Zusammenfassung: Natürliche Kohlenwasserstoffquellen. Zusammenfassung in der Chemie zum Thema „Kohlenwasserstoffe und ihre natürlichen Quellen“ Welche natürlichen Quellen für Kohlenwasserstoffe kennen Sie?

Die Hauptquellen für Kohlenwasserstoffe sind Erdöl, Erdölgase und Erdölbegleitgase sowie Kohle. Ihre Reserven sind nicht unbegrenzt. Laut Wissenschaftlern werden sie bei den derzeitigen Produktions- und Verbrauchsraten ausreichen: Öl 30-90 Jahre, Gas 50 Jahre, Kohle 300 Jahre.

Öl und seine Zusammensetzung:

Öl ist eine ölige Flüssigkeit von hellbraun bis dunkelbraun, fast schwarz mit charakteristischem Geruch, löst sich nicht in Wasser und bildet auf der Wasseroberfläche einen Film, der keine Luft durchlässt. Öl ist eine ölige Flüssigkeit von hellbrauner bis dunkelbrauner, fast schwarzer Farbe, mit charakteristischem Geruch, löst sich nicht in Wasser und bildet auf der Wasseroberfläche einen Film, der keine Luft durchlässt. Öl ist eine komplexe Mischung aus gesättigten und aromatische Kohlenwasserstoffe, Cycloparaffin sowie einige organische Verbindungen, die Heteroatome enthalten - Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff usw. Die Menschen gaben dem Öl so viele begeisterte Namen: „Schwarzes Gold“ und „Blut der Erde“. Öl verdient wirklich unsere Bewunderung und unseren Adel.

In Bezug auf die Zusammensetzung kann Öl sein: Paraffin – besteht aus gerad- und verzweigtkettigen Alkanen; naphthenisch – enthält gesättigte zyklische Kohlenwasserstoffe; aromatisch – umfasst aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol und seine Homologen). Trotz der komplexen Komponentenzusammensetzung ist die elementare Zusammensetzung von Ölen mehr oder weniger gleich: durchschnittlich 82–87 % Kohlenwasserstoffe, 11–14 % Wasserstoff, 2–6 % andere Elemente (Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff).

Eine kleine Geschichte .

Im Jahr 1859 bohrte der 40-jährige Edwin Drake in den USA im Bundesstaat Pennsylvania mit Hilfe seiner eigenen Beharrlichkeit, des Geldes einer Ölgesellschaft und einer alten Dampfmaschine einen 22 Meter tiefen Brunnen und förderte den ersten Öl daraus.

Drakes Priorität als Pionier der Ölförderung ist umstritten, aber sein Name wird immer noch mit dem Beginn des Ölzeitalters in Verbindung gebracht. Öl wurde in vielen Teilen der Welt entdeckt. Die Menschheit hat endlich in großen Mengen eine hervorragende Quelle für künstliches Licht erworben….

Was ist der Ursprung von Öl?

Unter Wissenschaftlern dominierten zwei Hauptkonzepte: organische und anorganische. Nach dem ersten Konzept zersetzen sich in Sedimenten vergrabene organische Überreste im Laufe der Zeit und verwandeln sich in Öl, Kohle und Erdgas; In den oberen Schichten von Sedimentgesteinen, die Poren aufweisen, reichern sich dann mobileres Öl und Gas an. Andere Wissenschaftler argumentieren, dass sich Öl in „großen Tiefen des Erdmantels“ bildet.

Der russische Wissenschaftler und Chemiker D.I. Mendeleev war ein Befürworter des anorganischen Konzepts. Im Jahr 1877 schlug er die Mineral-(Karbid-)Hypothese vor, wonach die Entstehung von Öl mit dem Eindringen von Wasser in die Tiefen der Erde entlang von Verwerfungen verbunden ist, wo unter seinem Einfluss auf „Kohlenstoffmetalle“ Kohlenwasserstoffe gewonnen werden.

Wenn es eine Hypothese über den kosmischen Ursprung von Öl gäbe – aus Kohlenwasserstoffen, die während ihres Sternzustands in der gasförmigen Hülle der Erde enthalten waren.

Erdgas ist „blaues Gold“.

Bei den Erdgasreserven steht unser Land weltweit an erster Stelle. Die wichtigsten Vorkommen dieses wertvollen Brennstoffs befinden sich in Westsibirien (Urengoiskoje, Zapolyarnoje), im Wolga-Ural-Becken (Wuktylskoje, Orenburgskoje) und im Nordkaukasus (Stawropolskoje).

Bei der Erdgasförderung kommt üblicherweise das Fließverfahren zum Einsatz. Damit Gas an die Oberfläche strömen kann, reicht es aus, eine in einer gasführenden Formation gebohrte Bohrung zu öffnen.

Erdgas wird ohne vorherige Trennung verwendet, da es vor dem Transport gereinigt wird. Insbesondere werden mechanische Verunreinigungen, Wasserdampf, Schwefelwasserstoff und andere aggressive Bestandteile daraus entfernt.....Und auch am meisten Propan, Butan und schwerere Kohlenwasserstoffe. Das verbleibende praktisch reine Methan wird zum einen als Brennstoff verbraucht: hoher Heizwert; umweltfreundlich; bequem zu fördern, zu transportieren und zu verbrennen, da der Aggregatzustand gasförmig ist.

Zweitens wird Methan zum Rohstoff für die Produktion von Acetylen, Ruß und Wasserstoff; zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe, vor allem Ethylen und Propylen; für die organische Synthese: Methylalkohol, Formaldehyd, Aceton, Essigsäure und vieles mehr.

Erdölbegleitgas

Erdölbegleitgas ist ebenfalls Erdgas. Es erhielt einen besonderen Namen, weil es zusammen mit Öl in Lagerstätten vorkommt und darin gelöst ist. Wenn Öl an die Oberfläche gefördert wird, wird es aufgrund eines starken Druckabfalls von dieser abgetrennt. Russland nimmt hinsichtlich der damit verbundenen Gasreserven und seiner Produktion einen der ersten Plätze ein.

Die Zusammensetzung von Erdölbegleitgas unterscheidet sich von der von Erdgas; es enthält viel mehr Ethan, Propan, Butan und andere Kohlenwasserstoffe. Darüber hinaus enthält es auf der Erde seltene Gase wie Argon und Helium.

Erdölbegleitgas ist ein wertvoller chemischer Rohstoff, aus dem mehr Stoffe gewonnen werden können als aus Erdgas. Für die chemische Verarbeitung werden auch einzelne Kohlenwasserstoffe gewonnen: Ethan, Propan, Butan usw. Aus ihnen werden durch Dehydrierungsreaktion ungesättigte Kohlenwasserstoffe gewonnen.

Kohle

Die Kohlereserven in der Natur übersteigen die Öl- und Gasreserven deutlich. Kohle ist ein komplexes Stoffgemisch bestehend aus verschiedenen Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Die Zusammensetzung der Kohle umfasst solche Mineralstoffe, die Verbindungen vieler anderer Elemente enthalten.

Steinkohlen haben die Zusammensetzung: Kohlenstoff – bis zu 98 %, Wasserstoff – bis zu 6 %, Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff – bis zu 10 %. Aber auch in der Natur gibt es Braunkohlen. Ihre Zusammensetzung: Kohlenstoff – bis zu 75 %, Wasserstoff – bis zu 6 %, Stickstoff, Sauerstoff – bis zu 30 %.

Die Hauptmethode der Kohleverarbeitung ist die Pyrolyse (Coconuting) – die Zersetzung organischer Substanzen ohne Luftzugang bei hohen Temperaturen (ca. 1000 °C). Dabei werden folgende Produkte gewonnen: Koks (hochfester künstlicher Festbrennstoff, weit verbreitet in der Metallurgie); Kohlenteer (wird in der chemischen Industrie verwendet); Kokosnussgas (wird in der chemischen Industrie und als Kraftstoff verwendet.)

Koksgas

Flüchtige Verbindungen (Koksofengas), die bei der thermischen Zersetzung von Kohle entstehen, gelangen in einen gemeinsamen Sammeltank. Hier wird das Koksofengas abgekühlt und zur Abtrennung des Steinkohlenteers durch Elektrofilter geleitet. Im Gaskollektor wird gleichzeitig mit dem Harz Wasser kondensiert, in dem Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Phenol und andere Stoffe gelöst sind. Für verschiedene Synthesen wird Wasserstoff aus nicht kondensiertem Koksofengas isoliert.

Nach der Destillation bleibt Kohlenteer übrig solide– Pech, das zur Herstellung von Elektroden und Dachpappe verwendet wird.

Öl-Raffination

Ölraffinierung oder Rektifikation ist der Prozess der thermischen Trennung von Öl und Ölprodukten in Fraktionen basierend auf dem Siedepunkt.

Die Destillation ist ein physikalischer Vorgang.

Es gibt zwei Methoden der Ölraffinierung: physikalisch ( Primärverarbeitung) und chemisch (Recycling).

Die Primärölraffination erfolgt in einer Destillationskolonne – einer Vorrichtung zur Trennung flüssiger Stoffgemische mit unterschiedlichem Siedepunkt.

Ölfraktionen und Hauptanwendungsgebiete:

Benzin – Kraftstoff für Kraftfahrzeuge;

Kerosin – Flugtreibstoff;

Naphtha – Herstellung von Kunststoffen, Rohstoffen für das Recycling;

Gasöl – Diesel und Kesselbrennstoff, Rohstoffe für das Recycling;

Heizöl – Fabriktreibstoff, Paraffine, Schmieröle, Bitumen.

Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzungen :

1) Absorption – Sie alle kennen Stroh und Torf. Sie absorbieren Öl und können anschließend sorgfältig gesammelt und entfernt und anschließend zerstört werden. Diese Methode eignet sich nur bei ruhigen Bedingungen und nur für kleine Stellen. Die Methode erfreut sich großer Beliebtheit In letzter Zeit wegen seiner geringen Kosten und hohen Effizienz.

Ergebnis: Die Methode ist je nach äußeren Bedingungen günstig.

2) Selbstverflüssigung: – Diese Methode wird verwendet, wenn das Öl weit vom Ufer entfernt verschüttet wird und der Fleck klein ist (in diesem Fall ist es besser, den Fleck überhaupt nicht zu berühren). Nach und nach löst es sich im Wasser auf und verdunstet teilweise. Manchmal verschwindet das Öl auch nach mehreren Jahren nicht; kleine Flecken gelangen in Form von rutschigen Harzstücken an die Küste.

Fazit: Es werden keine Chemikalien verwendet; Öl bleibt lange an der Oberfläche.

3) Biologisch: Technologie, die auf der Verwendung von Mikroorganismen basiert, die Kohlenwasserstoffe oxidieren können.

Ergebnis: minimaler Schaden; Entfernen von Öl von der Oberfläche, aber die Methode ist arbeitsintensiv und zeitaufwändig.

Denken Sie daran: Destillation (Destillation) ist eine Methode zur Trennung einer Mischung flüchtiger Flüssigkeiten durch allmähliche Verdampfung und anschließende Kondensation.

Öl. Öldestillation

Viele der organischen Substanzen, mit denen Sie zu tun haben Alltagsleben, – Kunststoffe, Farben, Reinigungsmittel, Medikamente, Lacke, Lösungsmittel – werden aus Kohlenwasserstoffen synthetisiert. In der Natur gibt es drei Hauptquellen für Kohlenwasserstoffe: Öl, Erdgas und Kohle.

Öl ist einer der wichtigsten Bodenschätze. Öl und seine Produkte sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Nicht umsonst spielen ölreiche Länder eine Rolle wichtige Rolle in der Weltwirtschaft.

Öl ist eine dunkle ölige Flüssigkeit, die in vorkommt Erdkruste(Abb. 29.1). Es handelt sich um ein homogenes Gemisch aus mehreren hundert Stoffen – hauptsächlich gesättigten Kohlenwasserstoffen mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül von 1 bis 40.

Zur Verarbeitung dieser Mischung kommen sowohl physikalische als auch chemische Methoden zum Einsatz. Zunächst wird Öl durch Destillation (Destillation oder Rektifikation) in einfache Gemische – Fraktionen – aufgetrennt, basierend auf der Tatsache, dass verschiedene Stoffe im Öl bei einem Siedepunkt vorliegen unterschiedliche Temperaturen(Tabelle 12). Die Destillation erfolgt in einer Destillationskolonne unter starker Erwärmung (Abb. 29.2). Fraktionen mit den meisten hohe Temperaturen Siedestoffe, die sich bei hohen Temperaturen zersetzen, werden unter vermindertem Druck destilliert.

Tabelle 12. Öldestillationsfraktionen

	Anzahl der Kohlenstoffatome in Molekülen	Siedepunkt, °C	Anwendung
		Über 200 o C
			Kraftstoff für Kraftfahrzeuge
			Kraftstoff, Rohstoffe für die Synthese
			Flugbenzin
			Dieselkraftstoff
Schweres Gasöl (Heizöl)			Brennstoff für Wärmekraftwerke
		Zersetzt sich beim Erhitzen, destilliert unter vermindertem Druck	Herstellung von Asphalt, Bitumen, Paraffin, Schmiermitteln und Brennstoffen für Kesselhäuser

Die Ukraine ist recht reich an Ölreserven. Die Hauptfelder konzentrieren sich auf drei Öl- und Gasregionen: östlich (Regionen Sumy, Poltawa, Tschernihiw und Charkow), westlich (Regionen Lemberg und Iwano-Frankiwsk) und südlich (Region des Schwarzen Meeres, Schelfe des Asowschen und Schwarzen Meeres). Die Ölreserven in der Ukraine werden auf etwa 2 Milliarden Tonnen geschätzt, ein erheblicher Teil davon konzentriert sich jedoch in großen Tiefen (5-7 km). Die jährliche Ölproduktion in der Ukraine beträgt etwa 2 Millionen Tonnen bei einem Bedarf von 16 Millionen Tonnen, so dass die Ukraine leider immer noch gezwungen ist, erhebliche Mengen Öl zu importieren.

Chemische Raffinierung von Erdölprodukten

Einige Erdöldestillationsprodukte wie Benzin und Kerosin können ohne weitere Verarbeitung sofort verwendet werden, machen jedoch nur 20–30 % des Öls aus. Darüber hinaus ist Benzin nach der Destillation von schlechter Qualität (mit einer niedrigen Oktanzahl, d. h. beim Komprimieren im Motor explodiert es eher, als dass es verbrennt). Ein mit diesem Kraftstoff betriebener Motor macht ein charakteristisches Klopfgeräusch und fällt schnell aus. Um die Qualität des Benzins zu verbessern und seine Ausbeute zu erhöhen, wird das Öl einer chemischen Verarbeitung unterzogen.

Eine der wichtigsten Methoden der chemischen Ölraffination ist das Cracken (aus dem Englischen to crack – to split, break, da beim Cracken die Kohlenstoffketten gebrochen werden) (Abb. 29.3). Beim Erhitzen auf 500 °C ohne Luftzutritt und in Gegenwart spezieller Katalysatoren werden lange Alkanmoleküle in kleinere gespalten. Beim Cracken gesättigter Kohlenwasserstoffe entsteht ein Gemisch aus leichten gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel:

Dank dieses Prozesses erhöht sich die Ausbeute an Benzin und Kerosin. Diese Art von Benzin wird manchmal auch Crackbenzin genannt.

Eines der Merkmale, die die Qualität von Benzin bestimmen, ist die Oktanzahl, die auf die Möglichkeit einer Detonation (Explosion) des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Motor hinweist. Je höher die Oktanzahl, desto geringer die Wahrscheinlichkeit einer Detonation und desto höher die Qualität des Benzins. Heptan ist als Motorkraftstoff ungeeignet; es neigt eher zur Detonation, während Isooctan (2,2,4-Trimethylpentan) die gegenteiligen Eigenschaften hat – es detoniert im Motor fast nicht. Diese beiden Stoffe wurden zur Grundlage der Skala zur Bestimmung der Benzinqualität – der Oktanzahlskala. Auf dieser Skala erhielt Heptan den Wert 0 und Isooctan den Wert 100. Nach dieser Skala hat Benzin mit einer Oktanzahl von 95 die gleichen Klopfeigenschaften wie eine Mischung aus 95 % Isooctan und 5 % Heptan.

Die Ölraffinierung erfolgt in speziellen Unternehmen – Ölraffinerien. Dort führen sie sowohl die Rektifikation von Rohöl als auch die chemische Verarbeitung der resultierenden Erdölprodukte durch. In der Ukraine gibt es sechs Ölraffinerien: in Odessa, Krementschug, Cherson, Lisichansk, Nadwornjansk und Drohobytsch. Die Gesamtkapazität aller ukrainischen Ölraffinerieunternehmen übersteigt 52 Millionen Tonnen pro Jahr.

Erdgas

Die zweitwichtigste Kohlenwasserstoffquelle ist Erdgas, dessen Hauptbestandteil Methan (93-99 %) ist. Als effizienter Kraftstoff wird vor allem Erdgas eingesetzt. Bei der Verbrennung entsteht weder Asche noch giftiges Kohlenmonoxid, sodass Erdgas als umweltfreundlicher Brennstoff gilt.

Große Mengen Erdgas werden von der chemischen Industrie verbraucht. Die Verarbeitung von Erdgas beschränkt sich hauptsächlich auf die Produktion ungesättigter Kohlenwasserstoffe und Synthesegas. Ethylen und Acetylen entstehen durch die Abspaltung von Wasserstoff aus niederen Alkanen:

Synthesegas – eine Mischung aus Kohlenstoff(II)-oxid und Wasserstoff – entsteht durch Erhitzen von Methan mit Wasserdampf:

Aus dieser Mischung werden mit verschiedenen Katalysatoren sauerstoffhaltige Verbindungen synthetisiert – Methylalkohol, Essigsäure usw.

Wenn das Synthesegas über einen Kobaltkatalysator geleitet wird, wird es in eine Alkanmischung umgewandelt, bei der es sich um synthetisches Benzin handelt:

Kohle

Eine weitere Quelle für Kohlenwasserstoffe ist Kohle. In der chemischen Industrie wird es durch Verkokung verarbeitet – Erhitzen auf 1000 °C ohne Luftzugang (Abb. 29.5, S. 170). Dabei entstehen Koks und Steinkohlenteer, deren Masse nur wenige Prozent der Kohlemasse ausmacht. Koks wird als Reduktionsmittel in der Metallurgie verwendet (z. B. um Eisen aus seinen Oxiden zu gewinnen).

Kohlenteer enthält mehrere hundert organische Verbindungen, hauptsächlich aromatische Kohlenwasserstoffe, die durch Destillation daraus gewonnen werden.

Auch Kohle wird als Brennstoff verwendet, allerdings entstehen dadurch große Mengen Die ökologischen Probleme. Erstens enthält Kohle nicht brennbare Verunreinigungen, die bei der Brennstoffverbrennung zu Schlacke werden; Zweitens enthält Kohle geringe Mengen an Schwefel- und Stickstoffverbindungen, bei deren Verbrennung Oxide entstehen, die die Atmosphäre verschmutzen. In Bezug auf die Kohlereserven liegt die Ukraine weltweit an der Spitze. Auf einer Fläche von 0,4 % der Weltfläche verfügt die Ukraine über etwa 5 % der weltweiten Energierohstoffreserven, davon sind 95 % Kohle (etwa 54 Milliarden Tonnen). Im Jahr 2015 belief sich die Kohleproduktion auf 40 Millionen Tonnen, das ist fast halb so viel wie im Jahr 2011. Heute gibt es in der Ukraine 300 Kohlebergwerke, von denen 40 % Kokskohle produzieren (die zu Koks verarbeitet werden kann). Die Produktion konzentriert sich hauptsächlich auf die Regionen Donezk, Lugansk, Dnepropetrowsk und Wolyn.

Sprachliche Aufgabe

Im Griechischen bedeutet Pyro „Feuer“ und Lyse bedeutet „Zersetzung“. Warum werden Ihrer Meinung nach die Begriffe „Cracken“ und „Pyrolyse“ oft synonym verwendet?

Schlüsselidee

Die wichtigsten Kohlenwasserstoffquellen für die Industrie sind Erdöl, Kohle und Erdgas. Für eine effektivere Nutzung müssen diese natürlichen Ressourcen verarbeitet werden, um einzelne Substanzen oder Gemische zu isolieren.

Kontrollfragen

334. Nennen Sie die wichtigsten natürliche Quellen Kohlenwasserstoffe.

335. Worauf basiert die physikalische Methode zur Trennung von Öl in Fraktionen?

336. In welche Fraktionen wird Öl bei der Destillation aufgeteilt? Beschreiben Sie ihre Verwendung. Welches Erdölprodukt ist für die moderne Gesellschaft das wertvollste?

337. Wie unterscheiden sich die wichtigsten Erdölprodukte in ihrer chemischen Zusammensetzung?

338. Beschreiben Sie anhand der Informationen aus diesem und den vorherigen Absätzen die Verwendung von Erdgas in der chemischen Industrie.

339. Was sind die Hauptprodukte, die bei der Kokskohle entstehen?

340. Warum wird Kohle bei der Verarbeitung ohne Luftzugang erhitzt?

341. Warum ist Erdgas als Brennstoff besser als Kohle?

342. Welche Stoffe und Materialien entstehen bei der Verarbeitung von Kohle und Erdgas?

Aufgaben zur Beherrschung des Materials

343. Beim Cracken des Kohlenwasserstoffs C 20 H 42 entstehen zwei Produkte mit der gleichen Anzahl an Kohlenstoffatomen in den Molekülen. Schreiben Sie eine Gleichung für die Reaktion.

344. Was ist der grundlegende Unterschied zwischen Ölcracken und Rektifikation?

345. Warum glauben Sie, dass es bei der Direktdestillation von Öl nicht möglich ist, mehr als 20 % davon zu Benzin zu verarbeiten?

346. Analysieren Sie Abb. 29.2 und beschreiben Sie, wie die Erdöldestillation abläuft.

347. Schreiben Sie Gleichungen für die Reaktionen zur Herstellung von Ethylen und Acetylen aus Erdgaskomponenten auf.

348. Einer der Bestandteile von Benzin ist der Kohlenwasserstoff C 8 H 18. Schreiben Sie eine Gleichung für die Reaktion seiner Herstellung aus Kohlenstoff(I)-oxid und Wasserstoff.

349. Bei der vollständigen Verbrennung von Benzin entstehen im Motor Kohlendioxid und Wasser. Schreiben Sie eine Gleichung für die Verbrennungsreaktion von Benzin unter der Annahme, dass es aus Kohlenwasserstoffen der Zusammensetzung C 8 H 18 besteht.

350. Autoabgase enthalten giftige Stoffe: Kohlenstoff(N)-oxid und Stickstoff(N)-oxid. Erkläre warum chemische Reaktionen sie wurden gebildet.

351. Wie oft vergrößert sich das Volumen des Kraftstoff-Luft-Gemisches, bestehend aus 40 ml Oktandampf und 3 Liter Luft, beim Zünden? Gehen Sie bei Berechnungen davon aus, dass die Luft 20 Vol.-% Sauerstoff enthält.

352. Benzin wird in Ländern mit verkauft warmes Klima, besteht aus Kohlenwasserstoffen mit einem höheren Molekulargewicht als Benzin, das in Ländern mit kaltem Klima verkauft wird. Ratet mal, warum Ölraffinerien das tun.

353*. Öl enthält so viele wertvolle organische Substanzen, dass D.I. Mendeleev sagte: „Das Verbrennen von Öl in einem Ofen ist fast dasselbe wie das Verbrennen von Banknoten.“ Wie verstehen Sie diese Aussage? Schlagen Sie Wege vor rationelle Nutzung natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe.

354*. In weiteren Quellen finden Sie Informationen zu Materialien und Stoffen, deren Rohstoffe Erdöl, Erdgas oder Kohle sind. Können sie ohne den Einsatz natürlicher Kohlenwasserstoffquellen hergestellt werden? Ist es möglich, dass die Menschheit auf die Verwendung dieser Materialien verzichtet? Rechtfertige deine Antwort.

355*. Beschreiben Sie anhand der im Geographieunterricht in den Klassen 8 und 9 gewonnenen Erkenntnisse die aktuellen und vielversprechenden Becken und Gebiete der Kohle-, Öl- und Erdgasförderung in der Ukraine. Sind die Standorte der Verarbeitungsanlagen für diese Kohlenwasserstoffquellen auf ihre Lagerstätten abgestimmt?

Das ist Lehrbuchmaterial

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 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 Produkten der Kohlevergasung 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 Schnitten, die mit einem Messer gemacht wurden

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 wichtigste Bestandteil aus Zitrusschalen gewonnene Öle,

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.

Öl- und Kohleverarbeitungstechnologie

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

Es ist zu beachten, dass Kohlenwasserstoffe in der Natur weit verbreitet sind. Die meisten organischen Stoffe werden aus natürlichen Quellen gewonnen. Bei der Synthese organischer Verbindungen werden natürliche und begleitende Gase, Kohle und Braunkohle, Öl, Torf sowie Produkte tierischen und pflanzlichen Ursprungs als Rohstoffe verwendet.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Erdgase.

Erdgase sind natürliche Gemische aus Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Struktur und einigen Gasverunreinigungen (Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid), die Gesteine ​​in der Erdkruste füllen. Diese Verbindungen entstehen durch die Hydrolyse organischer Substanzen in großen Tiefen der Erde. Sie kommen in freiem Zustand in Form riesiger Ansammlungen vor – Gas, Gaskondensat sowie Öl- und Gasfelder.

Der Hauptstrukturbestandteil von brennbarem Stoff Erdgase ist CH₄ (Methan – 98 %), C₂H₆ (Ethan – 4,5 %), Propan (C₃H₈ – 1,7 %), Butan (C₄H₁₀ – 0,8 %), Pentan (C₅H₁₂ – 0,6 %). Erdölbegleitgas ist in gelöstem Zustand Bestandteil des Öls und wird durch Druckabfall beim Aufstieg des Öls an die Oberfläche aus diesem freigesetzt. In Gas- und Ölfeldern enthält eine Tonne Öl 30 bis 300 Quadratmeter. m Gas. Natürliche Kohlenwasserstoffquellen sind wertvolle Brennstoffe und Rohstoffe für die organische Syntheseindustrie. Gas wird Gasaufbereitungsanlagen zugeführt, wo es verarbeitet werden kann (Öl, Niedertemperaturadsorption, Kondensation und Rektifikation). Es ist in einzelne Komponenten unterteilt, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen. Zum Beispiel aus Methan-Synthesegas, das den Grundrohstoff für die Herstellung anderer Kohlenwasserstoffe, Acetylen, Methanol, Methanal, Chloroform darstellt.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Öl.

Öl ist ein komplexes Gemisch, das hauptsächlich aus naphthenischen, paraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht. Die Zusammensetzung des Öls umfasst asphaltharzartige Substanzen, Mono- und Disulfide, Mercaptane, Thiophen, Thiophan, Schwefelwasserstoff, Piperidin, Pyridin und seine Homologen sowie andere Substanzen. Basierend auf den Produkten, die petrochemische Synthesemethoden verwenden, werden mehr als 3000 verschiedene Produkte gewonnen, darunter. Ethylen, Benzol, Propylen, Dichlorethan, Vinylchlorid, Styrol, Ethanol, Isopropanol, Butylene, verschiedene Kunststoffe, Chemiefasern, Farbstoffe, Reinigungsmittel, Medikamente, Sprengstoffe usw.

Torf ist ein Sedimentgestein pflanzlichen Ursprungs. Dieser Stoff wird als Brennstoff (hauptsächlich für Wärmekraftwerke), chemischer Rohstoff (zur Synthese vieler organischer Substanzen), antiseptische Einstreu in landwirtschaftlichen Betrieben, insbesondere in Geflügelfarmen, und als Bestandteil von Düngemitteln für den Garten- und Feldanbau verwendet.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Xylem oder Holz.

Xylem – Gewebe große Pflanzen, entlang dem Wasser und gelöst Nährstoffe gelangen vom Rhizom des Systems zu den Blättern sowie zu anderen Organen der Pflanze. Es besteht aus Zellen mit einer versteiften Hülle, die über ein Gefäßleitungssystem verfügen. Je nach Holzart enthält es unterschiedliche Mengen an Pektinstoffen und Mineralstoffen (hauptsächlich Calciumsalze), Lipiden und essentielle Öle. Als Brennstoff wird Holz verwendet, daraus können Methylalkohol, Acetatsäure, Zellulose und andere Stoffe synthetisiert werden. Einige Holzarten werden zur Herstellung von Farbstoffen (Sandelholz, Rotholz), Tanninen (Eiche), Harzen und Balsamstoffen (Zeder, Kiefer, Fichte) und Alkaloiden (Nachtschattengewächse, Mohn, Hahnenfußgewächse und Doldenblütler) verwendet. Einige Alkaloide werden als verwendet Medikamente(Chitin, Koffein), Herbizide (Anabasin), Insektizide (Nikotin).

– 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