Phần i giới thiệu các hợp chất hữu cơ thiên nhiên

Sự hình thành than, dầu mỏ khí đốt III.1.Sản xuất Acid Humic và muối Humic từ nguồn than III.2 Đại cương về công nghệ lọc hóa dầu... Giai đoạn hô hấp : • giai đoạn tác dụng của oxi, cũn

HOÁ HỌC &CÔNG NGHỆ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ

THIÊN NHIÊN

PHẦN I : GiỚI THIỆU CÁC HỢP CHẤT HỮU

CƠ THIÊN NHIÊN

PHẦN I : GIỚI THIỆU CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ

TRONG THIÊN NHIÊN

I Hợp chất hữu cơ thực vật: tinh dầu, dầu béo, đường,

II Sự hình thành than, dầu mỏ khí đốt

III.1.Sản xuất Acid Humic và muối Humic từ nguồn than

III.2 Đại cương về công nghệ lọc hóa dầu

I HỢP CHẤT HỮU CƠ TRONG THỰC VẬT :

CO2 H O 2

hv

GLUCOZ CARBOHYDRAT POLYSACARID

NUCLEOSID RNADNA

+

+

CO

2 _ OP

S COENZIM A

PROTEIN ENZIM ALCALOID

TERPENOID STEROID CAROTENOID POLYPHENOL

O

OH

OH 2

acidmevalonic

FATTY-ACID HC C-P

PROSTAGLANDIN TRICARBOXYLIC ACID

acid skimic

Sự hình thànhthảm thực vật

và các hợp chấthữu cơ trongthực vật

1.Quá trình chuyển hoá của Gluxít:

• Quá trình chuyển hoá gluxit trong cơ thể sinh vật là một quá

trình dài và phức tạp Chẳng hạn, quá trình chuyển hoá

glycogen tới axit cacbonic và nước bao gồm hàng tá phản ứng,

mà mỗi phản ứng được xúc tác bằng một hệ enzym Song cóthể chia quá trình làm 3 giai đoạn cơ bản sau

• 1.1 Phân cắt glycogen bằng thuỷ phân đơn giản liên kết axetaldưới tác dụng của enzym để tạo thành glucozơ :

[C6H11O5]n + nH2O enzim

nC6H12O6(D- Glucozơ)

1.2 Giai đoạn phân tích glucozơ còn gọi là glycol phân, bao gồm

11 phản ứng với 11 loại enzym khác nhau Các giai đoạn này

cuối cùng cho sản phẩm tổng quát sau:

• D-Glucozơ + 2HPO42- + 2ADP 

2CH3CH(OH)-C(O)-O- +2ATP

Lactat

• Trong giai đoạn này, không có sự tiêu thụ oxi nhƣng đã tiêu thụ 2 phân tử ATP

(Adenosin-Triphotphat) cho mỗi phân tử glucozơ và tạo ra 2

phân tử ADP Gốc PO4(2-) lại kết hợp với ADP để tạo ra ATP.

OH OH

N

N N

N

NH 2

H O O

OH OH

HO P-O-POCH- O

-H PO +H PO

3 3

4 4 Adenosin-Triphotphat(ATP) Andenosin-Diphotphat(ADP)

1.3 Giai đoạn hô hấp :

• giai đoạn tác dụng của oxi, cũng là một hệ phản ứng phức tạp, trong đó các sản phẩm hình thành khi glycol phân bị oxi hoá Oxi bị tiêu thụ, oxit cacbonic và nước hình thành đồng thời giảiphóng ra năng lượng

• Giai đoạn cuối cùng để hình thành axit lactic là quá trình khửaxit purivic thành axit lactic Tác nhân khử ở đây là NADN

(nicotiamit ađenin đinucleotit) hay NADP

CH2-C-C-O + NADN + H > CH3-C C-O + NAD- + - +

2 Sự hình thành các chất trong thực vật:

• Cây xanh tổng hợp monosaccarit từ CO2 và H2O nhờ năng

lượng ánh sáng mặt trời và chất diệp lục chlorophin có sẵn

trong cây xanh theo phương trình phản ứng sau:

• 6CO2 + 6H2O >hv+clorophin ->C6H12O6 +6O2

Ở phản ứng trên, clorophin làm nhiệm vụ hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển năng lượng đó cho các phản ứng tổng hợp

• Chất “đồng hóa” CO2 và H2O là

ribulozơ-1,5-diphotphat(I)

H C

CH CH

II

III IV

H

clorofin

• Dạng enol (Ia) của ribulozơ-1,5-diphotphat phản ứng với CO2

và H2O qua sản phẩm trung gian (II), cuối cùng cho hai phân tử axít 3-photphat D –glixeric (III):

OH

2 2

2

OH H

CH OPO H

OH H

O

2 3

3

2 CH

• Nhờ năng lượng ánh sáng và nước, axít 3-photphat D-glixeric(III) bị khử thành andehyt 3-photphat D-glixeric(IV) và giải

+H O + 1/2O22hv

• Một phần andehyt 3-photphat D-glixeric đồng phân hóa thành 3-photphatdihydroxiaxeton(V), rồi ngƣng tụ với nhau thành

fructozơ-1,6-diphotphat(VI):

OH H

H

11/14/2012 606005 - Phan I 13

OH

2 2

H

HO O

2 H

OPO H

OH OH

2

OH H

CH OPO H

OH H

H OH

CH C=O 2

3

3

C C

O

2 2 O=C

C// O

2 3

3

2 CH

CH OPO H

CH OPO H2

2 3

3 _

3photphat-d-glixeric

3-photphatdihydroxiaxeton

CH OPO H2 3 OH

OH H

H

fructozơ-1,6-diphotphat

II SỰ HÌNH THÀNH THAN, DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT

DẦU MỎ VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH

Sự hình thành dầu mỏ trong tự nhiên được giải thích theo

ba trường phái:

A/ Trường phái theo nhà bác học Nga D.I Mendeleev:

Trường phái này cho rằng dầu mỏ có xuất xứ từ các

hợp chất vô cơ Khi nước ( H2O) tác dụng lên các hợp chất carbide kim loại ( MeC) như carbide urana và một số kim loại khác, tạo thành một hợp chất hydrocarbon như dầu

mỏ Thực nghiệm đã chứng minh điều đó

B/ Trường phái theo nhà bác học người Đức Engler: Dầu mỏ có

nguồn gốc hữu cơ Trong quá trình phân hủy xác động thực vậttrong điều kiện yếm khí, nhiệt độ và áp suất cao mà hình thànhdầu mỏ Điều này cũng được chứng minh bằng thực nghiệm: Khi chưng cất mỡ cá ở áp suất cao, cũng hình thành hỗn hợptương tự dầu mỏ

C/ Một số khám phá sau này: Người ta tìm thấy nhiều xác thực

vật, động vật in hình trên đá ở một số mỏ dầu và cho rằng:

Sự phân hủy động thực vật là giai đoạn đầu của quá trình hình

thành dầu mỏ

Sau đó là quá trình hydro hóa với sự tham gia của xúc tác enzym

do xác động thực vật tạo ra

11/14/2012 606005 - Phan I 17

III CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THAN BÙN,

DẦU MỎ, KHÍ ĐỐT

III.1 SẢN XuẤT ACID HUMIC VÀ MuỐI HUMIC TỪ

NGUỒN THAN BÙN ViỆT NAM

ĐẠI CƯƠNG VỀ THAN BÙN

Định nghĩa:

• Than bùn là sản phẩm phân hủy của thực vật, màu đen hoặc nâu, xuất hiện từng lớp mỏng dưới dạng thấu kính, chứa 10-60% di tích thực vật

• Than bùn có thể chứa từ 50-60%các bon khi khô, khi

cháy để lại 5-50% chất tro

• Khi cháy phát ra mùi hôi, khói và nhiệt lượng khoảng

2000-5000calo

Than bùn Than nâu Than đá

Antraxít

Đầm lầy

Sức ép vật liệu trầm tích

Sự tích tụ của thực vật biến đổi thành than

Than bùn ở miền nam VN

Đặc điểm của than bùn

• Màu sắc: Màu sắc của than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của nó và các điều kiện khống chế khi tạo thành

• Hàm lượng nước: Nước là môi trường tạo nên than bùn do đó

nó có tính hút nước mạnh

Độ ẩm trong: Wch = W ng + Wpt

• Tỷ trọng: Thường có tỷ trọng>1

• Thể trọng: Được xác định khi khô (g/cm3) hay (kg/cm3) Than bùn ôn đới có thể trọng từ 300-400kg/cm3 Than bùn Việt nam 600kg/cm3

• Phân lọai theo nguồn gốc thực vật

+Nguồn gốc vật liệu tạo than+Giống, loài, họ nào khống chế, mang tên giống, loài

họ thực vật đó

+Nhóm: Thân gỗ, thân thảo

• Phân lọai dựa trên độ phân hủy:

+Hoàn toàn không phân hủy(H1):nước vắt ra trong, di tích thực vật còn rõ ràng

+Không phân hủy(H2):nước vắt ra hơi vàng, di tích thực vật rõ ràng

+Phân hủy rất ít(H3)

+Phân hủy ít(H4)

+Phân hủy trung bình(H5)

• Phân lọai dựa trên độ phân hủy:

+Phân hủy khá(H6)

+Phân hủy cao(H7)

+Phân hủy rất cao(H8)

+Phân hủy gần hoàn toàn(H9)

+Phân hủy hoàn toàn(H10)

• Định hướng sử dụng theo độ phân hủy:

+TB có độ phân hủy thấp, ít tro và lưu huỳnh, thích hợp cho SX thức ăn bổ sung cho súc vật

+TB có độ phân hủy cao:Thích hợp cho SX than hoạt tính, sáp, nhựa, chất kích thích tăng trưởng, đặc biệt là SX axít humic

Tính chất hóa học của than bùn

• Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố:

a/HCHC:

+HCHC tan trong nước:polisacarit,đơn đường…

+HCHC tan trong ete và rượu:sáp,resin,ax béo

• Tro hay khóang chất:Chất còn lại không cháy.

• Chất mùn:

+Axit fulvic: Tan trong nước, thành phần cacbon:<50%

+AxítHymetomelanic:Không tan trong nước, thành phần

cacbon 65%

+Axít humic: không tan trong nước, rượu.Tan trong DD kiềm Thành phần cacbon khoảng 58%

+Axít Humic tạo với kation dể tạo muối humat

Thành phần quan trọng trong than bùn là HUMIC ACID

Model structure of humic acid (stevenson 1982)

Oxidized humic acid molecule

Hình SEM của humic acid

Cơ chế họat động trao đổi chất trên bề mặt

của phân tử humic acid

 Clayplatelet structure:

 Salt overload

 Clay compaction:

Micronutrient Transference

Sản xuất và ứng dụng than bùn

1/Sử dụng than bùn làm giá đỡ để chuyển NPK vào đất2/Sử dụng than bùn để SX acid humic và các muối Humat

Sơ đồ công nghệ sx humic acid & humat

Lọc ly tâm Axít fulvic dd

Humic dạng keo

III.2 ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ LỌC HÓA DẦU

DẦU MỎ VÀ CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN

1 Rửa và chưng cất phân đọan

2 Cracking nhiệt ( pyrolyse)

• Tách các tạp chất muối, nước

Benzin nặng

Dầu hỏa 180-250 o C Diesel 250-350 o C Khí nhẹ C1-C4

Cặn

Cặn Dầu FO

Mỡ các lọai 350-500 o C

Sản phẩm của quá trình chƣng cất

• Khí hydrocacbon

• Phân đọan xăng

• Phân đọan dầu hỏa 9kerosen)

• Phân đọan diesel

• Phân đọan mazút

• Phân đọan dầu nhờn

• Phân đọan gudron

Cracking nhiệt ( pyrolyse)

Cracking xúc tác

Hydrocracking 1 Cấp

HYDROCRACKING 2 CẤP

Reforming

Alkyl hóa và izome hóa