Natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe sind fossile Brennstoffe – Öl und

Gas, Kohle und Torf. Erdöl- und Gasvorkommen entstanden vor 100–200 Millionen Jahren

zurück von mikroskopisch Meerespflanzen und Tiere, die sich herausstellten

in Sedimentgesteinen enthalten, die sich auf dem Meeresboden gebildet haben

Diese Kohle und dieser Torf begannen sich vor 340 Millionen Jahren aus Pflanzen zu bilden,

wächst an Land.

Erdgas und Rohöl kommen häufig mit Wasser vor

ölführende Schichten, die sich zwischen den Schichten befinden Felsen(Abb. 2). Begriff

Unter „Erdgas“ versteht man auch Gase, die in der Natur entstehen

Bedingungen, die durch die Zersetzung von Kohle entstehen. Erdgas und Rohöl

werden auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis entwickelt. Das größte

Erdgasproduzenten auf der Welt sind Russland, Algerien, Iran und

Vereinigte Staaten. Die größten Rohölproduzenten sind

Venezuela, Saudi-Arabien, Kuwait und Iran.

Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan (Tabelle 1).

Rohöl ist eine ölige Flüssigkeit, deren Farbe variieren kann

sehr vielfältig sein – von dunkelbraun oder grün bis fast

farblos. Es beinhaltet große Nummer Alkane Unter ihnen gibt es

gerade Alkane, verzweigte Alkane und Cycloalkane mit der Anzahl der Atome

Kohlenstoff von fünf bis 40. Der Industriename dieser Cycloalkane ist Nachta. IN

Rohöl enthält außerdem etwa 10 % Aromaten

Kohlenwasserstoffe sowie geringe Mengen anderer Verbindungen enthalten

Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff.

Tabelle 1 Zusammensetzung von Erdgas

Kohle ist der älteste uns bekannte Energieträger

Menschheit. Es ist ein Mineral (Abb. 3), das daraus entstanden ist

Pflanzenmaterial im Prozess der Metamorphose. Metamorph

werden Gesteine ​​genannt, deren Zusammensetzung sich in den Bedingungen verändert hat

hohe Drücke, sowie hohe Temperaturen. Das Produkt der ersten Stufe in

Der Prozess der Kohlebildung ist Torf, das ist

zersetzte organische Substanz. Aus Torf entsteht später Kohle

es ist mit Sedimentgesteinen bedeckt. Diese Sedimentgesteine ​​heißen

überladen. Überladenes Sediment verringert den Feuchtigkeitsgehalt des Torfs.

Bei der Klassifizierung von Kohlen werden drei Kriterien verwendet: Reinheit (bestimmt).

relativer Kohlenstoffgehalt in Prozent); Typ (definiert

Zusammensetzung des ursprünglichen Pflanzenmaterials); Note (abhängig von

Grad der Metamorphose).

Tabelle 2 Kohlenstoffgehalt einiger Brennstoffe und ihr Heizwert

Fähigkeit

Die niedrigsten Arten fossiler Kohlen sind Braunkohle und

Braunkohle (Tabelle 2). Sie sind dem Torf am nächsten und relativ charakterisiert

zeichnet sich durch einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt aus und wird häufig verwendet

Industrie. Die trockenste und härteste Kohlesorte ist Anthrazit. Sein

Wird zum Heizen von Häusern und zum Kochen verwendet.

In letzter Zeit ist es dank des technologischen Fortschritts immer häufiger geworden

wirtschaftliche Vergasung von Kohle. Zu den Kohlevergasungsprodukten gehören:

Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Methan und Stickstoff. Sie werden verwendet in

als gasförmiger Brennstoff oder als Rohstoff für die Herstellung verschiedener

chemische Produkte und Düngemittel.

Kohle ist, wie unten beschrieben, eine wichtige Rohstoffquelle für die Produktion von

aromatische Verbindungen. Kohle repräsentiert

eine komplexe Mischung Chemikalien, die Kohlenstoff enthalten,

Wasserstoff und Sauerstoff sowie geringe Mengen Stickstoff, Schwefel und andere Verunreinigungen

Elemente. Darüber hinaus umfasst die Zusammensetzung der Kohle je nach Art Folgendes

unterschiedliche Mengen an Feuchtigkeit und unterschiedliche Mineralien.

Kohlenwasserstoffe kommen natürlicherweise nicht nur in fossilen Brennstoffen vor, sondern auch in

in einigen Materialien biologischen Ursprungs. Natürliches Gummi

ist ein Beispiel für ein natürliches Kohlenwasserstoffpolymer. Gummimolekül

besteht aus Tausenden von Struktureinheiten, die Methylbuta-1,3-dien darstellen

(Isopren);

Natürliches Gummi. Ungefähr 90 % Naturkautschuk, der

Derzeit auf der ganzen Welt abgebaut, aus Brasilien bezogen

Gummibaum Hevea brasiliensis, der hauptsächlich in kultiviert wird

äquatoriale Länder Asiens. Der Saft dieses Baumes, der Latex ist

(kolloidale wässrige Polymerlösung), gesammelt aus mit einem Messer gemachten Schnitten

bellen. Latex enthält etwa 30 % Kautschuk. Seine winzigen Stücke

in Wasser suspendiert. Der Saft wird in Aluminiumbehälter gegossen, wo Säure hinzugefügt wird,

wodurch der Gummi koaguliert.

Auch viele andere Naturstoffe enthalten Isopren-Strukturen.

Fragmente. Limonen enthält beispielsweise zwei Isopreneinheiten. Limonen

ist der Hauptbestandteil von Ölen, die aus Zitrusschalen gewonnen werden.

wie Zitronen und Orangen. Diese Verbindung gehört zur Klasse der Verbindungen

sogenannte Terpene. Terpene enthalten 10 Kohlenstoffatome (C) in ihren Molekülen

10-Verbindungen) und umfassen zwei miteinander verbundene Isoprenfragmente

einander nacheinander („Kopf an Schwanz“). Verbindungen mit vier Isopren

Fragmente (C 20-Verbindungen) werden Diterpene genannt, und zwar mit sechs

Isoprenfragmente - Triterpene (C 30-Verbindungen). Squalen,

Das im Haifischleberöl enthaltene Triterpen ist ein Triterpen.

Tetraterpene (C 40-Verbindungen) enthalten acht Isopren

Fragmente. Tetraterpene kommen in Pigmenten pflanzlicher und tierischer Fette vor

Herkunft. Ihre Farbe ist auf das Vorhandensein eines langen Konjugatsystems zurückzuführen

Doppelbindungen. Beispielsweise ist β-Carotin für die charakteristische orange Farbe verantwortlich

Karottenfärbung.

Ölraffinierungstechnologie und Kohle

Ende des 19. Jahrhunderts. Unter dem Einfluss des Fortschritts in den Bereichen Wärme- und Energietechnik, Verkehr, Maschinenbau, Militär und einer Reihe anderer Industrien ist die Nachfrage ins Unermessliche gestiegen und es ist ein dringender Bedarf an neuen Arten von Kraftstoffen und chemischen Produkten entstanden.

Zu dieser Zeit wurde die Ölraffinerieindustrie geboren und entwickelte sich rasch weiter. Einen enormen Impuls für die Entwicklung der Ölraffinerieindustrie gab die Erfindung und schnelle Verbreitung des mit Erdölprodukten betriebenen Verbrennungsmotors. Auch die Technologie zur Verarbeitung von Kohle, die nicht nur als einer der Hauptbrennstoffe dient, sondern, was besonders hervorzuheben ist, im Berichtszeitraum zu einem notwendigen Rohstoff für die chemische Industrie wurde, entwickelte sich intensiv. Eine wichtige Rolle spielte dabei die Kokschemie. Kokereien, die früher Koks an die Eisen- und Stahlindustrie lieferten, wurden zu kokereichemischen Betrieben, die auch eine Reihe wertvoller chemischer Produkte produzierten: Kokereigas, Rohbenzol, Kohlenteer und Ammoniak.

Basierend auf den Produkten der Öl- und Kohleverarbeitung begann sich die Produktion synthetischer organischer Substanzen und Materialien zu entwickeln. Sie werden häufig als Rohstoffe und Halbzeuge in verschiedenen Bereichen der chemischen Industrie eingesetzt.

Ticket Nr. 10

Ziel. Wissen über natürliche Quellen organischer Verbindungen und deren Verarbeitung zusammenfassen; zeigen Sie die Erfolge und Perspektiven für die Entwicklung der Petrochemie und Kokschemie sowie ihre Rolle im technischen Fortschritt des Landes auf; Kenntnisse aus dem Studiengang Wirtschaftsgeographie über die Gaswirtschaft, moderne Richtungen der Gasaufbereitung, Rohstoff- und Energieprobleme vertiefen; Entwickeln Sie Unabhängigkeit im Umgang mit Lehrbüchern, Nachschlagewerken und populärwissenschaftlicher Literatur.

PLANEN

Natürliche Quellen Kohlenwasserstoffe. Erdgas. Erdölbegleitgase.
Öl und Erdölprodukte, ihre Anwendung.
Thermisches und katalytisches Cracken.
Koksproduktion und das Problem der Gewinnung von flüssigem Brennstoff.
Aus der Entwicklungsgeschichte von OJSC Rosneft - KNOS.
Produktionskapazität der Anlage. Hergestellte Produkte.
Kommunikation mit dem Chemielabor.
Sicherheit Umfeld In der Fabrik.
Anlagenpläne für die Zukunft.

Natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe.
Erdgas. Erdölbegleitgase

Vor dem Großen Vaterländischer Krieg Industriereserven Erdgas waren in der Karpatenregion, im Kaukasus, in der Wolgaregion und im Norden (Komi ASSR) bekannt. Die Untersuchung von Erdgasreserven war nur mit der Ölexploration verbunden. Die industriellen Erdgasreserven beliefen sich 1940 auf 15 Milliarden m3. Dann wurden Gasvorkommen im Nordkaukasus, in Transkaukasien, in der Ukraine, in der Wolgaregion, in Zentralasien entdeckt. Westsibirien und weiter Fernost. An
1 января 1976 г. разведанные запасы природного газа составляли 25,8 трлн м 3 , из них в европейской части СССР – 4,2 трлн м 3 (16,3%), на Востоке – 21,6 трлн м 3 (83,7 %), einschließlich
18,2 Billionen m3 (70,5 %) – in Sibirien und im Fernen Osten, 3,4 Billionen m3 (13,2 %) – in Zentralasien und Kasachstan. Zum 1. Januar 1980 beliefen sich die potenziellen Erdgasreserven auf 80–85 Billionen m3, die erkundeten Reserven beliefen sich auf 34,3 Billionen m3. Darüber hinaus stiegen die Reserven vor allem aufgrund der Entdeckung von Lagerstätten im Osten des Landes – nachgewiesene Reserven lagen dort bei etwa
30,1 Billionen m 3, was 87,8 % der Gesamtmenge der Union entspricht.
Heute verfügt Russland über 35 % der weltweiten Erdgasreserven, die sich auf mehr als 48 Billionen m3 belaufen. Die Hauptgebiete des Erdgasvorkommens in Russland und den GUS-Staaten (Vorkommen):

Westsibirische Öl- und Gasprovinz:
Urengoiskoje, Jamburgskoje, Zapoljarnoje, Medweschje, Nadymskoje, Tasowskoje – Autonomer Kreis der Jamal-Nenzen;
Pokhromskoye, Igrimskoye – Gasführendes Gebiet Beresowski;
Meldzhinskoe, Luginetskoe, Ust-Silginskoe – gasführende Region Vasyugan.
Öl- und Gasprovinz Wolga-Ural:
Das bedeutendste ist Vuktylskoye in der Öl- und Gasregion Timan-Petschora.
Zentralasien und Kasachstan:
das bedeutendste in Zentralasien ist Gazlinskoye im Fergana-Tal;
Kyzylkum, Bayram-Ali, Darvazin, Achak, Shatlyk.
Nordkaukasus und Transkaukasien:
Karadag, Duvanny – Aserbaidschan;
Lichter von Dagestan – Dagestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelachiadinskoye - Stawropol-Territorium;
Leningradskoje, Maikopskoje, Staro-Minskoje, Berezanskoje – Region Krasnodar.

Auch in der Ukraine, auf Sachalin und im Fernen Osten sind Erdgasvorkommen bekannt.
Westsibirien zeichnet sich durch Erdgasreserven aus (Urengoiskoje, Jamburgskoje, Zapolyarnoje, Medweschje). Die industriellen Reserven erreichen hier 14 Billionen m3. Besonders wichtig werden nun die Jamal-Gaskondensatfelder (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye usw.). Auf ihrer Grundlage wird das Projekt Jamal – Europa umgesetzt.
Die Erdgasproduktion ist stark konzentriert und konzentriert sich auf Gebiete mit den größten und profitabelsten Feldern. Nur fünf Felder – Urengoiskoje, Jamburgskoje, Zapolyarnoje, Medweschje und Orenburgskoje – enthalten die Hälfte aller Industriereserven in Russland. Die Reserven von Medvezhye werden auf 1,5 Billionen m3 und von Urengoyskoe auf 5 Billionen m3 geschätzt.
Das nächste Merkmal ist die dynamische Lage der Erdgasproduktionsstandorte, die sich aus der schnellen Erweiterung der Grenzen der identifizierten Ressourcen sowie der vergleichsweise einfachen und geringen Kosten ihrer Einbindung in die Entwicklung erklärt. In kurzer Zeit verlagerten sich die Hauptzentren der Erdgasförderung von der Wolgaregion in die Ukraine und in den Nordkaukasus. Weitere territoriale Verschiebungen werden durch die Erschließung von Vorkommen in Westsibirien, Zentralasien, dem Ural und dem Norden verursacht.

Nach dem Zusammenbruch der UdSSR kam es in Russland zu einem Rückgang der Erdgasförderung. Der Rückgang wurde hauptsächlich in der nördlichen Wirtschaftsregion (8 Milliarden m3 im Jahr 1990 und 4 Milliarden m3 im Jahr 1994), im Ural (43 Milliarden m3 und 35 Milliarden m3) und in der westsibirischen Wirtschaftsregion (576 Milliarden m3) beobachtet
555 Milliarden m3) und im Nordkaukasus (6 und 4 Milliarden m3). Die Erdgasförderung blieb in den Wirtschaftsregionen Wolga (6 Mrd. m3) und Fernost auf dem gleichen Niveau.
Ende 1994 war ein Aufwärtstrend im Produktionsniveau zu verzeichnen.
Aus den Republiken ehemalige UdSSR Die Russische Föderation produziert das meiste Gas, an zweiter Stelle steht Turkmenistan (mehr als 1/10), gefolgt von Usbekistan und der Ukraine.
Von besonderer Bedeutung ist die Förderung von Erdgas auf dem Schelf des Weltmeeres. Im Jahr 1987 wurden 12,2 Milliarden m 3 aus Offshore-Feldern gefördert, was etwa 2 % des im Land geförderten Gases entspricht. Die damit verbundene Gasproduktion belief sich im selben Jahr auf 41,9 Milliarden m3. Eine der gasförmigen Brennstoffreserven ist für viele Gebiete die Vergasung von Kohle und Schiefer. Die unterirdische Kohlevergasung wird im Donbass (Lisichansk), im Kusbass (Kiselevsk) und in der Region Moskau (Tula) durchgeführt.
Erdgas war und ist ein wichtiges Exportprodukt im russischen Außenhandel.
Die wichtigsten Erdgasverarbeitungszentren befinden sich im Ural (Orenburg, Shkapovo, Almetyevsk), in Westsibirien (Nischnewartowsk, Surgut), in der Wolgaregion (Saratow), ​​im Nordkaukasus (Grosny) und in anderen Gasregionen. tragende Provinzen. Es ist festzustellen, dass Gasaufbereitungsanlagen auf Rohstoffquellen ausgerichtet sind – Felder und große Gaspipelines.
Der wichtigste Verwendungszweck von Erdgas ist der Brennstoff. In letzter Zeit Der Anteil von Erdgas an der Brennstoffbilanz des Landes nimmt tendenziell zu.

Das wertvollste Erdgas mit hohem Methangehalt ist Stawropol (97,8 % CH 4), Saratow (93,4 %), Urengoi (95,16 %).
Die Erdgasreserven auf unserem Planeten sind sehr groß (ca. 1015 m3). Wir kennen mehr als 200 Vorkommen in Russland; sie befinden sich in Westsibirien, im Wolga-Ural-Becken und im Nordkaukasus. In Bezug auf die Erdgasreserven nimmt Russland weltweit den ersten Platz ein.
Erdgas ist die wertvollste Art Kraftstoff. Bei der Verbrennung von Gas wird viel Wärme freigesetzt, sodass es als energieeffizienter und kostengünstiger Brennstoff in Kesselanlagen, Hochöfen, Herdfeueröfen und Glasschmelzöfen dient. Der Einsatz von Erdgas in der Produktion ermöglicht eine deutliche Steigerung der Arbeitsproduktivität.
Erdgas ist eine Rohstoffquelle für die chemische Industrie: zur Herstellung von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, verschiedenen Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten und anderen Produkten.

Erdölbegleitgas ist ein Gas, das zusammen mit Öl existiert, in Öl gelöst ist und sich darüber befindet und unter Druck einen „Tankdeckel“ bildet. Am Ausgang des Bohrlochs sinkt der Druck und das Begleitgas wird vom Öl getrennt. Dieses Gas wurde früher nicht genutzt, sondern einfach verbrannt. Derzeit wird es aufgefangen und als Brennstoff und wertvolle chemische Rohstoffe verwendet. Die Einsatzmöglichkeiten von Begleitgasen sind sogar noch größer als bei Erdgas, denn... ihre Zusammensetzung ist reicher. Begleitgase enthalten weniger Methan als Erdgas, dafür aber deutlich mehr Methanhomologe. Um Begleitgas rationeller zu nutzen, wird es in Gemische engerer Zusammensetzung aufgeteilt. Nach der Trennung werden Gasbenzin, Propan und Butan sowie trockenes Gas erhalten. Auch einzelne Kohlenwasserstoffe werden gefördert – Ethan, Propan, Butan und andere. Durch Dehydrierung werden ungesättigte Kohlenwasserstoffe gewonnen – Ethylen, Propylen, Butylen usw.

Öl und Erdölprodukte, ihre Anwendung

Öl ist eine ölige Flüssigkeit mit stechendem Geruch. Es ist an vielen Orten zu finden Globus, imprägniert poröses Gestein in verschiedenen Tiefen.
Nach Ansicht der meisten Wissenschaftler handelt es sich bei Öl um die geochemisch veränderten Überreste von Pflanzen und Tieren, die einst auf der Erde lebten. Diese Theorie des organischen Ursprungs von Öl wird durch die Tatsache gestützt, dass Öl einige stickstoffhaltige Substanzen enthält – Abbauprodukte von Substanzen, die in Pflanzengeweben vorhanden sind. Es gibt auch Theorien über den anorganischen Ursprung von Öl: seine Entstehung als Folge der Einwirkung von Wasser in der Erdoberfläche auf heiße Metallkarbide (Verbindungen von Metallen mit Kohlenstoff) mit anschließender Veränderung der resultierenden Kohlenwasserstoffe unter dem Einfluss von hohe Temperatur, hoher Druck, Kontakt mit Metallen, Luft, Wasserstoff usw.
Bei der Förderung aus ölführenden Formationen, die teilweise in mehreren Kilometern Tiefe in der Erdkruste liegen, gelangt Öl entweder unter dem Druck der darauf befindlichen Gase an die Oberfläche oder wird durch Pumpen abgepumpt.

Die Ölindustrie ist heute ein großer nationaler Wirtschaftskomplex, der nach seinen eigenen Gesetzen lebt und sich entwickelt. Was bedeutet Öl heute für die Volkswirtschaft des Landes? Öl ist ein Rohstoff für Petrochemikalien bei der Herstellung von synthetischem Kautschuk, Alkoholen, Polyethylen, Polypropylen, einer Vielzahl verschiedener Kunststoffe und daraus hergestellter Fertigprodukte sowie künstlichen Stoffen; Quelle für die Herstellung von Kraftstoffen (Benzin, Kerosin, Diesel und Flugzeugtreibstoffe), Ölen und Schmiermitteln sowie Kessel- und Ofenbrennstoff (Heizöl), Baumaterial(Bitumen, Teer, Asphalt); Rohstoffe für die Herstellung einer Reihe von Proteinpräparaten, die als Zusatzstoffe in Viehfutter verwendet werden, um deren Wachstum zu stimulieren.
Öl gehört uns Volksvermögen, die Quelle der Macht des Landes, die Grundlage seiner Wirtschaft. Der russische Ölkomplex umfasst 148.000 Ölquellen, 48,3.000 km Hauptölpipelines, 28 Ölraffinerien mit einer Gesamtkapazität von mehr als 300 Millionen Tonnen Öl pro Jahr sowie eine Vielzahl weiterer Produktionsanlagen.
Die Unternehmen der Ölindustrie und ihrer Dienstleistungsbranchen beschäftigen etwa 900.000 Arbeitnehmer, davon etwa 20.000 Menschen im Bereich Wissenschaft und wissenschaftliche Dienstleistungen.
In den letzten Jahrzehnten kam es zu grundlegenden Veränderungen in der Struktur der Brennstoffindustrie, verbunden mit einem Rückgang des Anteils der Kohleindustrie und dem Wachstum der Öl- und Gasproduktions- und -verarbeitungsindustrien. Betrugen sie 1940 noch 20,5 %, waren es 1984 75,3 % der Gesamtproduktion mineralischer Brennstoffe. Jetzt rücken Erdgas und Tagebaukohle in den Vordergrund. Der Ölverbrauch für Energiezwecke wird sinken, im Gegenteil, seine Nutzung als chemischer Rohstoff wird zunehmen. Derzeit machen Öl und Gas in der Struktur der Brennstoff- und Energiebilanz 74 % aus, während der Anteil von Öl abnimmt und der Anteil von Gas zunimmt und etwa 41 % beträgt. Der Kohleanteil beträgt 20 %, die restlichen 6 % stammen aus Strom.
Die Brüder Dubinin begannen zunächst mit der Ölraffinierung im Kaukasus. PrimärverarbeitungÖl besteht aus seiner Destillation. Die Destillation erfolgt in Erdölraffinerien nach der Trennung der Erdölgase.

Aus Öl werden verschiedene Produkte von großer praktischer Bedeutung isoliert. Zunächst werden daraus gelöste gasförmige Kohlenwasserstoffe (hauptsächlich Methan) entfernt. Nach dem Abdestillieren flüchtiger Kohlenwasserstoffe wird das Öl erhitzt. Sie gehen als erste in einen Dampfzustand über und Kohlenwasserstoffe werden daraus abdestilliert eine große Anzahl Kohlenstoffatome in einem Molekül, die einen relativ niedrigen Siedepunkt haben. Mit zunehmender Temperatur der Mischung werden Kohlenwasserstoffe mit einem höheren Siedepunkt destilliert. Auf diese Weise können einzelne Ölgemische (Fraktionen) gesammelt werden. Meistens entstehen bei dieser Destillation vier flüchtige Fraktionen, die dann weiter getrennt werden.
Die wichtigsten Ölfraktionen sind wie folgt.
Benzinanteil, gesammelt bei 40 bis 200 °C, enthält Kohlenwasserstoffe von C 5 H 12 bis C 11 H 24. Bei weiterer Destillation der isolierten Fraktion erhalten wir Benzin (T kip = 40–70 °C), Benzin
(T kip = 70–120 °C) – Luftfahrt, Automobil usw.
Naphtha-Fraktion, gesammelt im Bereich von 150 bis 250 °C, enthält Kohlenwasserstoffe von C 8 H 18 bis C 14 H 30. Naphtha wird als Kraftstoff für Traktoren verwendet. Große Mengen Naphtha werden zu Benzin verarbeitet.
Kerosin-Fraktion umfasst Kohlenwasserstoffe von C 12 H 26 bis C 18 H 38 mit einem Siedepunkt von 180 bis 300 °C. Kerosin wird nach der Reinigung als Treibstoff für Traktoren, Jets und Raketen verwendet.
Gasölfraktion (T kip > 275 °C), sonst genannt Dieselkraftstoff.
Rückstand nach der Öldestillation – Heizöl– enthält Kohlenwasserstoffe mit einer großen Anzahl von Kohlenstoffatomen (bis zu mehreren Dutzend) im Molekül. Auch Heizöl wird durch Destillation unter vermindertem Druck in Fraktionen aufgetrennt, um eine Zersetzung zu vermeiden. Als Ergebnis erhalten wir Solaröle(Dieselkraftstoff), Schmieröle(Automobil, Luftfahrt, Industrie usw.), Vaseline(Technische Vaseline wird zum Schmieren von Metallprodukten verwendet, um sie vor Korrosion zu schützen; gereinigte Vaseline wird als Basis für Kosmetika und in der Medizin verwendet). Aus einigen Ölsorten wird es gewonnen Paraffin(zur Herstellung von Streichhölzern, Kerzen usw.). Nach dem Abdestillieren der flüchtigen Bestandteile aus dem Heizöl bleibt übrig Teer. Es wird häufig im Straßenbau eingesetzt. Neben der Verarbeitung zu Schmierölen wird Heizöl auch als flüssiger Brennstoff in Kesselanlagen eingesetzt. Das aus der Erdölraffinierung gewonnene Benzin reicht nicht aus, um den gesamten Bedarf zu decken. IN Best-Case-Szenario Bis zu 20 % des Benzins können aus Öl gewonnen werden, der Rest sind hochsiedende Produkte. In diesem Zusammenhang stand die Chemie vor der Aufgabe, Wege zu finden, Benzin in großen Mengen herzustellen. Ein bequemer Weg wurde mithilfe der von A.M. Butlerov entwickelten Theorie der Struktur organischer Verbindungen gefunden. Hochsiedende Öldestillationsprodukte sind für den Einsatz als ungeeignet Kraftstoff. Ihr hoher Siedepunkt ist darauf zurückzuführen, dass die Moleküle solcher Kohlenwasserstoffe zu langkettig sind. Beim Abbau großer Moleküle mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen entstehen niedrigsiedende Produkte wie Benzin. Diesen Weg beschritt der russische Ingenieur V.G. Schuchow, der 1891 eine Methode zur Spaltung komplexer Kohlenwasserstoffe entwickelte, die später Cracken (was Spaltung bedeutet) genannt wurde.

Eine grundlegende Verbesserung beim Cracken war die Einführung des katalytischen Crackverfahrens in die Praxis. Dieses Verfahren wurde erstmals 1918 von N.D. Zelinsky durchgeführt. Das katalytische Cracken ermöglichte die großtechnische Herstellung von Flugbenzin. In katalytischen Crackanlagen werden bei einer Temperatur von 450 °C unter dem Einfluss von Katalysatoren lange Kohlenstoffketten gespalten.

Thermisches und katalytisches Cracken

Die Hauptmethode zur Verarbeitung von Erdölfraktionen sind verschiedene Arten des Crackens. Zum ersten Mal (1871–1878) wurde das Ölcracken im Labor- und halbindustriellen Maßstab von A.A. Letny, einem Mitarbeiter des St. Petersburger Instituts für Technologie, durchgeführt. Das erste Patent für eine Crackanlage wurde 1891 von Schuchow angemeldet. Seit den 1920er Jahren ist Cracken in der Industrie weit verbreitet.
Beim Cracken handelt es sich um die thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen und anderen Stoffen KomponentenÖl. Je höher die Temperatur, desto höher ist die Crackrate und desto höher ist die Ausbeute an Gasen und aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Beim Cracken von Erdölfraktionen entsteht neben flüssigen Produkten ein primärer Rohstoff – Gase, die ungesättigte Kohlenwasserstoffe (Olefine) enthalten.
Folgende Hauptarten der Rissbildung werden unterschieden:
Flüssigphase (20–60 atm, 430–550 °C), produziert ungesättigtes und gesättigtes Benzin, die Ausbeute an Benzin beträgt etwa 50 %, an Gasen 10 %;
Dampfphase(normaler oder reduzierter Druck, 600 °C), produziert ungesättigtes aromatisches Benzin, die Ausbeute ist geringer als beim Flüssigphasencracken, es entsteht eine große Menge an Gasen;
Pyrolyse Öl (normaler oder verminderter Druck, 650–700 °C), erzeugt ein Gemisch aus aromatischen Kohlenwasserstoffen (Pyrobenzol), Ausbeute beträgt etwa 15 %, mehr als die Hälfte des Rohstoffs wird in Gase umgewandelt;
zerstörende Hydrierung (Wasserstoffdruck 200–250 atm, 300–400 °C in Gegenwart von Katalysatoren – Eisen, Nickel, Wolfram usw.) ergibt das ultimative Benzin mit einer Ausbeute von bis zu 90 %;
katalytische Zersetzung (300–500 °C in Gegenwart von Katalysatoren – AlCl 3, Alumosilikate, MoS 3, Cr 2 O 3 usw.) erzeugt gasförmige Produkte und hochwertiges Benzin mit einem überwiegenden Anteil an aromatischen und gesättigten Kohlenwasserstoffen mit Isostruktur.
In der Technik ist das sogenannte katalytische Reformierung– Umwandlung minderwertiger Benzine in hochwertige Benzine mit hoher Oktanzahl oder aromatische Kohlenwasserstoffe.
Die Hauptreaktionen beim Cracken sind die Spaltung von Kohlenwasserstoffketten, Isomerisierung und Cyclisierung. Bei diesen Prozessen spielen freie Kohlenwasserstoffradikale eine große Rolle.

Koksproduktion
und das Problem der Beschaffung von flüssigem Kraftstoff

Reserven Kohle in der Natur übersteigen die Ölreserven deutlich. Daher ist Kohle der wichtigste Rohstoff für die chemische Industrie.
Derzeit nutzt die Industrie verschiedene Methoden zur Verarbeitung von Kohle: Trockendestillation (Verkokung, Halbverkokung), Hydrierung, unvollständige Verbrennung und Herstellung von Calciumcarbid.

Die Trockendestillation von Kohle wird zur Herstellung von Koks in der Metallurgie oder von Haushaltsgas verwendet. Kokskohle produziert Koks, Kohlenteer, Teerwasser und Koksgase.
Kohlenteer enthält eine Vielzahl aromatischer und anderer organischer Verbindungen. Durch Destillation bei Normaldruck wird es in mehrere Fraktionen aufgeteilt. Aus Steinkohlenteer werden aromatische Kohlenwasserstoffe, Phenole etc. gewonnen.
Verkokungsgase enthalten überwiegend Methan, Ethylen, Wasserstoff und Kohlenmonoxid (II). Sie werden teilweise verbrannt und teilweise recycelt.
Die Hydrierung von Kohle erfolgt bei 400–600 °C unter einem Wasserstoffdruck von bis zu 250 atm in Gegenwart eines Katalysators – Eisenoxiden. Dabei entsteht ein flüssiges Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, das meist an Nickel oder anderen Katalysatoren hydriert wird. Minderwertige Braunkohlen können hydriert werden.

Calciumcarbid CaC 2 wird aus Kohle (Koks, Anthrazit) und Kalk gewonnen. Anschließend wird es in Acetylen umgewandelt, das in der chemischen Industrie aller Länder in immer größerem Umfang eingesetzt wird.

Aus der Entwicklungsgeschichte von OJSC „Rosneft – KNOS“

Die Entwicklungsgeschichte des Werks ist eng mit der Öl- und Gasindustrie des Kuban verbunden.
Der Beginn der Ölförderung in unserem Land reicht bis in die ferne Vergangenheit zurück. Zurück im 10. Jahrhundert. Aserbaidschan handelte mit verschiedenen Ländern Öl. Im Kuban begann die industrielle Ölförderung im Jahr 1864 in der Region Maikop. Auf Wunsch des Chefs der Kuban-Region, General Karmalin, zog D. I. Mendeleev 1880 eine Schlussfolgerung über das Ölpotenzial des Kuban: „Hier muss man mit viel Öl rechnen, hier liegt es entlang einer langen geraden Linie parallel.“ bis zum Bergrücken und in der Nähe der Ausläufer verlaufend, etwa in Richtung von Kudako nach Ilskaya.
Während der ersten Fünfjahrespläne wurden umfangreiche Explorationsarbeiten durchgeführt und die industrielle Ölförderung aufgenommen. Erdölbegleitgas wurde teilweise als Haushaltsbrennstoff in Arbeitersiedlungen verwendet Großer Teil Dieses wertvolle Produkt wurde in Fackeln verbrannt. Um der Verschwendung ein Ende zu setzen natürliche Ressourcen, Ministerium Öl Industrie 1952 beschloss die UdSSR, im Dorf Afipskoye ein Gas-Benzin-Werk zu bauen.
Im Jahr 1963 wurde das Gesetz zur Inbetriebnahme der ersten Stufe des Afipsky-Gas- und Benzinwerks unterzeichnet.
Anfang 1964 wurde mit der Aufbereitung von Gaskondensaten begonnen Region Krasnodar mit der Produktion von A-66-Benzin und Dieselkraftstoff. Der Rohstoff war Gas aus den Feldern Kanevsky, Berezansky, Leningradsky, Maikopsky und anderen großen Feldern. Durch die Verbesserung der Produktion beherrschten die Mitarbeiter des Werks die Produktion von B-70-Flugbenzin und A-72-Motorbenzin.
Im August 1970 wurden zwei neue technologische Anlagen zur Aufbereitung von Gaskondensat zur Herstellung von Aromaten (Benzol, Toluol, Xylol) in Betrieb genommen: eine Nachdestillationsanlage und eine katalytische Reformierungsanlage. Gleichzeitig wurden Kläranlagen mit biologischer Abwasserreinigung sowie die Rohstoff- und Rohstoffbasis des Werks errichtet.
1975 wurde eine Xylol-Produktionsanlage und 1978 eine importierte Toluol-Demethylierungsanlage in Betrieb genommen. Das Werk hat sich zu einem der führenden Werke des Ministeriums für Erdölindustrie bei der Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe für die chemische Industrie entwickelt.
Um die Managementstruktur des Unternehmens und die Organisation der Produktionsabteilungen zu verbessern, wurde im Januar 1980 der Produktionsverband Krasnodarnefteorgsintez gegründet. Der Verbund umfasste drei Werke: den Standort Krasnodar (seit August 1922 in Betrieb), die Ölraffinerie Tuapse (seit 1929 in Betrieb) und die Ölraffinerie Afipsky (seit Dezember 1963 in Betrieb).
Im Dezember 1993 wurde das Unternehmen neu organisiert und im Mai 1994 wurde Krasnodarnefteorgsintez OJSC in Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC umbenannt.

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Es folgt der Schluss

– besteht (hauptsächlich) aus Methan und (in kleineren Mengen) seinen nächsten Homologen – Ethan, Propan, Butan, Pentan, Hexan usw.; beobachtet in Erdölbegleitgas, d. h. Erdgas, das in der Natur über Erdöl vorkommt oder darin unter Druck gelöst ist.

Öl

ist eine ölige, brennbare Flüssigkeit, die aus Alkanen, Cycloalkanen, Arenen (überwiegend) sowie sauerstoff-, stickstoff- und schwefelhaltigen Verbindungen besteht.

Kohle

– festes Brennstoffmineral organischen Ursprungs. Es enthält wenig Graphit und viele komplexe zyklische Verbindungen, darunter die Elemente C, H, O, N und S. Es kommen Anthrazit (fast wasserfrei), Kohle (-4 % Feuchtigkeit) und Braunkohle (50-60 % Feuchtigkeit) vor. Beim Verkokungsverfahren wird Kohle in Kohlenwasserstoffe (gasförmig, flüssig und fest) und Koks (ziemlich reiner Graphit) umgewandelt.

Verkokung von Kohle

Das Erhitzen von Kohle ohne Luftzugang auf 900–1050 °C führt zu ihrer thermischen Zersetzung unter Bildung flüchtiger Produkte (Kohlenteer, Ammoniakwasser und Kokereigas) und eines festen Rückstands – Koks.

Hauptprodukte: Koks – 96–98 % Kohlenstoff; Koksofengas – 60 % Wasserstoff, 25 % Methan, 7 % Kohlenmonoxid (II) usw.

Nebenprodukte: Kohlenteer (Benzol, Toluol), Ammoniak (aus Kokereigas) usw.

Ölraffinierung mittels Rektifikationsverfahren

Vorraffiniertes Öl wird in kontinuierlichen Destillationskolonnen einer atmosphärischen (oder Vakuum-)Destillation in Fraktionen mit bestimmten Siedepunktbereichen unterzogen.

Hauptprodukte: leichtes und schweres Benzin, Kerosin, Gasöl, Schmieröle, Heizöl, Teer.

Ölraffinierung durch katalytisches Cracken

Rohstoffe: hochsiedende Ölfraktionen (Kerosin, Gasöl usw.)

Hilfsstoffe: Katalysatoren (modifizierte Alumosilikate).

Grundlegender chemischer Prozess: Bei einer Temperatur von 500–600 °C und einem Druck von 5·10 5 Pa werden Kohlenwasserstoffmoleküle in kleinere Moleküle gespalten, das katalytische Cracken geht mit Aromatisierungs-, Isomerisierungs- und Alkylierungsreaktionen einher.

Produkte: Gemisch aus niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen (Kraftstoffe, Rohstoffe für die Petrochemie).

C 16. H 34 → C 8 H 18 + C 8 H 16
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4

Kapitel 1. GEOCHEMIE DER ÖL- UND FOSSILEXPLORATION. 3

§ 1. Herkunft fossiler Brennstoffe. 3

§ 2. Gas- und Ölgesteine. 4

Kapitel 2. NATÜRLICHE QUELLEN... 5

Kapitel 3. INDUSTRIELLE HERSTELLUNG VON KOHLENWASSERSTOFFEN... 8

Kapitel 4. ÖLVERARBEITUNG... 9

§ 1. Fraktionierte Destillation. 9

§ 2. Knacken. 12

§ 3. Reform. 13

§ 4. Schwefelentfernung. 14

Kapitel 5. ANWENDUNGEN VON KOHLENWASSERSTOFFEN... 14

§ 1. Alkane.. 15

§ 2. Alkene.. 16

§ 3. Alkine.. 18

§ 4. Arenen.. 19

Kapitel 6. Analyse des Zustands der Ölindustrie. 20

Kapitel 7. Merkmale und Haupttrends in der Ölindustrie. 27

Liste der verwendeten Literatur... 33

Die ersten Theorien, die sich mit den Entstehungsprinzipien von Ölvorkommen befassten, beschränkten sich meist hauptsächlich auf die Frage, wo sich Ölvorkommen ansammeln. In den letzten 20 Jahren wurde jedoch klar, dass es zur Beantwortung dieser Frage notwendig ist, zu verstehen, warum, wann und in welchen Mengen Öl in einem bestimmten Becken entstanden ist, und auch zu verstehen und festzustellen, infolge welcher Prozesse es verarbeitet wird entstanden, wanderten und sammelten sich an. Diese Informationen sind unbedingt erforderlich, um die Effizienz der Ölexploration zu verbessern.

Die Bildung von Kohlenwasserstofffossilien erfolgte nach moderner Auffassung als Ergebnis einer komplexen Abfolge geochemischer Prozesse (siehe Abb. 1) im Inneren der ursprünglichen Gas- und Ölgesteine. Bei diesen Prozessen wurden die Bestandteile verschiedener biologischer Systeme (Stoffe natürlichen Ursprungs) in Kohlenwasserstoffe und in geringerem Maße in polare Verbindungen mit unterschiedlicher thermodynamischer Stabilität umgewandelt – durch die Ausfällung von Stoffen natürlichen Ursprungs und deren anschließende Bedeckung mit Sedimentgesteinen, unter dem Einfluss erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in den Oberflächenschichten Erdkruste. Die primäre Migration flüssiger und gasförmiger Produkte aus der anfänglichen Gasölschicht und ihre anschließende sekundäre Migration (durch Lagerhorizonte, Schichten usw.) in poröses, ölgesättigtes Gestein führt zur Bildung von Ablagerungen von Kohlenwasserstoffmaterialien, deren weitere Migration Dies wird verhindert, indem die Ablagerungen zwischen nicht porösen Gesteinsschichten eingeschlossen werden.

In Extrakten organischer Substanz aus Sedimentgesteinen biogenen Ursprungs finden sich Verbindungen mit der gleichen chemischen Struktur wie im Erdöl. Einige dieser Verbindungen, die als „biologische Marker“ („chemische Fossilien“) gelten, sind für die Geochemie von besonderer Bedeutung. Solche Kohlenwasserstoffe haben viele Gemeinsamkeiten mit Verbindungen, die in biologischen Systemen vorkommen (z. B. Lipide, Pigmente und Metaboliten), aus denen Öl gebildet wurde. Diese Verbindungen weisen nicht nur einen biogenen Ursprung auf natürliche Kohlenwasserstoffe, sondern ermöglichen es Ihnen auch, sehr zu bekommen wichtige Informationenüber gas- und ölführende Gesteine ​​sowie über die Art der Reifung und Herkunft, Migration und biologischen Abbau, die zur Bildung spezifischer Gas- und Ölvorkommen führten.

Abbildung 1 Geochemische Prozesse, die zur Bildung fossiler Kohlenwasserstoffe führen.

Als Gasölgestein gilt ein fein verteiltes Sedimentgestein, das bei natürlicher Ablagerung zur Bildung und Freisetzung erheblicher Mengen Öl und (oder) Gas geführt hat oder führen könnte. Die Klassifizierung solcher Gesteine ​​basiert auf dem Gehalt und der Art der organischen Substanz, dem Zustand ihrer metamorphen Entwicklung (chemische Umwandlungen bei Temperaturen von etwa 50–180 °C) sowie der Art und Menge der daraus erhältlichen Kohlenwasserstoffe . In Sedimentgesteinen biogenen Ursprungs kommt am häufigsten organisches Kerogen vor verschiedene Formen, kann aber in vier Haupttypen unterteilt werden.

1) Liptinitis– einen sehr hohen Wasserstoffgehalt, aber einen niedrigen Sauerstoffgehalt haben; Ihre Zusammensetzung wird durch das Vorhandensein aliphatischer Kohlenstoffketten bestimmt. Es wird angenommen, dass sich Liptinite hauptsächlich aus Algen gebildet haben (die normalerweise einer bakteriellen Zersetzung unterliegen). Sie haben eine hohe Fähigkeit, sich in Öl umzuwandeln.

2) Ausgänge– haben einen hohen Wasserstoffgehalt (jedoch niedriger als der von Liptiniten), reich an aliphatischen Ketten und gesättigten Naphthenen (alicyclischen Kohlenwasserstoffen) sowie aromatischen Ringen und sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen. Diese organische Substanz wird aus Pflanzenmaterialien wie Sporen, Pollen, Nagelhaut und anderen Strukturteilen von Pflanzen gebildet. Exinite haben eine gute Fähigkeit, sich in Öl- und Gaskondensat und in höheren Stadien der metamorphen Entwicklung in Gas umzuwandeln.

3) Vitrshita– haben einen niedrigen Wasserstoffgehalt, einen hohen Sauerstoffgehalt und bestehen hauptsächlich aus aromatischen Strukturen mit kurzen aliphatischen Ketten, die durch sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen verbunden sind. Sie bestehen aus strukturierten Holzmaterialien (Lignozellulose) und können nur begrenzt in Öl, aber gut in Gas umgewandelt werden.

4) Trägheit sind schwarze, undurchsichtige klastische Gesteine ​​(mit hohem Kohlenstoff- und niedrigem Wasserstoffgehalt), die aus stark modifizierten holzigen Vorläufern gebildet wurden. Sie können nicht in Öl und Gas umgewandelt werden.

Die Hauptfaktoren, an denen ein Gasölgestein erkannt wird, sind sein Kerogengehalt, die Art der organischen Substanz im Kerogen und das Stadium der metamorphen Entwicklung dieser organischen Substanz. Gute Gasölgesteine ​​sind solche, die 2–4 % organisches Material der Art enthalten, aus dem die entsprechenden Kohlenwasserstoffe gebildet und freigesetzt werden können. Unter günstigen geochemischen Bedingungen kann die Ölbildung aus Sedimentgesteinen erfolgen, die organische Stoffe wie Liptinit und Exinit enthalten. Die Bildung von Gasvorkommen erfolgt meist in vitrinitreichen Gesteinen oder durch thermisches Cracken des ursprünglich gebildeten Öls.

Infolge der anschließenden Bestattung von Sedimenten organischer Substanz darunter oberste Schichten In Sedimentgesteinen wird dieser Stoff immer höheren Temperaturen ausgesetzt, was zur thermischen Zersetzung von Kerogen und zur Bildung von Öl und Gas führt. Die Bildung von Öl in Mengen, die für die industrielle Erschließung des Feldes von Interesse sind, erfolgt unter bestimmten Zeit- und Temperaturbedingungen (Vorkommenstiefe), und die Bildungszeit ist umso länger, je niedriger die Temperatur ist (dies ist nicht schwer zu verstehen, wenn wir davon ausgehen). dass die Reaktion gemäß der Gleichung erster Ordnung abläuft und eine Arrhenius-Abhängigkeit von der Temperatur aufweist). Beispielsweise sollte sich die gleiche Menge Öl, die bei einer Temperatur von 100 °C in etwa 20 Millionen Jahren gebildet wurde, bei einer Temperatur von 90 °C in 40 Millionen Jahren und bei einer Temperatur von 80 °C in 80 Millionen Jahren bilden . Die Geschwindigkeit der Bildung von Kohlenwasserstoffen aus Kerogen verdoppelt sich etwa bei jedem Temperaturanstieg um 10 °C. Jedoch chemische Zusammensetzung Kerogen. kann äußerst unterschiedlich sein und daher kann der angegebene Zusammenhang zwischen der Zeit der Ölreifung und der Temperatur dieses Prozesses nur als Grundlage für ungefähre Schätzungen angesehen werden.

Moderne geochemische Studien zeigen, dass in Kontinentalplatte Nordsee Jede Tiefenzunahme um 100 m geht mit einem Temperaturanstieg von ca. 3 °C einher, was bedeutet, dass die organisch reichen Sedimentgesteine ​​in Tiefen von 2500–4000 m über einen Zeitraum von 50–80 Millionen Jahren flüssige Kohlenwasserstoffe bildeten. Leichte Öle und Kondensate bildeten sich offenbar in einer Tiefe von 4000–5000 m, Methan (trockenes Gas) in einer Tiefe von mehr als 5000 m.

Natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe sind fossile Brennstoffe – Öl und Gas, Kohle und Torf. Erdöl- und Gasvorkommen entstanden vor 100–200 Millionen Jahren aus mikroskopisch kleinen Meerespflanzen und Tieren, die sich in Sedimentgesteinen auf dem Meeresboden festsetzten. Im Gegensatz dazu begannen sich Kohle- und Torfvorkommen vor 340 Millionen Jahren aus Pflanzen zu bilden, die an Land wuchsen.

Erdgas und Rohöl kommen typischerweise zusammen mit Wasser in ölhaltigen Schichten zwischen Gesteinsschichten vor (Abbildung 2). Der Begriff „Erdgas“ gilt auch für Gase, die in entstehen natürliche Bedingungen als Folge der Kohlezersetzung. Erdgas und Erdöl werden auf allen Kontinenten außer der Antarktis gefördert. Die weltweit größten Erdgasproduzenten sind Russland, Algerien, Iran und die Vereinigten Staaten. Die größten Rohölproduzenten sind Venezuela, Saudi-Arabien, Kuwait und der Iran.

Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan (Tabelle 1).

Rohöl ist eine ölige Flüssigkeit, deren Farbe von dunkelbraun oder grün bis fast farblos variieren kann. Es enthält eine große Anzahl an Alkanen. Darunter sind gerade Alkane, verzweigte Alkane und Cycloalkane mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen von fünf bis 40. Der Industriename dieser Cycloalkane ist Nachtany. Rohöl enthält außerdem etwa 10 % aromatische Kohlenwasserstoffe sowie geringe Mengen anderer Verbindungen, die Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff enthalten.