Dầu mỏ có ở đâu?

VnDoc xin giới thiệu bài Dầu mỏ có ở đâu? được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.

Câu hỏi: Dầu mỏ có ở đâu?

Trả lời:

Trong tự nhiên, dầu mỏ tập trung thành những vùng lớn, ở sâu trong lòng đất, tạo thành các mỏ dầu. Mỏ dầu thường có ba lớp:

- Lớp khí ở trên, được gọi là khí mỏ dầu hay khí đồng hành, có thành phần chính là khí metan.

- Lớp dầu lỏng là một hỗn hợp phức tạp của nhiều loại hiđrocacbon và những lượng nhỏ các hợp chất khác.

- Lớp nước mặn ở dưới đáy.

Gần như tất cả mọi người đều đã nghe nói hoặc đọc về dầu mỏ, thứ nguyên liệu sản xuất ra xăng dầu mà con người trong thế giới hiện đại vẫn sử dụng hàng ngày.

1. Cấu trúc của dầu

Dầu mỏ là một loại khoáng sản hữu ích, tồn tại dưới dạng chất lỏng có độ sánh, nhờn và thường có màu đen (nhưng cũng có thể trong suốt hoặc có nhiều màu khác). Xét trên phương diện hóa học, dầu là hỗn hợp của hydrocarbon với lưu huỳnh, nitơ và các hợp chất khác. Mùi của dầu cũng có thể khác nhau, phụ thuộc vào hàm lượng các hydrocarbon thơm và các hợp chất lưu huỳnh trong thành phần của nó.

Các hydrocarbon hiện diện trong dầu là những hợp chất hóa học bao gồm các nguyên tử cacbon (C) và hydro (H). Nói chung, công thức hydrocarbon là CxHy. Hydrocarbon đơn giản nhất là mêtan, có một nguyên tử cacbon và bốn nguyên tử hydro, công thức của nó là CH4. Mêtan là một hydrocarbon nhẹ, luôn có mặt trong dầu.

Tùy thuộc vào tỷ lệ định lượng của các hydrocarbon khác nhau tạo nên dầu, đặc tính của dầu cũng khác nhau. Dầu có thể trong suốt và chảy dễ dàng như nước, nhưng cũng có thể màu đen, đặc quánh và dẻo như hắc ín (nhựa đường).

Từ quan điểm hóa học, dầu mỏ bình thường (truyền thống) có các thành tố cơ bản như sau: Carbon - 84%; Hydrogen - 14%; Lưu huỳnh - 1-3% (dưới dạng sulfua, disulphides, hydrogen sulphide hoặc lưu huỳnh thuần túy); Nitơ - dưới 1%; Oxy - dưới 1%; Kim loại - dưới 1% (gồm sắt, niken, vanadi, đồng, crôm, côban, molypđen…); Muối - dưới 1% (canxi clorua, clorua magiê, natri clorua…).

Dầu và khí đồng hành nằm ở độ sâu vài chục mét đến 5-6 km và ở độ sâu từ 6 km trở xuống thì chỉ có khí, còn ở độ sâu từ 1 km trở lên - chỉ có dầu. Hầu hết các tầng giàu hydrocarbon đều nằm ở độ sâu từ 1 đến 6 km, nơi dầu và khí tồn tại trong các phương thức kết hợp khác nhau.

Dầu thường tích trong các lớp đất đá được gọi là các vỉa có chức năng thu gom tồn trữ các vật chất có tính chất di động (như dầu, khí, nước). Đơn giản, vỉa có thể được coi là một miếng bọt biển rất chắc chắn và dày đặc, thấm hút và chứa dầu.

2. Quá trình hình thành dầu mỏ

Có nhiều lý thuyết giải thích việc hình thành dầu mỏ:

Thuyết sinh vật học

Đa số các nhà địa chất coi dầu lửa giống như than và khí tự nhiên là sản phẩm của sự nén và nóng lên của các vật liệu hữu cơ trong các thời kỳ địa chất. Theo lý thuyết này, nó được tạo thành từ các vật liệu còn sót lại sau quá trình phân rã xác các động vật và tảo biển nhỏ thời tiền sử (các cây cối trên mặt đất thường có khuynh hướng hình thành than). Qua hàng thiên niên kỷ vật chất hữu cơ này trộn với bùn, và bị chôn sâu dưới các lớp trầm tích dày. Kết quả làm tăng nhiệt và áp suất khiến cho những thành phần này bị biến hoá, đầu tiên thành một loại vật liệu kiểu sáp được gọi là kerogen, và sau đó thành một hydrocarbons khí và lỏng trong một quá trình được gọi là catagenesis. Bởi vì hydrocarbon có mật độ nhỏ hơn đá xung quanh, chúng xâm nhập lên phía trên thông qua các lớp đá ngay sát đó cho tới khi chúng bị rơi vào bẫy bên dưới những tảng đá không thể ngấm qua, bên trong những lỗ xốp đá gọi là bể chứa. Sự tập trung hydrocarbon bên trong một bẫy hình thành nên một giếng dầu, từ đó dầu lỏng có thể được khai thác bằng cách khoan và bơm.

Các nhà địa chất cũng đề cập tới "cửa sổ dầu" (oil window). Đây là tầm nhiệt độ mà nếu thấp hơn thì dầu không thể hình thành, còn cao hơn thì lại hình thành khí tự nhiên. Dù nó tương thích với những độ sâu khác nhau ở những vị trí khác nhau trên thế giới, một độ sâu 'điển hình' cho cửa sổ dầu có thể là 4–6 km. Cần nhớ rằng dầu cũng có thể rơi vào các bẫy ở độ sâu thấp hơn, thậm chí nếu nó không được hình thành ở đó. Cần có ba điều kiện để hình thành nên bể dầu: có nhiều đá, mạch dẫn dầu xâm nhập, và một bẫy (kín) để tập trung hydrocarbon.

Vết dầu từ vụ tràn dầu Montara ở biển Timor, tháng 9 năm 2009.

Các phản ứng tạo thành dầu mỏ và khí tự nhiên thường như những phản ứng phân rã giai đoạn đầu, khi kerogen phân rã thành dầu và khí tự nhiên thông qua nhiều phản ứng song song, và dầu cuối cùng phân rã thành khí tự nhiên thông qua một loạt phản ứng khác.

Thuyết vô cơ

Cuối thế kỷ XIX, nhà hóa học người Nga Dmitri Ivanovich Mendeleev đã đưa ra lý thuyết vô cơ giải thích sự hình thành của dầu mỏ. Theo lý thuyết này dầu mỏ phát sinh từ phản ứng hóa học giữa carbide kim loại với nước tại nhiệt độ cao ở sâu trong lòng Trái Đất tạo thành các hiđrocacbon và sau đó bị đẩy lên trên. Các vi sinh vật sống trong lòng đất qua hàng tỷ năm đã chuyển chúng thành các hỗn hợp hydrocarbon khác nhau. Lý thuyết này là một đề tài gây nhiều tranh cãi trong giới khoa học, tạo thành trường phái Nga - Ukraina trong việc giải thích nguồn gốc dầu mỏ.

Thuyết hạt nhân

Lý thuyết thứ ba, được giải thích trong nguyệt san khoa học Scientific American vào năm 2003, cho rằng các hợp chất hyđrocacbon được tạo ra bởi những phản ứng hạt nhân trong lòng Trái Đất.

3. Các sản phẩm chế biến từ dầu mỏ

Dầu mỏ khi mới khai thác lên từ dưới lòng đất gọi là dầu thô và chưa thể sử dụng được vì có chứa nhiều tạp chất. Vì vậy để sử dụng ta phải chế biến và tinh chế dầu mỏ trước.

Các thành phần của dầu mỏ được phân tách bằng phương pháp chưng cất phân đoạn. Tách hỗn hợp lỏng thành các phần khác nhau ở những điểm sôi khác nhau. Quá trình này diễn ra trong tháp chưng cất, các sản phẩm thu được như dầu mazut dùng cho động cơ đốt trong của tàu biển, dầu diezen sử dụng cho động cơ diezen, ưu điểm của diezen là thải ra ít CO, CO₂ gây ảnh hưởng cho môi trường. Xăng dùng làm nhiên liệu, khí đốt làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày. Phần còn lại ở đáy sau khi chưng cất là nhựa đường để sản xuất bê tông nhựa đường làm đường giao thông.

Lượng xăng thu được khi chưng cất dầu mỏ chỉ chiếm một lượng rất ít, nên để tăng lượng xăng thu được người ta sử dụng phương pháp cracking (nghĩa là bẻ gãy phân tử) để chế biến dầu nặng thành xăng và các sản phẩm có giá trị trong công nghiệp như metan, etilen, v,v...

Nhờ phương pháp cracking, lượng xăng thu được chiếm đến 40% khối lượng dầu mỏ.

-------------------------------

Ngoài Dầu mỏ có ở đâu? đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.