Естествени източници на въглеводороди: газ, нефт, кокс. Използването им като гориво и в химическия синтез

Глава 1. ГЕОХИМИЯ НА ПРОУЧВАНЕТО НА НЕФТ И ФОСИЛИ.. 3

§ 1. Произход на изкопаемите горива. 3

§ 2. Газови и нефтени скали. 4

Глава 2. ПРИРОДНИ ИЗТОЧНИЦИ... 5

Глава 3. ПРОМИШЛЕНО ДОБИВАНЕ НА ВЪГЛЕВОДОРОДИ... 8

Глава 4. ОБРАБОТКА НА МАСЛО... 9

§ 1. Фракционна дестилация.. 9

§ 2. Напукване. 12

§ 3. Реформиране. 13

§ 4. Отстраняване на сяра.. 14

Глава 5. ПРИЛОЖЕНИЯ НА ВЪГЛЕВОДОРОДИТЕ... 14

§ 1. Алкани.. 15

§ 2. Алкени.. 16

§ 3. Алкини.. 18

§ 4. Арени.. 19

Глава 6. Анализ на състоянието нефтена индустрия. 20

Глава 7. Характеристики и основни тенденции в нефтената индустрия. 27

Списък на използваната литература... 33

Първите теории, които разглеждат принципите, определящи появата на петролни залежи, обикновено се ограничават главно до въпроса къде се натрупва. През последните 20 години обаче стана ясно, че за да се отговори на този въпрос е необходимо да се разбере защо, кога и в какви количества се е образувал нефт в даден басейн, както и да се разбере и установи в резултат на какви процеси той възникват, мигрират и се натрупват. Тази информация е абсолютно необходима за подобряване на ефективността на проучването на нефт.

Образуването на въглеводородни вкаменелости, според съвременните възгледи, е настъпило в резултат на сложна последователност от геохимични процеси (виж Фиг. 1) в първоначалните газови и нефтени резервоари. скали. При тези процеси компонентите на различни биологични системи (вещества от естествен произход) се превръщат във въглеводороди и в по-малка степен в полярни съединения с различна термодинамична стабилност - в резултат на утаяването на вещества от естествен произход и последващото им покриване със седиментни скали, под въздействието на повишена температура и повишено налягане в повърхностните слоеве земната кора. Първичната миграция на течни и газообразни продукти от първоначалния слой газ-нефт и последващата им вторична миграция (през носещи хоризонти, премествания и др.) В порести наситени с нефт скали води до образуване на отлагания на въглеводородни материали, по-нататъшната миграция на което се предотвратява чрез заключване на отлаганията между непорести слоеве от скали .

В екстракти от органична материя от седиментни скали с биогенен произход се откриват съединения със същата химическа структура като тези в петрола. Някои от тези съединения, които се считат за „биологични маркери“ („химически вкаменелости“), са от особено значение за геохимията. Такива въглеводороди имат много общо със съединенията, открити в биологични системи (например липиди, пигменти и метаболити), от които е образувано маслото. Тези съединения не само демонстрират биогенен произход природни въглеводороди, но и ви позволяват да получите много важна информацияза газ и нефтоносни скали, както и за естеството на узряване и произход, миграция и биоразграждане, довели до образуването на специфични находища на газ и нефт.

Фигура 1 Геохимични процеси, водещи до образуването на изкопаеми въглеводороди.

Газонефтената скала се счита за фино диспергирана седиментна скала, която, когато е естествено отложена, е довела или може да доведе до образуването и освобождаването на значителни количества нефт и (или) газ. Класификацията на такива скали се основава на съдържанието и вида на органичната материя, състоянието на нейната метаморфна еволюция (химични трансформации, протичащи при температури от приблизително 50-180 ° C), както и естеството и количеството на въглеводородите, които могат да бъдат получени от нея . Органичната материя кероген в седиментните скали от биогенен произход може да се намери в повечето различни форми, но може да се раздели на четири основни типа.

1) липтинити– имат много високо съдържание на водород, но ниско съдържание на кислород; техният състав се определя от наличието на алифатни въглеродни вериги. Предполага се, че липтинитите се образуват главно от водорасли (обикновено подложени на бактериално разлагане). Имат висока способност да се превръщат в масло.

2) изходи– имат високо съдържание на водород (макар и по-ниско от това на липтинитите), богати на алифатни вериги и наситени нафтени (алициклични въглеводороди), както и ароматни пръстени и кислородсъдържащи функционални групи. Тази органична материя се образува от растителни материали като спори, цветен прашец, кожички и други структурни части на растенията. Екзинитите имат добра способност да се трансформират в нефт и газов кондензат, а на по-високи етапи от метаморфната еволюция в газ.

3) Витршита– имат ниско съдържание на водород, високо съдържание на кислород и се състоят предимно от ароматни структури с къси алифатни вериги, свързани с функционални групи, съдържащи кислород. Те се образуват от структурирани дървесни (лигноцелулозни) материали и имат ограничена способност да се превръщат в нефт, но добра способност да се превръщат в газ.

4) Инертинитиса черни, непрозрачни кластични скали (с високо съдържание на въглерод и ниско съдържание на водород), които са образувани от силно модифицирани дървесни предшественици. Те нямат способността да се превръщат в нефт и газ.

Основните фактори, по които се разпознава газофтовата скала, са нейното съдържание на кероген, вида на органичната материя в керогена и етапа на метаморфна еволюция на тази органична материя. Добрите газонефтени скали са тези, които съдържат 2-4% органична материя от вида, от който могат да се образуват и отделят съответните въглеводороди. При благоприятни геохимични условия образуването на нефт може да възникне от седиментни скали, съдържащи органична материя като липтинит и екзинит. Образуването на газови находища обикновено се случва в скали, богати на витринит или в резултат на термичен крекинг на първоначално образувания нефт.

В резултат на последващото погребване на седименти от органична материя под горни слоевеседиментни скали, това вещество е изложено на все по-високи температури, което води до термично разлагане на кероген и образуване на нефт и газ. Образуването на нефт в количества, представляващи интерес за промишленото развитие на находището, става при определени условия във времето и температурата (дълбочина на залягане), като времето за образуване е по-дълго, колкото по-ниска е температурата (това не е трудно да се разбере, ако приемем, че реакцията протича по уравнение от първи ред и има зависимост на Арениус от температурата). Например, същото количество масло, което се е образувало при температура от 100°C за приблизително 20 милиона години, трябва да се образува при температура от 90°C за 40 милиона години и при температура от 80°C за 80 милиона години . Скоростта на образуване на въглеводороди от кероген се удвоява приблизително на всеки 10°C повишаване на температурата. въпреки това химичен съставкероген. може да бъде изключително разнообразен и следователно посочената връзка между времето на узряване на маслото и температурата на този процес може да се разглежда само като основа за приблизителни оценки.

Съвременните геохимични изследвания показват, че в континентална плоча Северно мореНа всеки 100 m увеличаване на дълбочината е придружено от повишаване на температурата с приблизително 3°C, което означава, че богатите на органични вещества седиментни скали са образували течни въглеводороди на дълбочини от 2500-4000 m за период от 50-80 милиона години. Леките масла и кондензатите очевидно са се образували на дълбочина 4000-5000 m, а метанът (сух газ) - на дълбочина над 5000 m.

Естествени източници на въглеводороди са изкопаемите горива – нефт и газ, въглища и торф. Залежите от суров нефт и газ са възникнали преди 100-200 милиона години от микроскопични морски растенияи животни, които са се вградили в седименти, образувани на морското дъно.За разлика от тях въглищата и торфът са започнали да се образуват преди 340 милиона години от растения, които растат на сушата.

Природният газ и суровият петрол обикновено се намират заедно с водата в нефтени пластове, разположени между слоевете скали (Фигура 2). Терминът "природен газ" също се прилага за газове, които се образуват в природни условияв резултат на разлагането на въглищата. Природен газ и суров нефт се разработват на всички континенти с изключение на Антарктида. Най-големите производители на природен газ в света са Русия, Алжир, Иран и САЩ. Най-големите производители на суров петрол са Венецуела, Саудитска Арабия, Кувейт и Иран.

Природният газ се състои главно от метан (Таблица 1).

Суровият петрол е мазна течност, която може да варира на цвят от тъмнокафяво или зелено до почти безцветно. Съдържа голямо числоалкани. Сред тях има прави алкани, разклонени алкани и циклоалкани с брой въглеродни атоми от пет до 40. Промишленото наименование на тези циклоалкани е нахтани. Суровият петрол също съдържа приблизително 10% ароматни въглеводороди и голям бройдруги съединения, съдържащи сяра, кислород и азот.

По време на урока ще можете да изучавате темата „Естествени източници на въглеводороди. Рафиниране на нефт“. Повече от 90% от цялата енергия, консумирана в момента от човечеството, се получава от изкопаеми естествени органични съединения. Ще научите за природните ресурси (природен газ, нефт, въглища), какво се случва с нефта след добива му.

Тема: Наситени въглеводороди

Урок: Природни източници на въглеводороди

Около 90% от енергията, консумирана от съвременната цивилизация, се генерира чрез изгаряне на естествени изкопаеми горива - природен газ, нефт и въглища.

Русия е страна, богата на природни запаси от изкопаеми горива. Има големи запаси от нефт и природен газ Западен Сибири Урал. Въглищата се добиват в Кузнецкия, Южно-Якутския басейн и други региони.

Природен газсе състои средно от 95% метан по обем.

В допълнение към метана, природният газ от различни находища съдържа азот, въглероден диоксид, хелий, сероводород, както и други леки алкани - етан, пропан и бутани.

Природният газ се добива от подземни залежи, където е под високо налягане. Метанът и другите въглеводороди се образуват от органични вещества от растителен и животински произход по време на тяхното разлагане без достъп на въздух. В резултат на дейността на микроорганизмите непрекъснато се образува метан.

Открит метан на планетите слънчева системаи техните спътници.

Чистият метан няма мирис. Използваният в бита газ обаче има характерна неприятна миризма. Ето как миришат специални добавки - меркаптани. Миризмата на меркаптани ви позволява да откриете изтичане на битов газ навреме. Смесите на метан с въздух са експлозивнив широк диапазон от съотношения - от 5 до 15% обем газ. Ето защо, ако усетите миризма на газ в стаята, трябва не само да запалите огън, но и да не използвате електрически ключове. Най-малката искра може да предизвика експлозия.

Ориз. 1. Нефт от различни находища

Масло- гъста течност, подобна на масло. Цветът му варира от светложълт до кафяв и черен.

Ориз. 2. Нефтени полета

Маслото от различни находища се различава значително по състав. Ориз. 1. Основната част от нефта са въглеводороди, съдържащи 5 или повече въглеродни атома. По принцип тези въглеводороди се класифицират като ограничаващи, т.е. алкани. Ориз. 2.

Маслото съдържа и органични съединения, съдържащи сяра, кислород, азот.Маслото съдържа вода и неорганични примеси.

Газовете, които се отделят при производството му, се разтварят в маслото - свързани петролни газове. Това са метан, етан, пропан, бутани с примеси на азот, въглероден диоксид и сероводород.

Въглища, подобно на маслото, е сложна смес. Делът на въглерода в него е 80-90%. Останалото е водород, кислород, сяра, азот и някои други елементи. В кафяви въглищаделът на въглерод и органична материя е по-нисък, отколкото в камъка. Още по-малко органична материя в нефтени шисти.

В индустрията въглищазагрята до 900-1100 0 С без достъп на въздух. Този процес се нарича коксуване. Резултатът е кокс с високо съдържание на въглерод, необходим за металургията, коксов газ и въглищен катран. От газ и катран се отделят много органични вещества. Ориз. 3.

Ориз. 3. Изграждане на коксова пещ

Природният газ и петролът са най-важните източници на суровини за химическата промишленост. Нефтът във вида, в който се извлича, или „суровият петрол“, е труден за използване дори като гориво. Следователно суровият петрол се разделя на фракции (от английското "фракция" - "част"), като се използват разликите в точките на кипене на съставните му вещества.

Метод за разделяне на масло, базиран на различни температуриваренето на съставните му въглеводороди се нарича дестилация или дестилация. Ориз. 4.

Ориз. 4. Нефтопродукти

Фракцията, която се дестилира от приблизително 50 до 180 0 C се нарича бензин.

Керосинкипи при температури 180-300 0 С.

Нарича се плътен черен остатък, който не съдържа летливи вещества мазут.

Има и редица междинни фракции, които кипят в по-тесни граници - петролеви етери (40-70 0 C и 70-100 0 C), уайт спирт (149-204 ° C) и газьол (200-500 0 C) . Те се използват като разтворители. Течно гориво може да се дестилира при понижено налягане за получаване на смазочни масла и парафин. Твърд остатък от дестилация на мазут - асфалт. Използва се за производство на пътни настилки.

Преработката на свързани нефтени газове е отделна индустрия и произвежда редица ценни продукти.

Обобщаване на урока

По време на урока изучавахте темата „Естествени източници на въглеводороди. Рафиниране на нефт“. Повече от 90% от цялата енергия, консумирана в момента от човечеството, се получава от изкопаеми естествени органични съединения. Научихте за природните ресурси (природен газ, нефт, въглища), какво се случва с нефта след добива му.

Библиография

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основи на общата химия. 10. клас: учебник за общообразователни институции: основно ниво / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фелдман. - 14-то издание. - М.: Образование, 2012.

2. Химия. 10 клас. Ниво на профил: академичен. за общо образование институции/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузменко, В.В. Лунин и др.. - М.: Дропла, 2008. - 463 с.

3. Химия. 11 клас. Ниво на профил: академичен. за общо образование институции/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузменко, В.В. Лунин и др.- М .: Bustard, 2010. - 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задачи по химия за постъпващи във ВУЗ. - 4-то изд. - М.: РИА "Нова вълна": Издател Умеренков, 2012. - 278 с.

Домашна работа

1. № 3, 6 (стр. 74) Рудзитис Г.Е., Фелдман Ф.Г. Химия: Органична химия. 10. клас: учебник за общообразователни институции: основно ниво / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фелдман. - 14-то издание. - М.: Образование, 2012.

2. По какво свързаният нефтен газ се различава от природния газ?

3. Как се дестилира маслото?

ПРИРОДНИ ИЗТОЧНИЦИ НА ВЪГЛЕВОДОРОДИ

Всички въглеводороди са толкова различни -
Течни и твърди и газообразни.
Защо има толкова много от тях в природата?
Става въпрос за ненаситния въглерод.

Наистина, този елемент, като никой друг, е „ненаситен“: той се стреми да образува вериги, прави и разклонени, пръстени или мрежи от многото си атоми. Следователно има много съединения на въглеродни и водородни атоми.

Въглеводородите са както природен газ - метан, така и друг битов запалим газ, който се използва за пълнене на бутилки - пропан C 3 H 8. Въглеводородите включват нефт, бензин и керосин. И също така - органичен разтворител C 6 H 6, парафин, от който се правят новогодишни свещи, вазелин от аптеката и дори найлонов пликза опаковане на продукти...

Най-важните природни източници на въглеводороди са минералите - въглища, нефт, газ.

ВЪГЛИЩА

Повече се знае по света 36 хилядивъглищни басейни и находища, които заедно заемат 15% територии глобус. Въглищните басейни могат да се простират на хиляди километри. Общите геоложки запаси от въглища на земното кълбо са 5 трилиона 500 милиарда тона, включително проучени находища - 1 трилион 750 милиарда тона.

Има три основни вида изкопаеми въглища. При изгаряне на кафяви въглища и антрацит пламъкът е невидим и горенето е бездимно, докато каменните въглища издават силен пукащ звук при горене.

Антрацит- най-старите изкопаеми въглища. Отличава се с висока плътност и блясък. Съдържа до 95% въглерод.

Въглища– съдържа до 99% въглерод. От всички изкопаеми въглища той има най-широко приложение.

Кафяви въглища– съдържа до 72% въглерод. Има кафяв цвят. Като най-младите изкопаеми въглища, те често запазват следи от структурата на дървото, от което са били образувани. Характеризира се с висока хигроскопичност и високо съдържание на пепел ( от 7% до 38%),следователно се използва само като местно гориво и като суровина за химическа обработка. По-специално, чрез хидрогениране се получават ценни видове течно гориво: бензин и керосин.

Въглеродът е основният компонент на въглищата ( 99% ), кафяви въглища ( до 72%). Произходът на името въглерод, тоест „раждане на въглища“. По същия начин латинското наименование „carboneum“ съдържа корена carbo-charcoal в основата си.

Подобно на нефта, въглищата съдържат големи количества органични вещества. В допълнение към органичните вещества, той съдържа и неорганични вещества, като вода, амоняк, сероводород и, разбира се, самия въглерод - въглища. Един от основните методи за преработка на въглищата е коксуването - калциниране без достъп на въздух. В резултат на коксуване, което се извършва при температура 1000 0 С, се образува:

Коксов газ– съдържа водород, метан, въглероден диоксид и въглероден диоксид, примеси на амоняк, азот и други газове.

Каменовъглен катран – съдържа няколкостотин различни органични вещества, включително бензен и неговите хомолози, фенол и ароматни алкохоли, нафталин и различни хетероциклични съединения.

Смола или амонячна вода – съдържащи, както подсказва името, разтворен амоняк, както и фенол, сероводород и други вещества.

Кока Кола– твърд коксов остатък, практически чист въглерод.

Коксът се използва в производството на желязо и стомана, амонякът се използва в производството на азотни и комбинирани торове, а значението на продуктите от органично коксуване трудно може да бъде надценено. Каква е географията на разпространение на този минерал?

Основната част от въглищните ресурси се намират в северното полукълбо - Азия, Северна Америка, Евразия. Кои страни се отличават по отношение на запасите и производството на въглища?

Китай, САЩ, Индия, Австралия, Русия.

Основните износители на въглища са страни.

САЩ, Австралия, Русия, Южна Африка.

Основни центрове за внос.

Япония, чужда Европа.

Това е много замърсяващо околната среда гориво. При добива на въглища възникват експлозии и метанови пожари и възникват определени екологични проблеми.

Замърсяване на околната среда е всяка нежелана промяна в състоянието на тази среда в резултат на икономическата дейност на човека. Това се случва и по време на копаене. Нека си представим ситуацията в района на въгледобив. Заедно с въглищата на повърхността се издига огромно количество отпадъчна скала, която просто се изпраща на сметищата като ненужна. Постепенно се формира купища отпадъци- огромни, високи десетки метри, конусовидни планини от скални отпадъци, които изкривяват външния вид на естествения пейзаж. Всички въглища, издигнати на повърхността, ще бъдат ли транспортирани до потребителя? Разбира се, че не. В крайна сметка процесът не е херметичен. Огромно количество въглищен прах се утаява на повърхността на земята. В резултат на това съставът на почвата се променя, подземни води, което неминуемо ще се отрази на животното и зеленчуков святокръг.

Въглищата съдържат радиоактивен въглерод - С, но след изгаряне на горивото опасното вещество, заедно с дима, навлиза във въздуха, водата, почвата и се синтерова в шлака или пепел, която се използва за производството на строителни материали. В резултат на това стените и таваните в жилищните сгради „потъват“ и представляват заплаха за човешкото здраве.

МАСЛО

Маслото е познато на човечеството от древни времена. Добит е на брега на Ефрат

6-7 хиляди години пр.н.е ъъъ . Използвал се е за осветление на жилища, за приготвяне на хоросани, като лекарства и мехлеми и за балсамиране. Петролът в древния свят беше страхотно оръжие: реки от огън се изливаха върху главите на тези щурмуващи крепостни стени, горящи стрели, потопени в масло, летяха към обсадените градове. Маслото беше интегрална частзапалителен агент, който влезе в историята под името "гръцки огън"През Средновековието се използва предимно за улично осветление.

Проучени са над 600 нефтени и газови басейни, 450 се разработват , а общият брой на нефтените полета достига 50 хиляди.

Има леки и тежки масла. Лекият нефт се извлича от недрата с помощта на помпи или по метода на фонтана. Това масло се използва главно за производство на бензин и керосин. Тежките сортове нефт понякога дори се извличат по минен метод (в Република Коми) и от него се приготвят битум, мазут и различни масла.

Маслото е най-универсалното гориво, висококалорично. Добивът му е сравнително прост и евтин, тъй като при извличането на нефт не е необходимо хората да се поставят под земята. Транспортирането на петрол по тръбопроводи не е голям проблем. Основният недостатък на този вид гориво е ниската му ресурсна наличност (около 50 години ) . Общите геоложки запаси са 500 милиарда тона, включително проучени 140 милиарда тона .

IN 2007 година руските учени доказаха на световната общност, че подводните хребети Ломоносов и Менделеев, които се намират в Северния ледовит океан, са зона на континенталния шелф и следователно принадлежат на Руската федерация. Учител по химия ще ви разкаже за състава на маслото и неговите свойства.

Петролът е „буца енергия“. Само с 1 мл от него можете да стоплите цяла кофа вода с един градус, а за да сварите кофа самовар ви трябва по-малко от половин чаша олио. По концентрация на енергия на единица обем петролът е на първо място сред тях естествени вещества. Дори радиоактивните руди не могат да се конкурират с него в това отношение, тъй като съдържанието на радиоактивни вещества в тях е толкова малко, че може да се извлече 1 mg. Ядреното гориво изисква обработка на тонове скали.

Петролът е не само основата на горивно-енергийния комплекс на всяка държава.

Тук са на място известните думи на Д. И. Менделеев „Изгарянето на масло е същото като запалването на пещ банкноти". Всяка капка масло съдържа повече от 900 различни химични съединения, повече от половината от химичните елементи на периодичната система. Това наистина е чудо на природата, основата на нефтохимическата индустрия. Приблизително 90% от цялото произведено масло се използва като гориво. Въпреки “ вашите 10%” , нефтохимическият синтез осигурява производството на много хиляди органични съединения, които задоволяват неотложните нужди на съвременното общество. Не напразно хората с уважение наричат петрола „черно злато“, „кръвта на Земята“.

Маслото е мазна тъмнокафява течност с червеникав или зеленикав оттенък, понякога черна, червена, синя или светла и дори прозрачна с характерна остра миризма. Има нефт, който е бял или безцветен като водата (например в находището Сурухан в Азербайджан, в някои находища в Алжир).

Съставът на маслото не е същият. Но всички те обикновено съдържат три вида въглеводороди - алкани (предимно с нормална структура), циклоалкани и ароматни въглеводороди. Съотношението на тези въглеводороди в петрола от различни находища е различно: например нефтът Мангишлак е богат на алкани, а нефтът в района на Баку е богат на циклоалкани.

Основните залежи на нефт се намират в северното полукълбо. Обща сума 75 Държавите в света произвеждат петрол, но 90% от производството идва от само 10 държави. Близо до ? Световните петролни запаси са в развиващите се страни. (Учителят назовава и показва на картата).

Основни страни производителки:

Саудитска Арабия, САЩ, Русия, Иран, Мексико.

В същото време повече 4/5 Потреблението на петрол представлява делът на икономически развитите страни, които са основните страни вносители:

Япония, чужда Европа, САЩ.

Никъде не се използва суров петрол, но се използват петролни продукти.

Рафиниране на нефт

Съвременната инсталация се състои от пещ за нагряване на масло и дестилационна колона, където маслото се разделя на фракции –отделни смеси от въглеводороди в съответствие с техните точки на кипене: бензин, нафта, керосин. Пещта има дълга тръба, навита на намотка. Пещта се нагрява от продукти от горенето на мазут или газ. Маслото непрекъснато се подава в намотката: там се нагрява до 320 - 350 0 C под формата на смес от течност и пара и навлиза в дестилационната колона. Дестилационната колона е стоманен цилиндричен апарат с височина около 40 m. Той има няколко десетки хоризонтални прегради с дупки вътре - така наречените плочи. Маслените пари, влизащи в колоната, се издигат нагоре и преминават през отвори в плочите. Постепенно се охлаждат, докато се движат нагоре, те частично се втечняват. По-малко летливите въглеводороди се втечняват още на първите плочи, образувайки фракция на газьол; по-летливите въглеводороди се събират по-високо и образуват керосиновата фракция; още по-висока – нафта фракция. Най-летливите въглеводороди излизат от колоната като пари и след кондензация образуват бензин. Част от бензина се подава обратно в колоната за „напояване“, което допринася за по-добри условия на работа. (Запишете в тетрадката). Бензин – съдържа въглеводороди C5 – C11, кипящи в диапазона от 40 0 °C до 200 0 C; нафта – съдържа С8 - С14 въглеводороди с температура на кипене от 120 0 С до 240 0 С Керосин - съдържа С12 – С18 въглеводороди, кипящи при температура от 180 0 С до 300 0 С; газьол - съдържа C13 – C15 въглеводороди, дестилирани при температури от 230 0 C до 360 0 C; смазочни масла - C16 - C28, кипят при температура 350 0 C и по-висока.

След дестилиране на леки продукти от нефт остава вискозна черна течност - мазут. Това е ценна смес от въглеводороди. Смазочните масла се получават от мазут чрез допълнителна дестилация. Недестилируемата част от мазута се нарича катран, който се използва в строителството и за настилка на пътища (Демонстрация на видео фрагмент). Най-ценната фракция от директната дестилация на петрол е бензинът. Въпреки това, добивът на тази фракция не надвишава 17-20% от теглото на суровия нефт. Възниква проблем: как да се задоволят все по-нарастващите нужди на обществото от автомобилно и авиационно гориво? Решението е намерено в края на 19 век от руски инженер Владимир Григориевич Шухов. IN 1891 година той за първи път извършва индустриален напукванекеросинова фракция на петрола, което направи възможно увеличаването на добива на бензин до 65-70% (на базата на суров нефт). Само за развитието на процеса на термичен крекинг на петролни продукти, благодарното човечество написа името на това уникален човекв историята на цивилизацията.

Продуктите, получени в резултат на ректификацията на нефта, се подлагат на химическа обработка, която включва редица сложни процеси, един от които е крекинг на нефтопродукти (от англ. Cracking - разцепване). Има няколко вида крекинг: термичен, каталитичен, крекинг под високо налягане и редукционен крекинг. Термичният крекинг се състои в разделяне на дълговерижни въглеводородни молекули на по-къси под въздействието на висока температура (470-550 0 C). По време на това разцепване се образуват алкени заедно с алкани:

В момента каталитичният крекинг е най-разпространеният. Извършва се при температура 450-500 0 С, но при по-висока скорост и дава възможност за получаване на по-качествен бензин. При условия на каталитичен крекинг, заедно с реакциите на разделяне, протичат реакции на изомеризация, т.е. превръщането на въглеводороди с нормална структура в разклонени въглеводороди.

Изомеризацията влияе върху качеството на бензина, тъй като наличието на разклонени въглеводороди значително увеличава октановото му число. Крекингът се класифицира като така наречения вторичен процес на рафиниране на нефт. Редица други каталитични процеси, като реформинг, също се класифицират като вторични. Реформиране- Това е ароматизацията на бензина чрез нагряване в присъствието на катализатор, например платина. При тези условия алканите и циклоалканите се превръщат в ароматни въглеводороди, в резултат на което октановото число на бензина също се увеличава значително.

Екология и петролно поле

За нефтохимическото производство екологичният проблем е особено належащ. Производството на петрол включва разходи за енергия и замърсяване на околната среда. Опасен източник на замърсяване на Световния океан е офшорният добив на нефт, а Световният океан се замърсява и по време на транспортирането на нефт. Всеки от нас е виждал по телевизията последствията от инциденти с петролни танкери. Черни брегове, покрити със слой мазут, черен прибой, задъхани делфини, Птици, чиито крила са във вискозно гориво, хора в защитни костюмисъбиране на масло с лопати и кофи. Бих искал да предоставя данни за сериозна екологична катастрофа, която се случи в Керченския пролив през ноември 2007 г. Във водата са попаднали 2 хиляди тона петролни продукти и около 7 хиляди тона сяра. Най-засегнати от бедствието бяха Тузланската коса, която се намира на кръстовището на Черно и Азовско море, и Чушката коса. След инцидента мазутът се утаява на дъното, причинявайки смъртта на малката сърцевидна раковина, основната храна на морските обитатели. Възстановяването на екосистемата ще отнеме 10 години. Повече от 15 хиляди птици са умрели. Литър масло, попаднал във водата, се разлива по повърхността й на петна с площ от 100 кв.м. Масленият филм, макар и много тънък, образува непреодолима бариера по пътя на кислорода от атмосферата към водния стълб. В резултат на това се нарушава кислородният режим и океанът „задушава“.Планктонът, който е основата, умира хранителната веригаокеан. В момента около 20% от площта на Световния океан вече е покрита с петролни разливи, а площта, засегната от петролно замърсяване, нараства. Освен факта, че Световният океан е покрит с маслен филм, можем да го наблюдаваме и на сушата. Например в петролните полета на Западен Сибир годишно се разлива повече петрол, отколкото може да побере един танкер - до 20 милиона тона. Около половината от този нефт завършва на земята в резултат на аварии, останалата част е „планирани“ бликания и течове по време на стартиране на кладенци, проучвателни сондажи и ремонт на тръбопроводи. Най-голямата площ на земя, замърсена с нефт, според Комитета по заобикаляща средаЯмало-Ненецки автономен окръг, разположен в Пуровски район.

ПРИРОДЕН И СЪПЪТЕН НЕФТЕН ГАЗ

Природният газ съдържа въглеводороди с ниско молекулно тегло, като основните компоненти са метан. Съдържанието му в газ от различни находища варира от 80% до 97%. Освен метан - етан, пропан, бутан. Неорганични: азот – 2%; CO2; H2O; H2S, благородни газове. Когато природният газ гори, той произвежда много топлина.

По своите свойства природният газ като гориво превъзхожда дори нефта, по-калоричен е. Това е най-младият клон на горивната индустрия. Газът е още по-лесен за добив и транспорт. Това е най-икономичното от всички видове гориво. Има обаче някои недостатъци: сложен междуконтинентален транспорт на газ. Танкерите за метан, превозващи газ във втечнено състояние, са изключително сложни и скъпи конструкции.

Използва се като: ефективно гориво, суровини в химическата промишленост, в производството на ацетилен, етилен, водород, сажди, пластмаси, оцетна киселина, багрила, лекарства и др. Свързани (петролни газове) са природни газове, които се разтварят в масло и са освободен по време на копаене Петролният газ съдържа по-малко метан, но повече пропан, бутан и други висши въглеводороди. Къде се произвежда газът?

Повече от 70 страни по света имат промишлени запаси от газ. Освен това, както в случая с петрола, развиващите се страни имат много големи запаси. Но основно се извършва добив на газ развитите страни. Те имат способността да го използват или начин да продават газ на други страни на същия континент. Международната търговия с газ е по-малко активна от търговията с петрол. Около 15% от световния газ се доставя на международния пазар. Почти 2/3 от световното производство на газ идва от Русия и САЩ. Несъмнено водещият регион за добив на газ не само у нас, но и в света е Ямало-Ненецкият автономен окръг, където тази индустрия се развива вече 30 години. Нашият град Нов Уренгойс право е призната за газова столица. ДА СЕ най-големите депозитивключват Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolarnoye. Уренгойското находище е включено в Книгата на рекордите на Гинес. Запасите и производството на находището са уникални. Проучените запаси надхвърлят 10 трлн. м 3, от началото на експлоатацията вече са произведени 6 трлн. м 3. През 2008 г. OJSC Gazprom планира да извлече 598 милиарда m 3 „синьо злато“ от находището Urengoy.

Газ и екология

Несъвършенството на технологията за производство на нефт и газ и тяхното транспортиране причинява постоянно изгаряне на газови обеми в отоплителните агрегати на компресорните станции и във факели. Компресорните станции генерират около 30% от тези емисии. Около 450 хиляди тона природен и съпътстващ газ се изгарят годишно във факли, докато повече от 60 хиляди тона замърсители се отделят в атмосферата.

Нефтът, газът, въглищата са ценни суровини за химическата промишленост. В близко бъдеще ще им бъде намерена замяна в горивно-енергийния комплекс на страната ни. В момента учените търсят начини да използват слънчевата и вятърната енергия и ядреното гориво, за да заменят напълно петрола. Най-обещаващият вид гориво на бъдещето е водородът. Намаляването на използването на нефт в топлоенергетиката е пътят не само към по-рационалното му използване, но и към запазването на тази суровина за бъдещите поколения. Въглеводородните суровини трябва да се използват само в преработвателната промишленост за получаване на различни продукти. За съжаление ситуацията все още не се е променила и до 94% от произведения петрол служи като гориво. Д. И. Менделеев мъдро каза: „Да гориш петрол е същото като да нагряваш пещ с банкноти.“

Основните източници на въглеводороди са нефтът, природните и свързаните с тях нефтени газове и въглищата. Техните резерви не са неограничени. Според учените при сегашните темпове на производство и потребление те ще стигнат: петролът за 30-90 години, газът за 50 години, въглищата за 300 години.

Масло и неговият състав:

Маслото е мазна течност от светлокафяв до тъмнокафяв, почти черен цвят с характерна миризма, не се разтваря във вода, образува филм на повърхността на водата, който не пропуска въздуха. Маслото е мазна течност от светлокафяв до тъмнокафяв, почти черен цвят, с характерна миризма, не се разтваря във вода, образува филм на повърхността на водата, който не пропуска въздуха. Нефтът е сложна смес от наситени и ароматни въглеводороди, циклопарафин, както и някои органични съединения, съдържащи хетероатоми - кислород, сяра, азот и др. Хората дадоха толкова много ентусиазирани имена на петрола: „Черно злато“ и „Кръвта на Земята“. Петролът наистина заслужава нашето възхищение и благородство.

По състав маслото бива: парафиново – състои се от алкани с права и разклонена верига; нафтен - съдържа наситени циклични въглеводороди; ароматен - включва ароматни въглеводороди (бензен и неговите хомолози). Въпреки сложния компонентен състав, елементният състав на маслата е повече или по-малко еднакъв: средно 82-87% въглеводороди, 11-14% водород, 2-6% други елементи (кислород, сяра, азот).

Малко история .

През 1859 г. в САЩ, в щата Пенсилвания, 40-годишният Едуин Дрейк, с помощта на собствената си упоритост, пари от петролна компания и стара парна машина, пробива кладенец с дълбочина 22 метра и извлича първия масло от него.

Приоритетът на Дрейк като пионер в нефтените сондажи е оспорван, но името му все още се свързва с началото на петролната ера. Нефтът е открит в много части на света. Човечеството най-накрая се сдоби в големи количества с отличен източник на изкуствено осветление...

Какъв е произходът на петрола?

Сред учените доминират две основни концепции: органични и неорганични. Според първата концепция органичните останки, заровени в седименти, се разлагат с течение на времето, превръщайки се в нефт, въглища и природен газ; по-мобилен нефт и газ след това се натрупват в горните слоеве на седиментни скали, които имат пори. Други учени твърдят, че нефтът се образува на „големи дълбочини в мантията на Земята“.

Руският учен химик Д. И. Менделеев беше привърженик на неорганичната концепция. През 1877 г. той предлага минерална (карбидна) хипотеза, според която появата на нефт е свързана с проникването на вода в дълбините на Земята по разломи, където под въздействието й върху „въглеродни метали“ се получават въглеводороди.

Ако имаше хипотеза за космически произход на нефта - от въглеводороди, съдържащи се в газовата обвивка на Земята по време на нейното звездно състояние.

Природният газ е „синьо злато“.

Страната ни е на първо място в света по запаси от природен газ. Най-важните находища на това ценно гориво се намират в Западен Сибир (Уренгойское, Заполярное), във Волго-Уралския басейн (Вуктилское, Оренбургское) и в Северен Кавказ (Ставрополское).

За производството на природен газ обикновено се използва методът на потока. За да започне газът да тече към повърхността, достатъчно е да се отвори кладенец, пробит в газоносна формация.

Природният газ се използва без предварително разделяне, тъй като се пречиства преди транспортиране. По-специално от него се отстраняват механични примеси, водни пари, сероводород и други агресивни компоненти... Както и повечето пропан, бутан и по-тежки въглеводороди. Останалият практически чист метан се консумира, първо, като гориво: висока калоричност; екологичен; удобен за добив, транспортиране, изгаряне, тъй като агрегатното състояние е газ.

Второ, метанът става суровина за производството на ацетилен, сажди и водород; за производство на ненаситени въглеводороди, предимно етилен и пропилен; за органичен синтез: метилов алкохол, формалдехид, ацетон, оцетна киселина и много други.

Свързан петролен газ

Свързаният петролен газ също е природен газ по произход. Получава специално наименование, защото се намира в находища заедно с нефта - разтваря се в него. Когато маслото се извлича на повърхността, то се отделя от нея поради рязък спад на налягането. Русия заема едно от първите места по отношение на запасите от съпътстващ газ и неговия добив.

Съставът на свързания нефтен газ се различава от природния газ, той съдържа много повече етан, пропан, бутан и други въглеводороди. В допълнение, той съдържа такива редки газове на Земята като аргон и хелий.

Свързаният нефтен газ е ценна химическа суровина, от която могат да се получат повече вещества, отколкото от природния газ. Отделни въглеводороди също се извличат за химическа преработка: етан, пропан, бутан и др. От тях чрез реакция на дехидрогениране се получават ненаситени въглеводороди.

Въглища

Запасите от въглища в природата значително надвишават запасите от нефт и газ. Въглищата са сложна смес от вещества, състояща се от различни съединения на въглерод, водород, кислород, азот и сяра. Съставът на въглищата включва такива минерални вещества, съдържащи съединения на много други елементи.

Черните въглища имат състав: въглерод - до 98%, водород - до 6%, азот, сяра, кислород - до 10%. Но в природата има и кафяви въглища. Техният състав: въглерод - до 75%, водород - до 6%, азот, кислород - до 30%.

Основният метод за преработка на въглища е пиролизата (кокосова обработка) - разлагането на органични вещества без достъп на въздух, когато висока температура(около 1000 С). Получават се следните продукти: кокс (високоякостно изкуствено твърдо гориво, широко използвано в металургията); въглищен катран (използван в химическата промишленост); кокосов газ (използван в химическата промишленост и като гориво.)

Коксов газ

Летливите съединения (коксов газ), образувани при термичното разлагане на въглищата, постъпват в общ събирателен резервоар. Тук коксовият газ се охлажда и преминава през електрически утаители за отделяне на въглищния катран. В газовия колектор едновременно със смолата се кондензира вода, в която се разтварят амоняк, сероводород, фенол и други вещества. Водородът се изолира от некондензиран коксов газ за различни синтези.

След дестилация на каменовъглен катран остава твърдо– смола, която се използва за подготовка на електроди и покривен филц.

Рафиниране на нефт

Рафинирането на нефт или ректификацията е процес на термично разделяне на нефт и нефтопродукти на фракции въз основа на точката на кипене.

Дестилацията е физически процес.

Има два метода за рафиниране на петрол: физически ( първична обработка) и химически (рециклиране).

Първичното рафиниране на нефт се извършва в дестилационна колона - апарат за разделяне на течни смеси от вещества, които се различават по точка на кипене.

Маслени фракции и основни области на тяхното използване:

Бензин - автомобилно гориво;

Керосин - авиационно гориво;

Нафта - производство на пластмаси, суровини за рециклиране;

Газьол - дизелово и котелно гориво, суровини за рециклиране;

Мазут - фабрично гориво, парафини, смазочни масла, битум.

Методи за почистване на нефтени разливи :

1) Абсорбция - всички познавате слама и торф. Те абсорбират масло, след което могат да бъдат внимателно събрани и отстранени, последвано от унищожаване. Този метод е подходящ само в спокойни условия и само за малки петна. Методът е много популярен напоследък поради ниската си цена и висока ефективност.

Резултат: Методът е евтин в зависимост от външните условия.

2) Самоликвидация: - този метод се използва, ако маслото е разлято далеч от бреговете и петното е малко (в този случай е по-добре изобщо да не пипате петното). Постепенно ще се разтвори във вода и частично ще се изпари. Понякога маслото не изчезва дори след няколко години, малки петна достигат брега под формата на парчета хлъзгава смола.

В крайна сметка: не се използват химикали; Маслото остава на повърхността дълго време.

3) Биологичен: Технология, базирана на използването на микроорганизми, способни да окисляват въглеводороди.

Резултат: минимални щети; отстраняване на масло от повърхността, но методът е трудоемък и отнема много време.

Суха дестилация на въглища.

Ароматните въглеводороди се получават главно от суха дестилация на въглища. При нагряване на въглища в реторти или коксови пещи без достъп на въздух при 1000–1300 ° C, органичните вещества на въглищата се разлагат с образуването на твърди, течни и газообразни продукти.

Твърдият продукт на сухата дестилация - коксът - е пореста маса, състояща се от въглерод с добавка на пепел. Коксът се произвежда в огромни количества и се консумира главно от металургичната промишленост като редуциращ агент при производството на метали (предимно желязо) от руди.

Течните продукти на сухата дестилация са черен вискозен катран (каменен катран), а водният слой, съдържащ амоняк, е амонячна вода. Въглищният катран се получава средно 3% от теглото на първоначалните въглища. Амонячната вода е един от важните източници на амоняк. Газообразните продукти от сухата дестилация на въглища се наричат коксов газ. Коксовият газ има различен състав в зависимост от вида на въглищата, начина на коксуване и т.н. Коксовият газ, произведен в коксовите батерии, преминава през серия от абсорбери, които улавят катран, амоняк и леки маслени пари. Лекото масло, получено чрез кондензация от коксов газ, съдържа 60% бензен, толуен и други въглеводороди. Повечето отбензен (до 90%) се получава именно по този начин и само малко - чрез фракциониране на каменовъглен катран.

Обработка на каменовъглен катран. Въглищният катран има вид на черна смолиста маса с характерна миризма. В момента от каменовъглен катран са изолирани над 120 различни продукта. Сред тях са ароматни въглеводороди, както и ароматни кислородсъдържащи вещества с кисела природа (феноли), азотсъдържащи вещества с основна природа (пиридин, хинолин), вещества, съдържащи сяра (тиофен) и др.

Въглищният катран се подлага на фракционна дестилация, което води до няколко фракции.

Лекото масло съдържа бензен, толуен, ксилен и някои други въглеводороди.

Средно или карболово масло съдържа редица феноли.

Тежко или креозотно масло: От въглеводородите тежкото масло съдържа нафталин.

Получаване на въглеводороди от нефт

Нефтът е един от основните източници на ароматни въглеводороди. Повечето нефт съдържат много малки количества ароматни въглеводороди. Сред домашните масла петролът от полето Урал (Перм) е богат на ароматни въглеводороди. Второто бакинско масло съдържа до 60% ароматни въглеводороди.

Поради недостига на ароматни въглеводороди сега се използва „ароматизиране на маслото“: нефтопродуктите се нагряват при температура около 700 ° C, в резултат на което 15–18% от ароматните въглеводороди могат да бъдат получени от продуктите на разлагане на нефта.

Касова бележка ароматен въглеводороди. Естествено източници
Касова бележка въглеводородиот масло. Маслото е едно от основните източници ароматен въглеводороди.

Касова бележка ароматен въглеводороди. Естествено източници. Суха дестилация на въглища. Ароматни въглеводородисе получават основно с. Номенклатура и изомерия ароматен въглеводороди.

Касова бележка ароматен въглеводороди. Естествено източници. Суха дестилация на въглища. Ароматни въглеводородисе получават основно с.

Касова бележка ароматен въглеводороди. Естествено източници.
1. Синтез от ароматен въглеводородии мастни хало производни в присъствието на катализа... още ».

Към групата ароматенсъединенията включват редица вещества, получениот естественосмоли, балсами и етерични масла.
Рационални имена ароматен въглеводородиобикновено произлиза от името. Ароматни въглеводороди.

Естествено източницилимит въглеводороди. Газове, течности и твърди вещества са широко разпространени в природата. въглеводороди, като в повечето случаи се срещат не под формата на чисти съединения, а под формата на различни, понякога много сложни смеси.

изомерия, естествено източниции начини получаванеолефини Изомерията на олефините зависи от изомерията на веригата от въглеродни атоми, т.е. от това дали веригата е n. Ненаситени (ненаситени) въглеводороди.

Въглеводороди. Въглехидратите са широко разпространени в природата и играят много важна роля в живота на човека. Те са част от храната и обикновено нуждата на човек от енергия се задоволява по време на хранене в по-голямата си част поради въглехидратите.

Радикалът H2C=CH-, получен от етилен, обикновено се нарича винил; радикалът H2C=CH-CH2-, получен от пропилей, се нарича алил. Естествено източниции начини получаванеолефини

Естествено източницилимит въглеводородиИма и някои продукти от суха дестилация на дървесина, торф, кафяви и каменни въглища и нефтени шисти. Синтетични методи получаванелимит въглеводороди.

Намерени подобни страници:10

$моб_инфо$