Kohlenwasserstoffe, ihre Quellen und Produkte. Natürliche Kohlenwasserstoffquellen
Herkunft fossiler Brennstoffe.
Neben der Tatsache, dass alle lebenden Organismen aus organischen Substanzen bestehen, sind die Hauptquellen organischer Verbindungen: Öl, Kohle, natürliche und begleitende Erdölgase.
Öl, Kohle und Erdgas sind Quellen für Kohlenwasserstoffe.
Diese natürlichen Ressourcen werden genutzt:
· Als Brennstoff (Energie- und Wärmequelle) – das ist die konventionelle Verbrennung;
· In Form von Rohstoffen zur Weiterverarbeitung – das ist organische Synthese.
Theorien zur Entstehung organischer Stoffe:
1- Theorie des organischen Ursprungs.
Nach dieser Theorie entstanden die Ablagerungen aus den Überresten ausgestorbener pflanzlicher und tierischer Organismen, die sich unter dem Einfluss von Bakterien, hohem Druck und Temperatur in der Dicke der Erdkruste in ein Kohlenwasserstoffgemisch verwandelten.
2- Theorie des mineralischen (vulkanischen) Ursprungs von Öl.
Nach dieser Theorie entstanden Öl, Kohle und Erdgas im Primärstadium der Entstehung des Planeten Erde. Dabei verbinden sich die Metalle mit Kohlenstoff und bilden Karbide. Durch die Reaktion von Karbiden mit Wasserdampf in den Tiefen des Planeten entstanden gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan und Acetylen. Und unter dem Einfluss von Hitze, Strahlung und Katalysatoren entstanden daraus weitere im Öl enthaltene Verbindungen. IN obere Schichten Lithosphäre, flüssige Ölbestandteile verdampften, die Flüssigkeit verdickte sich, verwandelte sich in Asphalt und dann in Kohle.
Diese Theorie wurde erstmals von D. I. Mendeleev geäußert, und im 20. Jahrhundert simulierte der französische Wissenschaftler P. Sabatier den beschriebenen Prozess im Labor und erhielt ein ölähnliches Kohlenwasserstoffgemisch.
Hauptbestandteil Erdgas ist Methan. Es enthält auch Ethan, Propan, Butan. Je höher das Molekulargewicht des Kohlenwasserstoffs ist, desto weniger davon ist im Erdgas enthalten.
Anwendung: Bei der Verbrennung von Erdgas wird viel Wärme freigesetzt, weshalb es in der Industrie als energieeffizienter und günstiger Brennstoff dient. Erdgas ist auch eine Rohstoffquelle für die chemische Industrie: zur Herstellung von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, verschiedenen Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten und anderen Produkten.
Erdölbegleitgase kommen in der Natur über Öl vor oder werden darin unter Druck gelöst. Bisher wurden Erdölbegleitgase nicht genutzt, sondern verbrannt. Derzeit werden sie aufgefangen und als Brennstoff und wertvolle chemische Rohstoffe verwendet. Begleitgase enthalten weniger Methan als Erdgas, dafür aber deutlich mehr seiner Homologen. Begleitende Erdölgase werden in eine engere Zusammensetzung aufgetrennt.
Zum Beispiel: Gasbenzin – dem Benzin wird eine Mischung aus Pentan, Hexan und anderen Kohlenwasserstoffen zugesetzt, um den Motorstart zu verbessern; als Brennstoff wird die Propan-Butan-Fraktion in Form von Flüssiggas verwendet; Trockengas – in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnlich – wird zur Herstellung von Acetylen, Wasserstoff und auch als Kraftstoff verwendet. Manchmal werden Erdölbegleitgase einer gründlicheren Trennung unterzogen und daraus einzelne Kohlenwasserstoffe extrahiert, aus denen dann ungesättigte Kohlenwasserstoffe gewonnen werden.
Eine der häufigsten Arten von Brennstoffen und Rohstoffen für die organische Synthese bleibt bestehen Kohle. Welche Arten von Kohle gibt es, wo kommt Kohle her und welche Produkte werden daraus hergestellt – das sind die Hauptfragen, denen wir uns in der heutigen Lektion widmen werden. Als Quelle Chemikalien Kohle wurde früher als Erdöl und Erdgas genutzt.
Kohle ist kein einzelner Stoff. Zu seiner Zusammensetzung gehören: freier Kohlenstoff (bis zu 10 %), organische Stoffe, die neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten, Mineralien, die beim Verbrennen von Kohle als Schlacke zurückbleiben.
Kohle ist ein festes brennbares Mineral organischen Ursprungs. Nach der biogenen Hypothese entstand es aus abgestorbenen Pflanzen als Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität von Mikroorganismen im Karbon Paläozoikum(vor etwa 300 Millionen Jahren). Kohle ist billiger als Öl und gleichmäßiger verteilt Erdkruste Seine natürlichen Reserven übersteigen die Ölreserven bei weitem und werden laut Wissenschaftlern erst in einem weiteren Jahrhundert erschöpft sein.
Die Bildung von Kohle aus Pflanzenresten (Inkohlung) erfolgt in mehreren Stufen: Torf – Braunkohle – Steinkohle – Anthrazit.
Der Prozess der Karbonisierung besteht aus einem allmählichen Anstieg des relativen Kohlenstoffgehalts in organischem Material infolge seines Sauerstoff- und Wasserstoffmangels. Die Bildung von Torf und Braunkohle erfolgt durch den biochemischen Abbau von Pflanzenresten ohne Zugang zu Sauerstoff. Der Übergang von Braunkohle zu Stein erfolgt unter dem Einfluss erhöhter Temperaturen und Drücke, die mit Gebirgsbildungs- und Vulkanprozessen verbunden sind.
NATÜRLICHE KOHLENWASSERSTOFFQUELLEN UND IHRE VERARBEITUNG
1. Hauptrichtungen der industriellen Verarbeitung von Erdgas
A) Kraftstoff, Energiequelle
B) Gewinnung von Paraffinen
B) Gewinnung von Polymeren
D) Gewinnung von Lösungsmitteln.
2. Wofür wird die chemische Methode verwendet? PrimärverarbeitungÖl?
A) Brennen
B) Zersetzung
B) fraktionierte Destillation
D) Knacken.
3.Welche Kohlenwasserstoffe stammen aus Kohlenteer?
A) extrem
B) aromatisch
B) unbegrenzt
D) Cycloparaffine.
4. Warum wird die Kohleverarbeitung als Trockendestillation bezeichnet?
A) wird ohne Luftzugang durchgeführt
B) ohne Zugang zu Wasser
B) Trockenprodukte
D) mit trockenem Wasserdampf destilliert.
5.Der Hauptbestandteil von Erdgas ist
A) Ethan
B) Butan
B) Benzol
D) Methan.
6. Hauptart der Erdgasaufbereitung:
A) Herstellung von Synthesegas
B) als Kraftstoff
B) Produktion von Acetylen
D) Benzin besorgen
7. Wirtschaftlich rentabler und umweltfreundlicher Kraftstoff ist...
A) Kohle
B) Erdgas
B) Torf
D) Öl
8. Die Öldestillation basiert auf:
A) auf unterschiedliche Temperaturen Sieden der Bestandteile
B) über den Unterschied in der Dichte der Bestandteile
B) auf unterschiedliche Löslichkeit der Bestandteile
D) bei unterschiedlicher Löslichkeit in Wasser
9. Was verursacht Korrosion von Rohren bei der Ölraffinierung und -raffinierung?
A) das Vorhandensein von Sand im Öl
B) Ton
B) Schwefel
D) Stickstoff
10. Die Verarbeitung von Erdölprodukten zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen mit niedrigerem Molekulargewicht wird genannt:
A) Pyrolyse
B) Knacken
B) Zersetzung
D) Hydrierung
11. Durch katalytisches Cracken können Sie Kohlenwasserstoffe gewinnen:
A) normal (unverzweigte Struktur)
B) verzweigt
B) aromatisch
D) unbegrenzt
12. Als Kraftstoff-Klopfschutzmittel wird verwendet:
A) Aluminiumchlorid
B) Tetraethylblei
B) Bleichlorid
D) Calciumacetat
13. ErdgasWird nicht benutzt Wie:
A) Rohstoffe zur Herstellung von Ruß
B) Rohstoffe in der organischen Synthese
B) ein Reagens bei der Photosynthese
D) Haushaltsbrennstoff
14. Aus chemischer Sicht ist die Vergasung...
A) Lieferung von Haushaltsgas an Verbraucher
B) Gasleitungen verlegen
B) Umwandlung fossiler Kohle in Gas
D) Gasbehandlung von Materialien
15. Unzutreffend zu Öldestillationsfraktionen
A) Kerosin
B) Heizöl
B) Harz
D) Gasöl
16. Der Name, der nichts mit Kraftstoffen zu tun hat, ist...
A) Benzin
B) Kerosin
Sei dünn
D) Gasöl
17. Beim Cracken von Oktan entsteht ein Alkan mit der Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül gleich ...
A) 8
B) 6
UM 4
D) 2
18. Beim Cracken von Butan entsteht ein Olefin -
A) Octen
B) Buten
B) Propen
D) Ethen
19. Cracken von Erdölprodukten ist
A) Trennung von Ölkohlenwasserstoffen in Fraktionen
B) Umwandlung gesättigter Ölkohlenwasserstoffe in aromatische
B) thermische oder katalytische Zersetzung von Erdölprodukten, was zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit weniger Kohlenstoffatomen im Molekül führt
D) Umwandlung aromatischer Ölkohlenwasserstoffe in gesättigte
20. Die wichtigsten natürlichen Quellen gesättigter Kohlenwasserstoffe sind...
A)Sumpfgas und Kohle;
B)Öl und Erdgas;
IN)Asphalt und Benzin;
D) Koks und Polyethylen.
21. Welche Kohlenwasserstoffe sind im Erdölbegleitgas enthalten?A) Methan, Ethan, Propan, Butan
B) Propan, Butan
B) Ethan, Propan
D) Methan, Ethan
22. Was sind die Produkte der Kohlepyrolyse?
A) Koks, Koksofengas
B) Koks, Steinteer
C) Koks, Kokereigas, Kohlenteer, Ammoniak und Schwefelwasserstofflösung
D) Koks, Kokereigas, Kohlenteer
23. Geben Sie die physikalische Methode der Ölraffinierung an
A) Reformieren
B) fraktionierte Destillation
B) katalytisches Cracken
D) thermisches Cracken
ANTWORTEN:
1 ___
2 ___
3 ___
4 ___
5 ___
6 ___
7 ___
8 ___
9 ___
10___
11___
12___
13___
14___
15___
16___
17___
18___
19___
20___
21___
22___
23___
Kriterien zur Bewertung:
9 – 12 Punkte – „3“
13 – 16 Punkte – „4“
17 – 23 Punkte – „5“
Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen.
Kohlenwasserstoffe werden in zyklische (carbozyklische Verbindungen) und azyklische Verbindungen unterteilt.
Zyklisch (carbozyklisch) sind Verbindungen, die einen oder mehrere Zyklen enthalten, die nur aus Kohlenstoffatomen bestehen (im Gegensatz zu heterozyklischen Verbindungen, die Heteroatome enthalten – Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff usw.). Carbocyclische Verbindungen wiederum werden in aromatische und nichtaromatische (alicyclische) Verbindungen unterteilt.
Azyklische Kohlenwasserstoffe umfassen organische Verbindungen, deren Kohlenstoffgerüstmoleküle offene Ketten sind.
Diese Ketten können aus Einfachbindungen (Alkanen) bestehen, eine Doppelbindung (Alkene), zwei oder mehr Doppelbindungen (Diene oder Polyene) oder eine Dreifachbindung (Alkine) enthalten.
Wie Sie wissen, sind Kohlenstoffketten Teil der meisten organischen Stoffe. Daher ist die Untersuchung von Kohlenwasserstoffen von besonderer Bedeutung, da diese Verbindungen die strukturelle Grundlage für andere Klassen organischer Verbindungen bilden.
Darüber hinaus sind Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane, die wichtigsten natürlichen Quellen organischer Verbindungen und die Grundlage der wichtigsten Industrie- und Laborsynthesen (Schema 1).
Sie wissen bereits, dass Kohlenwasserstoffe der wichtigste Rohstoff für die chemische Industrie sind. Kohlenwasserstoffe wiederum sind in der Natur weit verbreitet und können aus verschiedenen natürlichen Quellen isoliert werden: Öl, Erdöl- und Erdgasbegleitöl, Kohle. Schauen wir sie uns genauer an.
Öl- eine natürliche komplexe Mischung aus Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Alkanen mit linearer und verzweigter Struktur, die 5 bis 50 Kohlenstoffatome in Molekülen enthalten, mit anderen organischen Substanzen. Seine Zusammensetzung hängt maßgeblich vom Ort seiner Gewinnung (Lagerstätte) ab; neben Alkanen kann es auch Cycloalkane und enthalten aromatische Kohlenwasserstoffe.
Gasförmige und feste Bestandteile des Öls werden in seinen flüssigen Bestandteilen gelöst, was seinen Aggregatzustand bestimmt. Öl ist eine ölige Flüssigkeit von dunkler (braun bis schwarzer) Farbe mit charakteristischem Geruch, die in Wasser unlöslich ist. Seine Dichte ist geringer als die von Wasser. Wenn Öl in das Wasser gelangt, breitet es sich daher über die Oberfläche aus und verhindert so die Auflösung von Sauerstoff und anderen Luftgasen im Wasser. Es ist offensichtlich, dass Öl, wenn es in natürliche Gewässer gelangt, zum Tod von Mikroorganismen und Tieren führt, was zu Umweltkatastrophen und sogar Katastrophen führt. Es gibt Bakterien, die Ölbestandteile als Nahrung nutzen und sie in harmlose Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität umwandeln können. Es ist klar, dass die Verwendung von Kulturen dieser Bakterien die umweltfreundlichste und vielversprechendste Möglichkeit ist, die Umweltverschmutzung durch Öl während seiner Produktion, seines Transports und seiner Raffinierung zu bekämpfen.
In der Natur füllen Öl und Erdölbegleitgas, auf die weiter unten eingegangen wird, die Hohlräume im Erdinneren. Da es sich bei Öl um eine Mischung aus verschiedenen Stoffen handelt, gibt es keine konstante Temperatur Sieden. Es ist klar, dass jede seiner Komponenten in der Mischung ihre individuellen Eigenschaften behält. physikalische Eigenschaften, was es ermöglicht, Öl in seine Bestandteile zu zerlegen. Dazu wird es von mechanischen Verunreinigungen und schwefelhaltigen Verbindungen gereinigt und einer sogenannten fraktionierten Destillation oder Rektifikation unterzogen.
Die fraktionierte Destillation ist eine physikalische Methode zur Trennung einer Mischung aus Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten.
Die Destillation erfolgt in Sonderinstallationen- Destillationskolonnen, in denen sich die Zyklen der Kondensation und Verdampfung der im Öl enthaltenen flüssigen Stoffe wiederholen (Abb. 9). 
Die beim Sieden eines Stoffgemisches entstehenden Dämpfe werden mit einer niedriger siedenden (also bei niedrigerer Temperatur) Komponente angereichert. Diese Dämpfe werden gesammelt, kondensiert (unter den Siedepunkt abgekühlt) und wieder zum Sieden gebracht. Dabei entstehen Dämpfe, die noch stärker mit einem niedrigsiedenden Stoff angereichert sind. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Zyklen ist es möglich, eine nahezu vollständige Trennung der im Gemisch enthaltenen Stoffe zu erreichen.
Die Destillationskolonne erhält Öl, das in einem Röhrenofen auf eine Temperatur von 320–350 °C erhitzt wird. Die Destillationskolonne verfügt über horizontale Trennwände mit Löchern – die sogenannten Böden, auf denen die Kondensation von Ölfraktionen erfolgt. Leichtsiedende Fraktionen sammeln sich auf den höheren und hochsiedende Fraktionen auf den niedrigeren.
Bei der Rektifikation wird das Öl in folgende Fraktionen aufgeteilt:
Rektifikationsgase sind eine Mischung niedermolekularer Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich Propan und Butan, mit einem Siedepunkt von bis zu 40 °C;
Benzinfraktion (Benzin) – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C 5 H 12 bis C 11 H 24 (Siedepunkt 40–200 ° C); bei einer feineren Trennung dieser Fraktion erhält man Benzin (Petrolether, 40–70 °C) und Benzin (70–120 °C);
Naphtha-Fraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C8H18 bis C14H30 (Siedepunkt 150–250 °C);
Kerosinfraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C12H26 bis C18H38 (Siedepunkt 180–300 °C);
Dieselkraftstoff – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C13H28 bis C19H36 (Siedepunkt 200–350 °C).
Der Rest der Öldestillation ist Heizöl- enthält Kohlenwasserstoffe mit der Anzahl der Kohlenstoffatome von 18 bis 50. Durch Destillation unter vermindertem Druck werden aus Heizöl Dieselöl (C18H28-C25H52), Schmieröle (C28H58-C38H78), Vaseline und Paraffin gewonnen – niedrig schmelzende Gemische aus festen Kohlenwasserstoffen. Der feste Rückstand aus der Destillation von Heizöl – Teer und die Produkte seiner Verarbeitung – Bitumen und Asphalt – werden zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.
Die bei der Ölrektifikation gewonnenen Produkte werden einer chemischen Verarbeitung unterzogen, die eine Reihe komplexer Prozesse umfasst. Eine davon ist das Cracken von Erdölprodukten. Sie wissen bereits, dass Heizöl unter vermindertem Druck in seine Bestandteile zerlegt wird. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass wann Luftdruck Seine Bestandteile beginnen sich zu zersetzen, bevor sie den Siedepunkt erreichen. Dies ist genau die Grundlage des Crackens.
Knacken - thermische Zersetzung von Erdölprodukten, die zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer geringeren Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül führt.
Es gibt verschiedene Arten des Crackens: thermisches Cracken, katalytisches Cracken, Hochdruckcracken und Reduktionscracken.
Beim thermischen Cracken werden Kohlenwasserstoffmoleküle mit einer langen Kohlenstoffkette unter dem Einfluss hoher Temperaturen (470–550 ° C) in kürzere gespalten. Bei dieser Spaltung entstehen neben Alkanen auch Alkene.
IN Gesamtansicht Diese Reaktion kann wie folgt geschrieben werden:
C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
Alkan Alkan Alken
mit langer Kette
Die entstehenden Kohlenwasserstoffe können erneut gecrackt werden, um Alkane und Alkene mit einer noch kürzeren Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül zu bilden: 
Beim herkömmlichen thermischen Cracken entstehen viele gasförmige Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, die als Rohstoffe für die Herstellung von Alkoholen, Carbonsäuren und Verbindungen mit hohem Molekulargewicht (z. B. Polyethylen) verwendet werden können.
Katalytische Zersetzung erfolgt in Gegenwart von Katalysatoren, die natürliche Alumosilikate der Zusammensetzung RA1203" T8Iu2- verwenden.
Das Cracken unter Verwendung von Katalysatoren führt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer verzweigten oder geschlossenen Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffen dieser Struktur im Kraftstoff erhöht dessen Qualität erheblich, vor allem die Detonationsfestigkeit – die Oktanzahl von Benzin.
Das Cracken von Erdölprodukten erfolgt bei hohen Temperaturen, daher bilden sich oft Kohlenstoffablagerungen (Ruß), die die Oberfläche des Katalysators verunreinigen, was seine Aktivität stark verringert.
Die Reinigung der Katalysatoroberfläche von Kohlenstoffablagerungen – ihre Regeneration – ist die Hauptvoraussetzung für die praktische Umsetzung des katalytischen Crackens. Der einfachste und kostengünstigste Weg, einen Katalysator zu regenerieren, ist das Rösten, bei dem Kohlenstoffablagerungen mit Luftsauerstoff oxidiert werden. Gasförmige Oxidationsprodukte (hauptsächlich Kohlendioxid und Schwefeldioxid) werden von der Oberfläche des Katalysators entfernt.
Katalytisches Cracken ist ein heterogener Prozess, an dem feste (Katalysator) und gasförmige (Kohlenwasserstoffdampf) Stoffe beteiligt sind. Es ist offensichtlich, dass die Katalysatorregeneration – die Wechselwirkung von festem Ruß mit Luftsauerstoff – ebenfalls ein heterogener Prozess ist.
Heterogene Reaktionen(Gas – Feststoff) fließen mit zunehmender Oberfläche schneller solide. Dazu wird der Katalysator zerkleinert und seine Regeneration und Spaltung der Kohlenwasserstoffe erfolgt in einem „Fließbett“, wie Sie es aus der Schwefelsäureproduktion kennen.
Das Crack-Ausgangsmaterial, beispielsweise Gasöl, gelangt in einen konischen Reaktor. Der untere Teil des Reaktors hat einen kleineren Durchmesser, sodass die Durchflussrate des Rohmaterialdampfs sehr hoch ist. Das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Gas fängt Katalysatorpartikel ein und trägt sie ins Innere Oberer Teil Reaktor, bei dem aufgrund einer Vergrößerung seines Durchmessers die Durchflussrate abnimmt. Unter dem Einfluss der Schwerkraft fallen die Katalysatorpartikel in den unteren, engeren Teil des Reaktors und werden von dort wieder nach oben getragen. Somit ist jedes Katalysatorkorn in ständiger Bewegung und wird von allen Seiten von einem gasförmigen Reagens umspült. 
Einige Katalysatorkörner gelangen nach außen, mehr breiter Teil Sie gelangen in den Reaktor und steigen, ohne auf einen Widerstand des Gasstroms zu stoßen, in den unteren Teil ab, wo sie vom Gasstrom erfasst und in den Regenerator transportiert werden. Dort wird im „Fließbett“-Modus der Katalysator befeuert und in den Reaktor zurückgeführt.
Somit zirkuliert der Katalysator zwischen dem Reaktor und dem Regenerator und gasförmige Crack- und Röstprodukte werden aus ihnen entfernt.
Der Einsatz von Crackkatalysatoren ermöglicht eine leichte Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, eine Senkung der Temperatur und eine Verbesserung der Qualität der Crackprodukte.
Die resultierenden Kohlenwasserstoffe der Benzinfraktion weisen überwiegend eine lineare Struktur auf, was zu einer geringen Detonationsfestigkeit des resultierenden Benzins führt.
Wir werden uns später mit dem Konzept der „Klopffestigkeit“ befassen und zunächst nur feststellen, dass Kohlenwasserstoffe mit Molekülen mit verzweigter Struktur eine deutlich höhere Detonationsfestigkeit aufweisen. Durch Zugabe von Isomerisierungskatalysatoren zum System ist es möglich, den Anteil isomerer verzweigter Kohlenwasserstoffe im beim Cracken entstehenden Gemisch zu erhöhen.
Ölfelder enthalten in der Regel große Ansammlungen von sogenanntem Erdölbegleitgas, das sich oberhalb des Öls in der Erdkruste ansammelt und unter dem Druck des darüber liegenden Gesteins teilweise darin gelöst wird. Erdölbegleitgas ist wie Erdöl eine wertvolle natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. Es enthält hauptsächlich Alkane, deren Moleküle 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Es ist offensichtlich, dass die Zusammensetzung von Erdölbegleitgas viel schlechter ist als die von Öl. Dennoch wird es auch in großem Umfang sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die chemische Industrie verwendet. Noch vor wenigen Jahrzehnten wurde in den meisten Ölfeldern Erdölbegleitgas als nutzlose Ergänzung zum Öl verbrannt. Derzeit wird beispielsweise in Surgut, dem reichsten Ölvorkommen Russlands, der billigste Strom der Welt mit Erdölbegleitgas als Brennstoff erzeugt.
Wie bereits erwähnt, weist Erdölbegleitgas im Vergleich zu Erdgas eine reichere Zusammensetzung an verschiedenen Kohlenwasserstoffen auf. Teilen wir sie in Brüche auf, erhalten wir:
Gasbenzin ist ein leicht flüchtiges Gemisch, das hauptsächlich aus Lenthan und Hexan besteht;
Ein Propan-Butan-Gemisch, das, wie der Name schon sagt, aus Propan und Butan besteht und bei Druckerhöhung leicht in einen flüssigen Zustand übergeht;
Trockengas ist eine Mischung, die hauptsächlich Methan und Ethan enthält.
Gasbenzin, eine Mischung aus flüchtigen Bestandteilen mit geringem Molekulargewicht, verdampft auch bei niedrige Temperaturen. Dies ermöglicht die Verwendung von Gasbenzin als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren im Hohen Norden und als Zusatz zum Kraftstoff, was das Starten von Motoren bei winterlichen Bedingungen erleichtert.
Als Haushaltsbrennstoff (die bekannten Gasflaschen auf Ihrer Datscha) und zum Befüllen von Feuerzeugen wird ein Propan-Butan-Gemisch in Form von Flüssiggas verwendet. Schrittweise Verlagerung des Straßentransports auf Flüssiggas- eine der wichtigsten Möglichkeiten, die globale Kraftstoffkrise zu überwinden und Umweltprobleme zu lösen.
Auch trockenes Gas, das in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnelt, wird häufig als Brennstoff verwendet.
Allerdings ist die Verwendung von Erdölbegleitgas und seinen Bestandteilen als Brennstoff bei weitem nicht die erfolgversprechendste Art der Nutzung.
Wesentlich effizienter ist es, die Bestandteile des Erdölbegleitgases als Rohstoffe für die chemische Produktion zu nutzen. Aus den Alkanen, aus denen Erdölbegleitgas besteht, werden Wasserstoff, Acetylen, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie deren Derivate gewonnen.
Gasförmige Kohlenwasserstoffe können nicht nur Öl in der Erdkruste begleiten, sondern auch eigenständige Ansammlungen bilden – Erdgaslagerstätten.
Erdgas
- eine Mischung gasförmiger gesättigter Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan, dessen Anteil je nach Einsatzgebiet zwischen 75 und 99 Vol.-% liegt. Erdgas umfasst neben Methan auch Ethan, Propan, Butan und Isobutan sowie Stickstoff und Kohlendioxid.
Erdgas wird wie Erdöl sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die Herstellung einer Vielzahl organischer und anorganischer Stoffe verwendet. Sie wissen bereits, dass aus Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, Wasserstoff, Acetylen und Methylalkohol, Formaldehyd und Ameisensäure sowie viele andere organische Stoffe gewonnen werden. Erdgas wird als Brennstoff in Kraftwerken, in Kesselanlagen zur Warmwasserbereitung von Wohn- und Industriegebäuden, in der Hochofen- und Herdfeuerindustrie eingesetzt. Indem Sie ein Streichholz anzünden und das Gas im Küchengasherd eines Stadthauses anzünden, „lösen“ Sie eine Kettenreaktion der Oxidation von Alkanen aus, aus denen Erdgas besteht. Neben Erdöl, Erdöl und Erdölbegleitgasen ist Kohle eine natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. 0n bildet dicke Schichten im Erdinneren, seine nachgewiesenen Reserven übersteigen die Ölreserven deutlich. Kohle enthält wie Öl große Menge verschiedene organische Substanzen. Es enthält neben organischen Stoffen auch anorganische Stoffe, wie Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst – Kohle. Eine der Hauptmethoden zur Verarbeitung von Kohle ist die Verkokung – Kalzinierung ohne Luftzugang. Durch die Verkokung, die bei einer Temperatur von etwa 1000 °C erfolgt, entstehen:
Koksofengas, das Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Kohlendioxid, Beimischungen von Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen enthält;
Kohlenteer, der mehrere Hundert Mal so viele organische Substanzen enthält, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterozyklische Verbindungen;
Suprasin oder Ammoniakwasser, das, wie der Name schon sagt, gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen enthält;
Koks ist ein fester Rückstand aus der Verkokung, nahezu reiner Kohlenstoff.
Es wird Cola verwendet bei der Herstellung von Eisen und Stahl, Ammoniak – bei der Herstellung von Stickstoff und kombinierten Düngemitteln, und die Bedeutung organischer Kokereiprodukte kann kaum überschätzt werden.
Somit sind Erdöl und Erdgas sowie Kohle nicht nur die wertvollsten Kohlenwasserstoffquellen, sondern auch Teil eines einzigartigen Vorrats unersetzlicher natürlicher Ressourcen, deren sorgfältiger und vernünftiger Umgang eine notwendige Voraussetzung für die fortschreitende Entwicklung der menschlichen Gesellschaft ist.
1. Listen Sie die wichtigsten natürlichen Kohlenwasserstoffquellen auf. Welche organischen Stoffe sind jeweils enthalten? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam?
2. Beschreiben Sie die physikalischen Eigenschaften von Öl. Warum hat es keinen konstanten Siedepunkt?
3. Fassen Sie Medienberichte zusammen, beschreiben Sie die durch Öllecks verursachten Umweltkatastrophen und Möglichkeiten zur Bewältigung ihrer Folgen.
4. Was ist Berichtigung? Worauf basiert dieser Prozess? Nennen Sie die Fraktionen, die bei der Ölrektifikation anfallen. Wie unterscheiden sie sich voneinander?
5. Was ist Knacken? Geben Sie Gleichungen für drei Reaktionen an, die dem Cracken von Erdölprodukten entsprechen.
6. Welche Crackarten kennen Sie? Was haben diese Prozesse gemeinsam? Wie unterscheiden sie sich voneinander? Was ist der grundlegende Unterschied zwischen verschiedenen Arten von Crackprodukten?
7. Warum trägt Erdölbegleitgas diesen Namen? Was sind seine Hauptbestandteile und ihre Verwendung?
8. Wie unterscheidet sich Erdgas von Erdölbegleitgas? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam? Geben Sie die Verbrennungsreaktionsgleichungen für alle Ihnen bekannten Bestandteile des Erdölbegleitgases an.
9. Geben Sie Reaktionsgleichungen an, mit denen Benzol aus Erdgas gewonnen werden kann. Geben Sie die Bedingungen für diese Reaktionen an.
10. Was ist Verkoken? Was sind seine Produkte und ihre Zusammensetzung? Geben Sie Reaktionsgleichungen an, die für die Ihnen bekannten Kokskohleprodukte charakteristisch sind.
11. Erklären Sie, warum die Verbrennung von Öl, Kohle und damit verbundenem Erdölgas bei weitem nicht die rationalste Art ist, sie zu nutzen.
Während des Unterrichts können Sie das Thema „ Natürliche Quellen Kohlenwasserstoffe. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die die Menschheit derzeit verbraucht, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie erfahren etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) und was mit dem Öl nach seiner Förderung passiert.
Thema: Gesättigte Kohlenwasserstoffe
Lektion: Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen
Etwa 90 % des Energieverbrauchs der modernen Zivilisation wird durch die Verbrennung natürlicher fossiler Brennstoffe – Erdgas, Öl und Kohle – erzeugt.
Russland ist ein Land, das reich an natürlichen Reserven an fossilen Brennstoffen ist. Es gibt große Öl- und Erdgasvorkommen Westsibirien und der Ural. Kohle wird in den Becken von Kusnezk, Südjakutsk und anderen Regionen abgebaut.
Erdgas besteht im Durchschnitt zu 95 Vol.-% aus Methan.
Neben Methan enthält Erdgas aus verschiedenen Bereichen Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Schwefelwasserstoff sowie andere leichte Alkane – Ethan, Propan und Butane.
Erdgas wird aus unterirdischen Lagerstätten gewonnen, wo es unter hohem Druck steht. Methan und andere Kohlenwasserstoffe entstehen aus organischen Stoffen pflanzlichen und tierischen Ursprungs bei deren Zersetzung ohne Zugang zur Luft. Durch die Aktivität von Mikroorganismen entsteht ständig Methan.
Methan auf Planeten entdeckt Sonnensystem und ihre Begleiter.
Reines Methan hat keinen Geruch. Allerdings hat das im Alltag verwendete Gas einen charakteristischen unangenehmen Geruch. So riechen spezielle Zusatzstoffe – Mercaptane. Der Geruch von Mercaptanen ermöglicht es Ihnen, ein Gasleck im Haushalt rechtzeitig zu erkennen. Gemische aus Methan und Luft sind explosiv in einem weiten Bereich von Verhältnissen – von 5 bis 15 Vol.-% Gas. Deshalb sollten Sie bei Gasgeruch in einem Raum nicht nur Feuer machen, sondern auch keine elektrischen Schalter betätigen. Der kleinste Funke kann eine Explosion verursachen.
Reis. 1. Öl aus verschiedenen Bereichen
Öl- eine dicke, ölähnliche Flüssigkeit. Seine Farbe reicht von hellgelb bis braun und schwarz.
Reis. 2. Ölfelder
Öl aus verschiedenen Feldern variiert stark in seiner Zusammensetzung. Reis. 1. Der Hauptbestandteil von Öl sind Kohlenwasserstoffe mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen. Grundsätzlich werden diese Kohlenwasserstoffe als limitierend eingestuft, d. h. Alkane. Reis. 2.
Öl enthält auch organische Verbindungen mit Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff. Öl enthält Wasser und anorganische Verunreinigungen.
Gase, die bei der Herstellung freigesetzt werden, werden im Öl gelöst – assoziierte Erdölgase. Dabei handelt es sich um Methan, Ethan, Propan, Butane mit Beimischungen von Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff.
Kohle ist wie Öl eine komplexe Mischung. Der Kohlenstoffanteil darin beträgt 80-90 %. Der Rest ist Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und einige andere Elemente. In Braunkohle der Anteil an Kohlenstoff und organischer Substanz ist geringer als im Stein. Noch weniger organische Substanz drin Ölschiefer.
In der Industrie wird Kohle ohne Luftzugang auf 900-1100 0 C erhitzt. Dieser Vorgang wird aufgerufen Verkokung. Das Ergebnis ist Koks mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, der für die Metallurgie, Kokereigas und Kohlenteer benötigt wird. Aus Gas und Teer werden viele organische Stoffe freigesetzt. Reis. 3.
Reis. 3. Bau eines Koksofens
Erdgas und Erdöl sind die wichtigsten Rohstoffquellen der chemischen Industrie. Öl, so wie es gefördert wird, oder „Rohöl“, lässt sich selbst als Kraftstoff nur schwer nutzen. Daher wird Rohöl in Fraktionen (von englisch „fraction“ – „part“) unterteilt, wobei die Unterschiede in den Siedepunkten seiner Bestandteile genutzt werden.
Die Methode zur Trennung von Öl aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe wird Destillation oder Destillation genannt. Reis. 4.
Reis. 4. Erdölprodukte
Als Destillation bezeichnet man die Fraktion, die bei etwa 50 bis 180 0 C destilliert Benzin.
Kerosin siedet bei Temperaturen von 180-300 0 C.
Als dicker schwarzer Rückstand wird bezeichnet, der keine flüchtigen Stoffe enthält Heizöl.
Es gibt auch eine Reihe von Zwischenfraktionen, die in engeren Bereichen sieden – Petrolether (40–70 °C und 70–100 °C), Testbenzin (149–204 °C) und Gasöl (200–500 °C). . Sie werden als Lösungsmittel verwendet. Heizöl kann unter vermindertem Druck destilliert werden, um Schmieröle und Paraffin herzustellen. Fester Rückstand aus der Heizöldestillation - Asphalt. Es wird zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.
Die Verarbeitung von Erdölbegleitgasen ist ein eigenständiger Industriezweig und produziert eine Reihe wertvoller Produkte.
Zusammenfassung der Lektion
Während der Lektion haben Sie sich mit dem Thema „Natürliche Kohlenwasserstoffquellen“ befasst. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die die Menschheit derzeit verbraucht, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie haben etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) gelernt und erfahren, was mit dem Öl nach seiner Förderung passiert.
Referenzliste
1. Rudzitis G.E. Chemie. Grundlagen der allgemeinen Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grundstufe / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.
2. Chemie. 10. Klasse. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2008. - 463 S.
3. Chemie. Klasse 11. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2010. - 462 S.
4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Sammlung von Problemen der Chemie für Studienanfänger. - 4. Aufl. - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2012. - 278 S.
Hausaufgaben
1. Nr. 3, 6 (S. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemie: Organische Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grundstufe / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.
2. Wie unterscheidet sich Erdölbegleitgas von Erdgas?
3. Wie wird Öl destilliert?
Kohlenwasserstoffe sind von großer wirtschaftlicher Bedeutung, da sie als wichtigster Rohstoff für die Herstellung fast aller Produkte der modernen organischen Syntheseindustrie dienen und in großem Umfang für Energiezwecke genutzt werden. Sie scheinen sich angesammelt zu haben Sonnenwärme und Energie, die bei der Verbrennung freigesetzt werden. Torf, Kohle, Ölschiefer, Öl, natürliche und Erdölbegleitgase enthalten Kohlenstoff, dessen Verbindung mit Sauerstoff bei der Verbrennung mit der Freisetzung von Wärme einhergeht.
| Kohle | Torf | Öl | Erdgas |
 |  |
||
| solide | solide | flüssig | Gas |
| ohne Geruch | ohne Geruch | Starker Geruch | ohne Geruch |
| homogene Zusammensetzung | homogene Zusammensetzung | Stoffgemisch | Stoffgemisch |
| ein dunkel gefärbtes Gestein mit einem hohen Gehalt an brennbaren Substanzen, das durch die Einlagerung verschiedener Pflanzenansammlungen in Sedimentschichten entsteht | Ansammlung von halbverrottetem Pflanzenmaterial, das sich am Grund von Sümpfen und überwucherten Seen ansammelt | natürliche brennbare ölige Flüssigkeit, bestehend aus einer Mischung flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe | Ein Gasgemisch, das im Erdinneren bei der anaeroben Zersetzung organischer Substanzen entsteht. Das Gas gehört zur Gruppe der Sedimentgase Felsen |
| Brennwert – die Anzahl der Kalorien, die bei der Verbrennung von 1 kg Kraftstoff freigesetzt werden | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Kohle.
Kohle war schon immer ein vielversprechender Rohstoff für die Produktion von Energie und vielen chemischen Produkten.
Der erste große Kohleverbraucher seit dem 19. Jahrhundert war der Transport, dann wurde Kohle für die Stromerzeugung, Hüttenkoks, die Herstellung verschiedener Produkte durch chemische Verarbeitung, Kohlenstoff-Graphit-Strukturmaterialien, Kunststoffe, Steinwachs, synthetische, flüssige und gasförmige hochkalorische Brennstoffe, hoch salpetrige Säuren zur Herstellung von Düngemitteln
Kohle ist ein komplexes Gemisch hochmolekularer Verbindungen, zu denen die folgenden Elemente gehören: C, H, N, O, S. Kohle enthält wie Öl eine Vielzahl verschiedener organischer Stoffe, aber auch anorganische Stoffe, wie zum Beispiel Wasser , Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst – Kohle.
Die Kohleverarbeitung erfolgt in drei Hauptrichtungen: Verkokung, Hydrierung und unvollständige Verbrennung. Eine der Hauptmethoden zur Verarbeitung von Kohle ist Verkokung– Kalzinierung ohne Luftzugang in Koksöfen bei einer Temperatur von 1000–1200 °C. Bei dieser Temperatur und ohne Zugang zu Sauerstoff durchläuft Kohle komplexe chemische Umwandlungen, die zur Bildung von Koks und flüchtigen Produkten führen:
1. Kokereigas (Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, Beimischungen von Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen);
2. Kohlenteer (mehrere hundert verschiedene organische Stoffe, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterozyklische Verbindungen);
3. Teer oder Ammoniak, Wasser (gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen);
4. Koks (fester Koksrückstand, nahezu reiner Kohlenstoff).
Der abgekühlte Koks wird an Hüttenwerke geschickt.
Beim Abkühlen flüchtiger Produkte (Koksofengas) kondensieren Kohlenteer und Ammoniakwasser.
Durch das Leiten nicht kondensierter Produkte (Ammoniak, Benzol, Wasserstoff, Methan, CO 2, Stickstoff, Ethylen usw.) durch eine Schwefelsäurelösung wird Ammoniumsulfat freigesetzt, das als Mineraldünger verwendet wird. Benzol wird vom Lösungsmittel absorbiert und aus der Lösung destilliert. Anschließend wird das Koksofengas als Brennstoff oder als chemischer Rohstoff genutzt. Kohlenteer wird in geringen Mengen (3 %) gewonnen. Aufgrund des Produktionsumfangs gilt Kohlenteer jedoch als Rohstoff für die Herstellung einer Reihe organischer Stoffe. Entfernt man bei 350°C siedende Produkte aus dem Harz, bleibt eine feste Masse zurück – Pech. Es wird zur Herstellung von Lacken verwendet.
Die Hydrierung von Kohle erfolgt bei einer Temperatur von 400–600 °C und einem Wasserstoffdruck von bis zu 25 MPa in Gegenwart eines Katalysators. Dabei entsteht ein Gemisch flüssiger Kohlenwasserstoffe, das als verwendet werden kann Kraftstoff. Herstellung von flüssigem Brennstoff aus Kohle. Flüssiger synthetischer Kraftstoff ist Benzin, Diesel und Kesselbrennstoff mit hoher Oktanzahl. Um aus Kohle flüssigen Brennstoff zu gewinnen, ist es notwendig, den Wasserstoffgehalt durch Hydrierung zu erhöhen. Die Hydrierung erfolgt im Mehrfachkreislauf, wodurch die gesamte organische Masse der Kohle in Flüssigkeit und Gase umgewandelt werden kann. Der Vorteil dieser Methode ist die Möglichkeit der Hydrierung minderwertiger Braunkohle.
Durch die Kohlevergasung können minderwertige Braun- und Steinkohlen in Wärmekraftwerken ohne Umweltverschmutzung eingesetzt werden Umfeld Schwefelverbindungen. Dies ist die einzige Methode zur Herstellung von konzentriertem Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) CO. Bei der unvollständigen Verbrennung von Kohle entsteht Kohlenmonoxid. Mit einem Katalysator (Nickel, Kobalt) kann bei Normal- oder erhöhtem Druck aus Wasserstoff und CO Benzin mit gesättigten und ungesättigten Kohlenwasserstoffen gewonnen werden:
nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Bei der Trockendestillation von Kohle bei 500–550 °C entsteht Teer, der zusammen mit Bitumen in der Bauindustrie als Bindemittel bei der Herstellung von Dach- und Abdichtungsbeschichtungen (Dachpappe, Dachpappe) verwendet wird , usw.).
In der Natur kommt Steinkohle in folgenden Regionen vor: Region Moskau, Südjakutsk-Becken, Kusbass, Donbass, Petschora-Becken, Tunguska-Becken, Lena-Becken.
Erdgas.
Erdgas ist ein Gasgemisch, dessen Hauptbestandteil Methan CH 4 ist (von 75 bis 98 %, je nach Fachgebiet), der Rest ist Ethan, Propan, Butan und eine kleine Menge an Verunreinigungen – Stickstoff, Kohlenmonoxid (IV ), Schwefelwasserstoff und Dämpfe Wasser, und fast immer Schwefelwasserstoff und organische Erdölverbindungen – Mercaptane. Sie verleihen dem Gas einen spezifischen unangenehmen Geruch und führen bei der Verbrennung zur Bildung von giftigem Schwefeldioxid SO 2 .
Typischerweise gilt: Je höher das Molekulargewicht eines Kohlenwasserstoffs, desto weniger davon kommt im Erdgas vor. Die Zusammensetzung von Erdgas aus verschiedenen Lagerstätten ist nicht gleich. Seine durchschnittliche Zusammensetzung in Volumenprozent ist wie folgt:
| CH 4 | C 2 H 6 | C 3 H 8 | C 4 H 10 | N 2 und andere Gase |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Methan entsteht bei der anaeroben (ohne Zugang zu Luft) Fermentation pflanzlicher und tierischer Rückstände, daher entsteht es in Bodensedimenten und wird „Sumpfgas“ genannt.
Ablagerungen von Methan in hydratisierter kristalliner Form, den sogenannten Methanhydrat unter der Schicht gefunden Permafrost und in großen Tiefen der Ozeane. Bei niedrigen Temperaturen (−800 °C) und hohen Drücken befinden sich Methanmoleküle in den Hohlräumen des Kristallgitters von Wassereis. In den Eishohlräumen eines Kubikmeters Methanhydrat sind 164 Kubikmeter Gas „eingemacht“.
Methanhydratbrocken sehen aus wie schmutziges Eis, aber an der Luft brennen sie mit einer gelb-blauen Flamme. Schätzungen zufolge speichert der Planet zwischen 10.000 und 15.000 Gigatonnen Kohlenstoff in Form von Methanhydrat („Giga“ entspricht 1 Milliarde). Diese Mengen sind um ein Vielfaches größer als alle derzeit bekannten Erdgasreserven.
Erdgas ist erneuerbar natürliche Ressource, da es in der Natur kontinuierlich synthetisiert wird. Es wird auch „Biogas“ genannt. Daher verbinden viele Umweltwissenschaftler heute die Aussichten auf eine wohlhabende Existenz der Menschheit mit der Nutzung von Gas als alternativem Kraftstoff.
Erdgas hat als Brennstoff große Vorteile gegenüber festen und flüssigen Brennstoffen. Seine Verbrennungswärme ist viel höher, bei der Verbrennung hinterlässt es keine Asche und die Verbrennungsprodukte sind viel umweltfreundlicher. Daher werden etwa 90 % der gesamten geförderten Erdgasmenge als Brennstoff in Wärmekraftwerken und Kesselhäusern, in thermischen Prozessen in Industriebetrieben und im Alltag verbrannt. Etwa 10 % des Erdgases werden als wertvoller Rohstoff für die chemische Industrie genutzt: zur Herstellung von Wasserstoff, Acetylen, Ruß, verschiedenen Kunststoffen und Medikamenten. Methan, Ethan, Propan und Butan werden aus Erdgas abgetrennt. Produkte, die aus Methan gewonnen werden können, sind von großer industrieller Bedeutung. Methan wird für die Synthese vieler organischer Substanzen verwendet – Synthesegas und darauf basierende weitere Synthese von Alkoholen; Lösungsmittel (Tetrachlorkohlenstoff, Methylenchlorid usw.); Formaldehyd; Acetylen und Ruß.
Erdgas bildet eigenständige Lagerstätten. Die Hauptvorkommen natürlicher brennbarer Gase befinden sich in Nord- und Westsibirien, im Wolga-Ural-Becken, im Nordkaukasus (Stawropol), in der Republik Komi, in der Region Astrachan und in der Barentssee.
