao
- Tích tụ muội carbon trong hoặc ngoài buồng đốt
- Chất lượng xăng kém
- Nhiệt độ động cơ tăng caoa
- Khi có 1 phần nhiên liệu tự bốc cháy mà bugie chưa đánh lửa hoặc màng lửa chưa lan truyền tới
Khi cháy kích nổ thì áp suất và nhiệt độ trong buồng cháy sẽ tăng cao gây ra những song xung kích va đập và tạo ra tiếng gõ kim loại Tác hại của sự cháy kích nổ:
-Giảm công suất động cơ
-Giảm tuổi thọ động cơ
-Thải khí độc ra môi trường
Câu 7: Định nghĩa về chỉ số Octane?
Chỉ số octan là một đại lượng quy ước để đặc trưng cho khả năng chống lại sự kích nổ của xăng, giá trị của nó được tính bằng phần trăm thể tích của iso-octan (2,2,4 trimetylpentan) trong hỗn hợp của nó với n-heptan khi mà hỗn hợp này có khả năng chống kích nổ tương đương với khả năng chống kích nổ của xăng đang khảo sát
Iso-octan=100 (tốt), n-heptan=0 (xấu)
Câu 8: So sánh khả năng chống kích nổ của các HC trong nhiên liệu
của động cơ xăng?
Khả năng chống kích nổ của các họ: P mạch thẳng < N < olefin mạch thẳng < N có nhánh không no < P có mạch nhánh < olefin có nhánh < Ar
Trang 3Câu 9: So sánh khả năng chống kích nổ trong họ parafin của xăng
nhiên liệu?
Khả năng chống kích nổ trong họ paraffin: P mạch thẳng < P có nhánh< P có nhánh ở giữa mạch
Câu 10: Phân tích lựa chọn cấu tử quý trong phân đoạn xăng khi phân đoạn được sử dụng để sản xuất BTX?
Câu 11: Phân tích lựa chọn cấu tử quý trong phân đoạn xăng khi phân
đoạn được sử dụng để sản xuất olefin thấp phân tử bằng quá trình cracking hơi nước?
- Quá trình cracking hơi nước sử dụng nhiệt để cắt mạch của các
HC Với paraffin là HC kém bền về nhiệt nhất nên việc bẻ gãy các liên kết dễ dàng hơn
- Aromatic có độ bền nhiệt lớn nhất nên việc bẻ gãy là khó, nên sự
có mặt của chúng làm giảm hiệu suất thu hồi olefin, Aromatic nhánh dài có thể cắt nhánh tạo olefin
- Như vậy, đối với việc bẻ gãy mạch thì liên kết C-C là như nhau, liên kết C-H thì khả năng cắt mạch giảm dần theo bậc 3 > bậc 2
> bậc 1
- Các họ HC thì: Parafin > Olefin > Napthal có nhánh dài > Aromatic 1-2 vòng và nhánh dài
Câu 12: Trình bày nguyên tắc hoạt động của động cơ diesel?
- Kỳ hút: Pittong từ ĐCT xuống ĐCD xupap nạp mở và không khí được hút vào
- Kỳ nén: Khi pittong đi đến ĐCD thì 2 xupap được đóng lại, Pittong
đi gần đến ĐCT thì nhiên liệu sẽ được phun vào, bay hơi, trộn lẫn,
- Kỳ cháy: Khi cháy, áp suất tăng, pittong chạy từ ĐCT xuống ĐCD, giản nở sinh công
- Kỳ xả: Xupap xả mở, đưa khí ra ngoài
Câu 13: Nêu những đặc điểm chính của quá trình cháy trong động cơ
diesel?
- Mỗi chu trình cháy được thực hiện lần lượt 4 kỳ trong 2 vòng quay của trục khuỷ
- Hút không khí vào và nén không khí đến nhiệt độ cao rồi mới bơm nhiên liệu vào để trộn lẫn với không khí và bốc cháy
Trang 4- Quá trình cháy của nhiên liệu có thể ở bất kỳ đâu trong buồng cháy mà không cần bugi hay màng lửa
- Tỷ số nén lớn -> công sinh ra lớn
Câu 14: Thời gian cảm ứng (thời gian cháy trễ) là gì và sự ảnh hưởng
lên hoạt động của động cơ?
- Thời gian cảm ứng là thời gian từ khi phun nhiên liệu vào đến khi cháy được
- Thời gian cảm ứng có ảnh hưởng đến chất lượng quá trình cháy Thời gian cảm ứng dài có thể dẫn đến quá trình cháy tương tự quá trình cháy kích nổ ở động cơ xăng, quá trình cháy kích nổ sẽ làm công suất và nồng độ chất độc hại trong khói thải
Câu 15: Định nghĩa về chỉ số cetane?
Chỉ số cetane là đại lượng quy ước được tính bằng phần trăm thể tích của n-cetane (n-C16H34) trong hỗn hợp của nó với α-metylnapthalen (C11H10) khi hỗn hợp này có khả năng bắt cháy tương đương với nhiên liệu đang xem xét N-cetane =100 và α-metylnapthalen =0
Câu 16: Phân tích những tác hại của các hợp chất phi HC có trong
phân đoạn gasoillin lên tính chất của nhiên liệu diesel?
- Hợp chất lưu huỳnh gây ô nhiễm môi trường, ăn mòn và giảm hoạt tính xúc tác
- Hợp chất Oxy: Axit naphtenic với hàm lượng lớn có thể gây ăn mòn thiết bị
- Hợp chất Nitơ: Nhuộm màu sản phẩm, các hợp chất nhựa và asphanten cũng gây ảnh hưởng đến quá trình cháy
Câu 17: Trình bày nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực?
- Không khí được hút vào sau đó qua bộ phận thổi không khí, dòng khí này được chia làm 2 phần, phần lớn không tham gia vào quá trinh cháy, phần nhỏ sẽ đi qua 2 máy nén thấp áp và cao áp để đạt một áp suất và nhiệt độ nhất định khi đi vào buồng cháy, ở đây nhiên liệu được bơm cao áp phun vào để trộn với kk, khi đó nhiên liệu sẽ bay hơi và trộn lẫn với không khí đã có nhiệt độ cao
để tạo ra hỗn hợp cháy Để khởi động động cơ, bugi sẽ bật lên để đốt cháy nhiên liệu ( hệ thống này chỉ đánh lửa 1 lần cho mỗi hanh trinh bay, thời gian đanh lửa không vượt quá 30 giây)
Câu 18: Hãy nêu định nghĩa về điểm khói?
Trang 5- Điểm khói là điểm mà tại đó nhiệt độ làm dầu bắt đầu phân hủy tạo thành các axit béo tạo ra khói
Câu 19: So sánh điểm khói của các họ HC trong dầu mỏ?
- Dựa vào định nghĩa, có thể suy ra, họ HC có nhiệt độ càng cao thì điểm khói càng lớn Aromatic > Napthal > Parafin
Câu 20: Chỉ số độ nhớt và ý nghĩa của nó đối với dầu bôi trơn?
- Chỉ số độ nhớt là đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ Giá trị của nó sẽ được tính trên thang 0-100 của 2
họ dầu (Đại lượng không thứ nguyên)
- Ý nghĩa: + Chỉ số độ nhớt càng lớn thì dầu càng ít thay đổi theo nhiệt độ, dầu sẽ càng tốt
+ Chỉ số độ nhớt càng bé hì dầu dễ thay đổi theo nhiệt độ dầu sẽ càng kém chất lượng
Câu 21: Phân tích để lựa chọn được những cấu tử quý của dầu nhờn?
- Dầu nhờn bôi trơn có nhiệm vụ tách 2 bề mặt riêng Xét theo điều kiện làm việc thì nhiệt độ của dầu nhờn thay đổi từ nhiệt độ môi trường tới nhiệt độ làm việc, khi nhiệt độ tăng lên thì độ nhớt thay đổi Do đó, cấu tử nào có độ nhớt ít thay đổi theo nhiệt độ là cấu tử quý Như Parafin (đặc biệt không có nhánh), Napthal và Ar 1- 2 vòng có nhánh phụ dài là cấu tử quý
Câu 22: Trình bày những tác hại của các hợp chất phi HC có trong
phân đoạn dầu nhờn lên tính chất sử dụng của dầu bôi trơn trong động cơ?
- Trong quá trình bôi trơn cho pittong và xilanh dầu bôi trơn sẽ bị đốt cháy một phần, khi đó S sẽ chuyển sang oxit (SOx) là thành phần gây hại trong khói thải
- Oxy trong phân đoạn này chủ yếu ở dạng axit napthenic hoặc trong nhựa và alphanten có thể gây ăn mòn
- Hợp chất của Nito có thể gây nhộm màu sản phẩm
- Các hợp chất này có cực do đó làm tăng khả năng bám dính của dầu lên bề mặt nên tăng được khả năng bôi trơn
Câu 23: Phân tích lựa chọn cấu tử quý khi phân đoạn gas-oil chân
không được sử dụng để sản xuất sản phẩm trắng bằng quá trình craking nhiệt ?
Trang 6Bản chất là bẻ gãy mạnh những HC có trọng lượng phân tử lớn từ C21-C40 về < C20
+ C5-10 (xăng)
+ C11-15 (Kerozen)
+ C16-20 (Gasoil)
- Dưới tác dụng của nhiệt độ thì các HC sẽ bị bẻ gãy mạch để tạo
ra các hợp chất khác, cấu trúc của các HC khác nhau nên sẽ tạo thành các hợp chất khác nhau
- Hợp chất thơm đa vòng không bị bẻ mạch tạo ra sản phẩm (trừ khi có nhánh dài), không thì sẽ ngưng tụ tạo cốc (sản phẩm không mong muốn)
- Parafin kém bền nhiệt dễ cắt mạch để tạo ra sản phẩm mong muốn là olefin và paraffin nên là cấu tử quý
- Napthal có nhánh dài thì cắt nhánh tạo ra sp mong muốn, hoặc phá vòng rồi cắt mạch cũng có khả năng tạo ra sản phẩm tốt
- Aromatic nếu có nhánh dài thì cắt nhánh, còn đa vòng thì sẽ ngưng tụ tạo cốc (Hiệu suất thấp)
P>olefin>N>Ar có nhánh, không có nhánh phụ
Câu 24: Phân tích lựa chọn cấu tử quý khi phân đoạn gas-oil chân
không được sử dụng để sản xuất sản phẩm trắng bằng quá trình craking xúc tác?
Ở craking nhiệt có những phản ứng phụ không mong muốn, do đó hiệu suất thấp Khi đưa xúc tác vào thì tốc độ phản ứng tăng lên, cải thiện hiệu suất tăng lên Quá trình FCC này xảy ra theo cơ chế ioncacboni Vì các ion này sẽ tham gia pứ với các phân tử trung hòa tạo nên sản phẩm mới và ioncacboni mới Nên dạng ổn định nhất trong số các ion cacboni là ion bậc 3, bậc 2 và bậc 1
Olefin> (Iso P-N có nhánh-Ar có nhánh)>N>P>Ar
Câu 25: Giải thích vì sao phải khống chế hàm lượng n-parafin trong
thành của nguyên liệu của động cơ phản lực?
- Vì n-p là cấu tử có nhiệt trị cao và khả năng bắt cháy tốt, không tạo khói và cặn, nhưng đối với động cơ phản lực sẽ hoạt động ở
độ cao lớn và nhiệt độ xuống thấp thì n-p dễ dàng bị kết tinh, gây khó khăn cho quá trình nạp nhiên liệu cho động cơ
Câu 26: Nêu và vẽ đường cong chưng cất Engler?
Trang 7- Thành phần cất đặc trưng cho mức độ bay hơi của các cấu tử trong dầu mỏ theo nhiệt độ và ngược lại - Thành phần cất được thể hiện bằng: • Nhiệt độ sôi đầu • Nhiệt độ sôi cuối • Nhiệt độ sôi tương ứng với các phần trăm cất được như t5, t10, t50, t90 Nhiệt độ sôi đầu là nhiệt độ tương ứng với thời điểm thu được giọt lỏng đầu tiên trong ống đong của bộ chưng cất chuẩn; - Nhiệt độ sôi cuối là nhiệt độ cao nhất quan sát được trên nhiệt kế trong quá trình tiến hành chưng cất; - Nhiệt độ sôi t5, t10, là nhiệt độ sôi ứng với 5%, 10% cất được; Đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa phần trăm chưng cất được và nhiệt độ gọi là đường cong chưng cất
Câu 27: Giải thích vì sao đường cong chưng cất điểm sôi thực (TBP)
được xem là tiêu chí quan trọng nhất trong đánh giá dầu mỏ?
- Phân tích điểm chưng cất True Boiling Point (TBP) và nó đã được chứng minh là rất hữu ích cho việc xác định đặc tính, thiết kế dầu khí và hoạt động của các đơn vị lọc dầu; * Thông qua đường cong chưng cất TBP, có thể đánh giá sản lượng của các sản phẩm sẽ thu được trong các nhà máy lọc dầu, như cũng như thiết lập các chiến lược và quy trình hoạt động tối ưu hóa, như quá trình cracking; *Đường cong TBP rất quan trọng đối với ngành công nghiệp dầu mỏ và được sử dụng dể hiểu hoạt động của dầu trước khi chưng cất
Trang 8Câu 28: Trình bày các dạng tồn tại của lưu huỳnh trong dầu mỏ và sự
phân bố chung của chúng Phân tích những tác hại của lưu huỳnh khi
có mặt trong dầu mỏ lên quá trình chế biến và sử dụng?
- Trong dầu mỏ, lưu huỳnh tồn tại ở nhiều dạng khác nhau
+ Hydrosunfua H2S
+ Mercaptan R-S-H
+ Sunfua R-S-R’ (Mạch thẳng, mạch vòng)
+ Disunfua R-S-S-R’
+ Thiofen
- Lưu huỳnh phân bố rộng và luôn có trong dầu mỏ từ vài phần vạn cho đến 6% (S tự do không gặp trong dầu mỏ nguyên khai)
Tác hại của lưu huỳnh:
- Gây ô nhiễm môi trường dưới dạng mưa acid khi bị đốt cháy
- Gây ngộ độc xúc tác trong quá trình chế biến tại nhà máy
- Gây ăn mòn trực tiếp các thiết bị trong quá trình chế biến tại nhà máy (H2S, RSH)
- Làm giảm hoạt tính các bộ xúc tác ba chức năng trên động cơ
- Khi bị đốt cháy thì hợp chất lưu huỳnh có thể tạo acid gây ăn mòn các thiết bị
- Làm tăng chỉ số acid của dầu bôi trơn trong động cơ
- Làm tăng nồng độ chất độc hại trong khói thải
- Giảm nhiệt trị của dầu đốt
Câu 29: Trình bày Hệ số đặc trưng Kw và ý nghĩa của nó khi nghiên cứu dầu mỏ
Câu 30: Định nghĩa về độ nhớt và ý nghĩa của nó đối với dầu thô
Câu 31 Nguồn gốc và tác hại của nước trong dầu mỏ và các sản phẩm dầu mỏ
Câu 32 Anh (Chị) hãy trình bày chiều cao ngọn lửa không khói (smoke point), phân tích ảnh hưởng của các họ HC lên chiều cao ngọn lửa
không khói và giải thích tại sao chiều cao ngọn lửa không khói là một
trong những chỉ tiêu quan trọng đối với nhiên liệu cho động
Câu 33: Tỷ trọng của phân đoạn: Tỷ trọng của dầu mỏ cho biết dầu nặng hay nhẹ, thông qua đó có thểước lượng được sơ bộ hiệu suất thu
Trang 9các sản phẩm trắng của loại dầu mỏđó Đối với các sản phẩm dầu mỏ thì ý nghĩa của tỷ trọng sẽ khác nhau Ở nhiên liệu diesel hoặc nhiện liệu cho động cơ phản lực thì tỷ trong sẽ liên quan đến khả năng phun nhiên liệu vào buồng cháy hay ảnh hưởng đến quá trình bay hơi và cháy của nhiên liệu