Résumé : Sources naturelles d'hydrocarbures. Résumé en chimie sur le thème « les hydrocarbures et leurs sources naturelles » Quelles sources naturelles d'hydrocarbures connaissez-vous

Les principales sources d’hydrocarbures sont le pétrole, les gaz de pétrole naturels et associés et le charbon. Leurs réserves ne sont pas illimitées. Selon les scientifiques, aux rythmes actuels de production et de consommation, ils dureront : le pétrole pendant 30 à 90 ans, le gaz pendant 50 ans, le charbon pendant 300 ans.

L'huile et sa composition :

L'huile est un liquide huileux allant du brun clair au brun foncé, de couleur presque noire avec une odeur caractéristique, ne se dissout pas dans l'eau, forme un film à la surface de l'eau qui ne laisse pas passer l'air. L'huile est un liquide huileux de couleur brun clair à brun foncé, presque noir, avec une odeur caractéristique, ne se dissout pas dans l'eau, forme un film à la surface de l'eau qui ne laisse pas passer l'air. Le pétrole est un mélange complexe de matières saturées et Hydrocarbures aromatiques, la cycloparaffine, ainsi que certains composés organiques contenant des hétéroatomes - oxygène, soufre, azote, etc. Les gens ont donné tant de noms enthousiastes au pétrole : « Or noir » et « Sang de la Terre ». Le pétrole mérite vraiment notre admiration et notre noblesse.

En termes de composition, l'huile peut être : de la paraffine - constituée d'alcanes à chaîne droite et ramifiée ; naphténique - contient des hydrocarbures cycliques saturés ; aromatique - comprend les hydrocarbures aromatiques (benzène et ses homologues). Malgré la composition complexe des composants, la composition élémentaire des huiles est plus ou moins la même : en moyenne 82 à 87 % d'hydrocarbures, 11 à 14 % d'hydrogène, 2 à 6 % d'autres éléments (oxygène, soufre, azote).

Un peu d'histoire .

En 1859, aux États-Unis, dans l'État de Pennsylvanie, Edwin Drake, 40 ans, avec l'aide de sa propre persévérance, de l'argent d'une compagnie pétrolière et d'une vieille machine à vapeur, fora un puits de 22 mètres de profondeur et extraya le premier de l'huile.

La priorité de Drake en tant que pionnier du forage pétrolier est contestée, mais son nom est toujours associé au début de l'ère pétrolière. Du pétrole a été découvert dans de nombreuses régions du monde. L’humanité a enfin acquis en grande quantité une excellente source d’éclairage artificiel….

Quelle est l’origine du pétrole ?

Deux concepts principaux dominaient parmi les scientifiques : organique et inorganique. Selon le premier concept, les restes organiques enfouis dans les sédiments se décomposent avec le temps, se transformant en pétrole, charbon et gaz naturel ; du pétrole et du gaz plus mobiles s’accumulent alors dans les couches supérieures des roches sédimentaires dotées de pores. D'autres scientifiques affirment que le pétrole se forme « à de grandes profondeurs dans le manteau terrestre ».

Le scientifique et chimiste russe D.I. Mendeleev était un partisan du concept inorganique. En 1877, il proposa l'hypothèse minérale (carbure), selon laquelle l'émergence du pétrole est associée à la pénétration de l'eau dans les profondeurs de la Terre le long de failles, où, sous son influence sur les « métaux carbonés », des hydrocarbures sont obtenus.

S'il existait une hypothèse sur l'origine cosmique du pétrole - à partir des hydrocarbures contenus dans la coque gazeuse de la Terre lors de son état stellaire.

Le gaz naturel est « l’or bleu ».

Notre pays se classe au premier rang mondial en termes de réserves de gaz naturel. Les gisements les plus importants de ce précieux combustible se trouvent en Sibérie occidentale (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), dans le bassin Volga-Oural (Vuktylskoye, Orenburgskoye) et dans le Caucase du Nord (Stavropolskoye).

Pour la production de gaz naturel, la méthode fluide est généralement utilisée. Pour que le gaz commence à affluer vers la surface, il suffit d'ouvrir un puits foré dans une formation gazeuse.

Le gaz naturel est utilisé sans séparation préalable car il est purifié avant son transport. En particulier, les impuretés mécaniques, la vapeur d'eau, le sulfure d'hydrogène et autres composants agressifs en sont éliminés.....Et aussi la plupart le propane, le butane et les hydrocarbures plus lourds. Le méthane pratiquement pur restant est consommé, en premier lieu, comme combustible : pouvoir calorifique élevé ; respectueux de l'environnement; pratique à extraire, à transporter, à brûler, car l'état physique est gazeux.

Deuxièmement, le méthane devient une matière première pour la production d'acétylène, de suie et d'hydrogène ; pour la production d'hydrocarbures insaturés, principalement d'éthylène et de propylène ; pour la synthèse organique : alcool méthylique, formaldéhyde, acétone, acide acétique et bien plus encore.

Gaz de pétrole associé

Le gaz de pétrole associé est également du gaz naturel. Il a reçu un nom spécial car il se trouve dans des gisements avec le pétrole - il y est dissous. Lorsque le pétrole est extrait à la surface, il en est séparé en raison d'une forte chute de pression. La Russie occupe l'une des premières places en termes de réserves de gaz associé et de production.

La composition du gaz de pétrole associé diffère de celle du gaz naturel ; il contient beaucoup plus d'éthane, de propane, de butane et d'autres hydrocarbures. De plus, il contient des gaz rares sur Terre comme l'argon et l'hélium.

Le gaz de pétrole associé est une matière première chimique précieuse ; on peut en extraire plus de substances que le gaz naturel. Des hydrocarbures individuels sont également extraits pour un traitement chimique : éthane, propane, butane, etc. Des hydrocarbures insaturés en sont obtenus par réaction de déshydrogénation.

Charbon

Les réserves naturelles de charbon dépassent largement les réserves de pétrole et de gaz. Le charbon est un mélange complexe de substances constituées de divers composés de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de soufre. La composition du charbon comprend de telles substances minérales contenant des composés de nombreux autres éléments.

Les houilles ont la composition suivante : carbone - jusqu'à 98 %, hydrogène - jusqu'à 6 %, azote, soufre, oxygène - jusqu'à 10 %. Mais dans la nature, il y a aussi des lignites. Leur composition : carbone - jusqu'à 75 %, hydrogène - jusqu'à 6 %, azote, oxygène - jusqu'à 30 %.

La principale méthode de traitement du charbon est la pyrolyse (noix de coco) - la décomposition de substances organiques sans accès à l'air à haute température (environ 1 000 °C). Les produits suivants sont obtenus : coke (combustible solide artificiel à haute résistance, largement utilisé en métallurgie) ; goudron de houille (utilisé dans l'industrie chimique); gaz de coco (utilisé dans l'industrie chimique et comme carburant.)

Gaz de coke

Les composés volatils (gaz de cokerie) formés lors de la décomposition thermique du charbon pénètrent dans un réservoir de collecte commun. Ici, le gaz de cokerie est refroidi et passé à travers des précipitateurs électriques pour séparer le goudron de houille. Dans le collecteur de gaz, simultanément avec la résine, de l'eau est condensée, dans laquelle sont dissous de l'ammoniac, du sulfure d'hydrogène, du phénol et d'autres substances. L’hydrogène est isolé du gaz de cokerie non condensé pour diverses synthèses.

Après distillation des restes de goudron de houille solide– le brai, qui est utilisé pour la préparation des électrodes et du feutre de toiture.

Raffinage de pétrole

Le raffinage du pétrole, ou rectification, est le processus de séparation thermique du pétrole et des produits pétroliers en fractions basées sur le point d'ébullition.

La distillation est un processus physique.

Il existe deux méthodes de raffinage du pétrole : physique ( première transformation) et chimique (recyclage).

Le raffinage primaire du pétrole est effectué dans une colonne de distillation - un appareil permettant de séparer des mélanges liquides de substances dont le point d'ébullition diffère.

Fractions pétrolières et principaux domaines de leur utilisation :

Essence - carburant automobile ;

Kérosène - carburant aviation ;

Naphta - production de plastiques, matières premières destinées au recyclage ;

Gasoil - diesel et combustible de chaudière, matières premières à recycler ;

Fioul - carburant d'usine, paraffines, huiles lubrifiantes, bitume.

Méthodes de nettoyage des marées noires :

1) Absorption – Vous connaissez tous la paille et la tourbe. Ils absorbent l'huile, après quoi ils peuvent être soigneusement collectés et retirés, suivis d'une destruction. Cette méthode ne convient que dans des conditions calmes et uniquement pour de petits spots. La méthode est très populaire dans Dernièrement en raison de son faible coût et de sa grande efficacité.

Résultat : La méthode est peu coûteuse, en fonction des conditions extérieures.

2) Auto-liquidation : - cette méthode est utilisée si le pétrole est déversé loin des rivages et que la tache est petite (dans ce cas il vaut mieux ne pas toucher du tout la tache). Peu à peu, il se dissoudra dans l'eau et s'évaporera partiellement. Parfois, le pétrole ne disparaît pas même après plusieurs années ; de petites taches atteignent la côte sous forme de morceaux de résine glissante.

Conclusion : aucun produit chimique n’est utilisé ; L'huile reste longtemps en surface.

3) Biologique : Technologie basée sur l'utilisation de micro-organismes capables d'oxyder les hydrocarbures.

Résultat : dégâts minimes ; éliminer l'huile de la surface, mais la méthode demande beaucoup de travail et de temps.

Rappel : la distillation (distillation) est une méthode de séparation d'un mélange de liquides volatils par évaporation progressive suivie d'une condensation.

Huile. Distillation du pétrole

La plupart des substances organiques que vous traitez dans Vie courante Les plastiques, peintures, détergents, médicaments, vernis, solvants sont synthétisés à partir d'hydrocarbures. Il existe trois principales sources d'hydrocarbures dans la nature : le pétrole, le gaz naturel et charbon.

Le pétrole est l’une des ressources minérales les plus importantes. Il est impossible d’imaginer notre vie sans pétrole et ses produits. Ce n’est pas pour rien que les pays riches en pétrole jouent rôle important dans l’économie mondiale.

L'huile est un liquide huileux foncé que l'on trouve dans la croûte terrestre(Fig. 29.1). Il s'agit d'un mélange homogène de plusieurs centaines de substances - principalement des hydrocarbures saturés avec un nombre d'atomes de carbone dans une molécule de 1 à 40.

Pour traiter ce mélange, des méthodes physiques et chimiques sont utilisées. Premièrement, l'huile est séparée en mélanges simples - fractions - par distillation (distillation ou rectification), sur la base du fait que diverses substances contenues dans l'huile bout à différentes températures(Tableau 12). La distillation s'effectue dans une colonne de distillation sous chauffage important (Fig. 29.2). Les factions avec le plus hautes températures les ébullitions qui se décomposent à haute température sont distillées sous pression réduite.

Tableau 12. Fractions de distillation du pétrole

	Nombre d'atomes de carbone dans les molécules	Point d'ébullition, °C	Application
		Plus de 200°C
			Carburant automobile
			Carburant, matières premières pour la synthèse
			Essence d'aviation
			Gas-oil
Gazole lourd (fioul)			Combustible pour centrales thermiques
		Se décompose lorsqu'il est chauffé, distillé sous pression réduite	Production d'asphalte, bitume, paraffine, lubrifiants, combustible pour chaufferies

L'Ukraine est assez riche en réserves de pétrole. Les principaux gisements sont concentrés dans trois régions pétrolières et gazières : orientale (régions de Soumy, Poltava, Tchernihiv et Kharkov), occidentale (régions de Lviv et Ivano-Frankivsk) et méridionale (région de la mer Noire, plateaux de la mer d'Azov et de la mer Noire). Les réserves de pétrole de l'Ukraine sont estimées à environ 2 milliards de tonnes, mais une partie importante d'entre elles est concentrée à de grandes profondeurs (5 à 7 km). La production annuelle de pétrole en Ukraine est d'environ 2 millions de tonnes, pour une demande de 16 millions de tonnes. Malheureusement, l'Ukraine est toujours obligée d'importer des volumes importants de pétrole.

Raffinage chimique des produits pétroliers

Certains produits de distillation du pétrole peuvent être utilisés immédiatement, sans autre transformation, comme l'essence et le kérosène, mais ils ne représentent que 20 à 30 % du pétrole. De plus, après distillation, l'essence est de mauvaise qualité (avec un faible indice d'octane, c'est-à-dire que lorsqu'elle est comprimée dans le moteur, elle explose plutôt que de brûler). Un moteur fonctionnant avec un tel carburant émet un bruit de cognement caractéristique et tombe rapidement en panne. Pour améliorer la qualité de l'essence et augmenter son rendement, le pétrole est soumis à un traitement chimique.

L'une des méthodes les plus importantes de raffinage chimique du pétrole est le craquage (de l'anglais to crack - fendre, casser, car lors du craquage les chaînes carbonées sont rompues) (Fig. 29.3). Lorsqu'elles sont chauffées à 500 °C sans accès à l'air et en présence de catalyseurs spéciaux, les longues molécules d'alcane sont divisées en molécules plus petites. Lors du craquage d'hydrocarbures saturés, il se forme un mélange d'hydrocarbures légers saturés et insaturés, par exemple :

Grâce à ce procédé, le rendement en essence et en kérosène augmente. Ce type d’essence est parfois appelé essence de craquage.

L'une des caractéristiques qui déterminent la qualité de l'essence est l'indice d'octane, qui indique la possibilité de détonation (explosion) du mélange air-carburant dans le moteur. Plus l'indice d'octane est élevé, plus le risque de détonation est faible et donc plus la qualité de l'essence est élevée. L'heptane ne convient pas comme carburant automobile ; il est plus susceptible d'exploser, tandis que l'isooctane (2,2,4-triméthylpentane) a les propriétés opposées : il n'explose presque pas dans le moteur. Ces deux substances sont devenues la base de l'échelle de détermination de la qualité de l'essence - l'échelle de l'indice d'octane. Sur cette échelle, l'heptane a reçu une valeur de 0 et l'isooctane - 100. Selon cette échelle, l'essence avec un indice d'octane de 95 a les mêmes propriétés de frappe qu'un mélange de 95 % d'isooctane et de 5 % d'heptane.

Le raffinage du pétrole a lieu dans des entreprises spéciales - les raffineries de pétrole. Là, ils effectuent à la fois la rectification du pétrole brut et le traitement chimique des produits pétroliers obtenus. Il existe six raffineries de pétrole en Ukraine : à Odessa, Kremenchug, Kherson, Lisichansk, Nadvornyansk et Drohobych. La capacité totale de toutes les entreprises ukrainiennes de raffinage du pétrole dépasse 52 millions de tonnes par an.

Gaz naturel

La deuxième source d'hydrocarbures la plus importante est le gaz naturel, dont le principal composant est le méthane (93 à 99 %). Le gaz naturel est principalement utilisé comme combustible efficace. Lorsqu'il est brûlé, ni cendre ni monoxyde de carbone toxique ne se forment, le gaz naturel est donc considéré comme un carburant respectueux de l'environnement.

De grandes quantités de gaz naturel sont utilisées par l’industrie chimique. La transformation du gaz naturel se réduit principalement à la production d'hydrocarbures insaturés et de gaz de synthèse. L'éthylène et l'acétylène sont formés par l'élimination de l'hydrogène des alcanes inférieurs :

Le gaz de synthèse - un mélange d'oxyde de carbone (II) et d'hydrogène - est produit en chauffant du méthane avec de la vapeur d'eau :

A partir de ce mélange, à l'aide de différents catalyseurs, des composés contenant de l'oxygène sont synthétisés - alcool méthylique, acide acétique, etc.

Lorsqu'il est passé sur un catalyseur au cobalt, le gaz de synthèse est converti en un mélange d'alcanes, qui est de l'essence synthétique :

Charbon

Une autre source d'hydrocarbures est le charbon. Dans l'industrie chimique, il est traité par cokéfaction - chauffage à 1000°C sans accès à l'air (Fig. 29.5, p. 170). Dans ce cas, il se forme du coke et du goudron de houille, dont la masse ne représente que quelques pour cent de la masse du charbon. Le coke est utilisé comme agent réducteur en métallurgie (par exemple pour obtenir du fer à partir de ses oxydes).

Le goudron de houille contient plusieurs centaines de composés organiques, principalement des hydrocarbures aromatiques, qui en sont obtenus par distillation.

Le charbon est également utilisé comme combustible, mais cela crée d'importantes problèmes écologiques. Premièrement, le charbon contient des impuretés ininflammables, qui se transforment en scories lors de la combustion du combustible ; Deuxièmement, le charbon contient de petites quantités de composés soufrés et azotés dont la combustion produit des oxydes qui polluent l'atmosphère. L'Ukraine est l'un des premiers au monde en termes de réserves de charbon. Sur une superficie égale à 0,4 % du territoire mondial, l'Ukraine contient environ 5 % des réserves mondiales de matières premières énergétiques, dont 95 % sont du charbon (environ 54 milliards de tonnes). En 2015, la production de charbon s'élevait à 40 millions de tonnes, soit près de la moitié de celle de 2011. Il existe aujourd'hui 300 mines de charbon en Ukraine, et 40 % d'entre elles produisent du charbon à coke (qui peut être transformé en coke). La production est concentrée principalement dans les régions de Donetsk, Lugansk, Dnepropetrovsk et Volyn.

Tâche linguistique

En grec, pyro signifie « feu » et lyse signifie « décomposition ». Pourquoi pensez-vous que les termes « craquage » et « pyrolyse » sont souvent utilisés de manière interchangeable ?

Idée clé

Les principales sources d'hydrocarbures pour l'industrie sont le pétrole, le charbon et le gaz naturel. Pour une utilisation plus efficace, ces ressources naturelles doivent être traitées pour isoler des substances ou des mélanges individuels.

Questions de contrôle

334. Nommez les principaux sources naturelles les hydrocarbures.

335. Sur quelle base est basée la méthode physique de séparation du pétrole en fractions ?

336. En quelles fractions le pétrole est-il divisé pendant la distillation ? Décrivez leur utilisation. Quel produit pétrolier est le plus précieux pour la société moderne ?

337. En quoi les produits pétroliers les plus importants diffèrent-ils par leur composition chimique ?

338. À l’aide des informations contenues dans ce paragraphe et dans les paragraphes précédents, décrivez l’utilisation du gaz naturel dans l’industrie chimique.

339. Quels sont les principaux produits issus du charbon à coke ?

340. Pourquoi le charbon est-il chauffé pendant le traitement sans accès à l'air ?

341. Pourquoi le gaz naturel est-il meilleur que le charbon comme combustible ?

342. Quelles substances et matériaux sont produits par la transformation du charbon et du gaz naturel ?

Devoirs pour maîtriser la matière

343. Lors du processus de craquage de l'hydrocarbure C 20 H 42, deux produits se forment avec le même nombre d'atomes de carbone dans les molécules. Écrivez une équation pour la réaction.

344. Quelle est la différence fondamentale entre le craquage et la rectification du pétrole ?

345. Pourquoi pensez-vous que lors de la distillation directe du pétrole, il n'est pas possible d'en transformer plus de 20 % en essence ?

346. Analyser la fig. 29.2 et décrire comment se produit la distillation du pétrole.

347. Écrivez les équations des réactions de production d'éthylène et d'acétylène à partir de composants du gaz naturel.

348. L'un des composants de l'essence est l'hydrocarbure C 8 H 18. Écrivez une équation pour la réaction de sa production à partir de l’oxyde de carbone (I) et de l’hydrogène.

349. Lorsque l'essence brûle complètement, du dioxyde de carbone et de l'eau se forment dans le moteur. Écrivez une équation pour la réaction de combustion de l'essence, en supposant qu'elle est constituée d'hydrocarbures de composition C 8 H 18.

350. Les gaz d’échappement des voitures contiennent des substances toxiques : oxyde de carbone(N) et oxyde d’azote(N). Expliquer pourquoi réactions chimiques ils ont été formés.

351. Combien de fois le volume du mélange air-carburant, composé de 40 ml de vapeur d'octane et de 3 litres d'air, augmentera-t-il lorsqu'il sera enflammé ? Lors des calculs, supposez que l'air contient 20 % d'oxygène (en volume).

352. Essence vendue dans les pays avec climat chaud, est constitué d’hydrocarbures ayant un poids moléculaire plus élevé que l’essence, vendue dans les pays aux climats froids. Devinez pourquoi les raffineurs de pétrole font cela.

353*. Le pétrole contient tellement de substances organiques précieuses que D.I. Mendeleïev a déclaré : « Brûler du pétrole dans un four est presque la même chose que brûler avec des billets de banque. » Comment comprenez-vous cette affirmation ? Suggérer des moyens utilisation rationnelle sources naturelles d’hydrocarbures.

354*. Dans des sources supplémentaires, trouvez des informations sur les matériaux et substances dont les matières premières sont le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. Peuvent-ils être fabriqués sans utiliser de sources naturelles d’hydrocarbures ? Est-il possible pour l’humanité de cesser d’utiliser ces matériaux ? Justifiez votre réponse.

355*. À l'aide des connaissances acquises dans les cours de géographie des 8e et 9e années, décrivez les bassins et zones de production de charbon, de pétrole et de gaz naturel actuels et prometteurs en Ukraine. Les emplacements des usines de traitement de ces sources d’hydrocarbures sont-ils coordonnés avec leurs gisements ?

Ceci est du matériel de manuel

Les sources naturelles d'hydrocarbures sont les combustibles fossiles - le pétrole et

gaz, charbon et tourbe. Les gisements de pétrole brut et de gaz sont apparus il y a 100 à 200 millions d'années

de retour du microscopique plantes marines et des animaux qui se sont avérés être

inclus dans les roches sédimentaires formées sur le fond marin, contrairement

Ce charbon et cette tourbe ont commencé à se former il y a 340 millions d'années à partir de plantes,

poussant sur terre.

Le gaz naturel et le pétrole brut se trouvent généralement avec de l'eau dans

couches pétrolifères situées entre les couches rochers(Fig.2). Terme

Le « gaz naturel » s'applique également aux gaz qui se forment dans les milieux naturels.

conditions résultant de la décomposition du charbon. Gaz naturel et pétrole brut

se développent sur tous les continents, à l’exception de l’Antarctique. Le plus large

Les producteurs de gaz naturel dans le monde sont la Russie, l'Algérie, l'Iran et

États-Unis. Les plus grands producteurs de pétrole brut sont

Venezuela, Arabie Saoudite, le Koweït et l'Iran.

Le gaz naturel est constitué principalement de méthane (tableau 1).

Le pétrole brut est un liquide huileux dont la couleur peut

être très diversifié - du brun foncé ou du vert à presque

incolore. Il contient grand nombre alcanes. Parmi eux il y a

alcanes droits, alcanes ramifiés et cycloalcanes avec nombre d'atomes

carbone de cinq à 40. Le nom industriel de ces cycloalcanes est nachta. DANS

le pétrole brut contient également environ 10 % d’aromatiques

des hydrocarbures, ainsi que de petites quantités d'autres composés contenant

soufre, oxygène et azote.

Tableau 1 Composition du gaz naturel

Le charbon est la plus ancienne source d'énergie que nous connaissons

humanité. C'est un minéral (Fig. 3), formé à partir de

matière végétale en cours de métamorphisme. Métamorphique

sont appelées roches dont la composition a subi des changements de conditions

hautes pressions, ainsi que hautes températures. Le produit de la première étape de

le processus de formation du charbon est la tourbe, qui est

matière organique décomposée. Le charbon est formé à partir de la tourbe après

il est recouvert de roches sédimentaires. Ces roches sédimentaires sont appelées

surchargé. Les sédiments surchargés réduisent la teneur en humidité de la tourbe.

Trois critères sont utilisés dans la classification des charbons : la pureté (déterminée

teneur relative en carbone en pourcentage); type (défini

composition de la matière végétale d’origine) ; qualité (en fonction de

degré de métamorphisme).

Tableau 2 Teneur en carbone de certains combustibles et leur pouvoir calorifique

capacité

Les types de charbons fossiles de qualité inférieure sont le lignite et

lignite (tableau 2). Ils sont les plus proches de la tourbe et se caractérisent relativement

caractérisé par une faible teneur en humidité et est largement utilisé dans

industrie. Le type de charbon le plus sec et le plus dur est l’anthracite. Son

utilisé pour chauffer les maisons et cuisiner.

Récemment, grâce aux progrès technologiques, il est devenu de plus en plus

gazéification économique du charbon. Les produits de gazéification du charbon comprennent

monoxyde de carbone, dioxyde de carbone, hydrogène, méthane et azote. Ils sont utilisés dans

comme combustible gazeux ou comme matière première pour la production de divers

produits chimiques et engrais.

Le charbon, comme indiqué ci-dessous, est une source importante de matière première pour la production de

composés aromatiques. Le charbon représente

un mélange complexe substances chimiques, qui contiennent du carbone,

de l'hydrogène et de l'oxygène, ainsi que de petites quantités d'azote, de soufre et d'autres impuretés

éléments. De plus, la composition du charbon, selon son type, comprend

différentes quantités d'humidité et différents minéraux.

Les hydrocarbures sont présents naturellement non seulement dans les combustibles fossiles, mais aussi dans

dans certains matériaux d'origine biologique. Caoutchouc naturel

est un exemple de polymère d'hydrocarbure naturel. molécule de caoutchouc

se compose de milliers d'unités structurelles représentant le méthylbuta-1,3-diène

(isoprène);

Caoutchouc naturel. Environ 90 % de caoutchouc naturel, qui

actuellement extrait partout dans le monde, obtenu du Brésil

Hévéa Hevea brasiliensis, cultivé principalement en

pays équatoriaux d’Asie. La sève de cet arbre, qui est du latex

(solution aqueuse colloïdale de polymère), recueillie à partir de coupes réalisées au couteau sur

aboyer Le latex contient environ 30 % de caoutchouc. Ses petits morceaux

en suspension dans l'eau. Le jus est versé dans des récipients en aluminium, où de l'acide est ajouté,

provoquant la coagulation du caoutchouc.

De nombreux autres composés naturels contiennent également des structures isoprène.

fragments. Par exemple, le limonène contient deux unités isoprène. Limonène

est le principal partie intégrante les huiles extraites d'écorces d'agrumes,

comme les citrons et les oranges. Cette connexion appartient à la classe des connexions

appelés terpènes. Les terpènes contiennent 10 atomes de carbone (C) dans leurs molécules

10 composés) et comprennent deux fragments d'isoprène reliés entre eux

les uns les autres séquentiellement (« tête-bêche »). Composés avec quatre isoprène

Les fragments (composés en C 20) sont appelés diterpènes, et avec six

fragments d'isoprène - triterpènes (composés C 30). Squalène,

que l'on trouve dans l'huile de foie de requin est un triterpène.

Les tétraterpènes (composés en C 40) contiennent huit isoprènes

fragments. Les tétraterpènes se trouvent dans les pigments des graisses végétales et animales

origine. Leur couleur est due à la présence d'un long système conjugué

doubles liaisons. Par exemple, le β-carotène est responsable de la couleur orange caractéristique

coloration de carotte.

Technologie de traitement du pétrole et du charbon

Fin du 19ème siècle. Sous l'influence des progrès dans le domaine de l'ingénierie thermique et électrique, des transports, de l'ingénierie, de l'armée et d'un certain nombre d'autres industries, la demande a considérablement augmenté et un besoin urgent est apparu pour de nouveaux types de carburants et de produits chimiques.

A cette époque, l'industrie du raffinage du pétrole est née et a progressé rapidement. L'invention et la diffusion rapide du moteur à combustion interne fonctionnant aux produits pétroliers ont donné une impulsion considérable au développement de l'industrie du raffinage du pétrole. La technologie de traitement du charbon, qui non seulement constitue l'un des principaux types de combustibles mais, ce qui est particulièrement remarquable, est devenu au cours de la période sous revue une matière première nécessaire à l'industrie chimique, s'est également développée de manière intensive. La chimie du coke a joué un rôle majeur dans cette affaire. Les cokeries, qui fournissaient auparavant du coke à l'industrie sidérurgique, se sont transformées en entreprises chimiques de coke, qui produisaient également un certain nombre de produits chimiques précieux : du gaz de cokerie, du benzène brut, du goudron de houille et de l'ammoniac.

Sur la base des produits issus de la transformation du pétrole et du charbon, la production de substances et de matériaux organiques synthétiques a commencé à se développer. Ils sont largement utilisés comme matières premières et produits semi-finis dans diverses branches de l’industrie chimique.

Billet n°10

Il convient de noter que les hydrocarbures sont répandus dans la nature. La plupart des substances organiques sont obtenues à partir de sources naturelles. Dans le processus de synthèse de composés organiques, les gaz naturels et associés, le charbon et le lignite, le pétrole, la tourbe et les produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.

Sources naturelles d'hydrocarbures : gaz naturels.

Les gaz naturels sont des mélanges naturels d'hydrocarbures de structures différentes et de certaines impuretés gazeuses (sulfure d'hydrogène, hydrogène, dioxyde de carbone) qui remplissent les roches de la croûte terrestre. Ces composés se forment à la suite de l’hydrolyse de substances organiques à de grandes profondeurs de la Terre. On les trouve à l'état libre sous la forme d'énormes accumulations - gaz, condensats de gaz et gisements de pétrole et de gaz.

Le principal composant structurel du combustible gaz naturels est CH₄ (méthane - 98%), C₂H₆ (éthane - 4,5%), propane (C₃H₈ - 1,7%), butane (C₄H₁₀ - 0,8%), pentane (C₅H₁₂ - 0,6%). Le gaz de pétrole associé fait partie du pétrole à l'état dissous et en est libéré en raison d'une diminution de la pression lorsque le pétrole remonte à la surface. Dans les champs de gaz et de pétrole, une tonne de pétrole contient de 30 à 300 m². m de gaz. Les sources naturelles d’hydrocarbures constituent un carburant et une matière première précieux pour l’industrie de la synthèse organique. Le gaz est acheminé vers les usines de traitement du gaz, où il peut être traité (pétrole, adsorption à basse température, condensation et rectification). Il est divisé en composants distincts, chacun étant utilisé à des fins spécifiques. Par exemple, à partir du gaz de synthèse du méthane, qui est la matière première de base pour la production d'autres hydrocarbures, l'acétylène, le méthanol, le méthanal, le chloroforme.

Sources naturelles d'hydrocarbures : pétrole.

Le pétrole est un mélange complexe composé principalement d’hydrocarbures naphténiques, paraffiniques et aromatiques. La composition du pétrole comprend des substances résineuses asphaltiques, des mono- et disulfures, des mercaptans, du thiophène, du thiophane, du sulfure d'hydrogène, de la pipéridine, de la pyridine et ses homologues, ainsi que d'autres substances. Sur la base des produits utilisant des méthodes de synthèse pétrochimique, plus de 3000 produits différents sont obtenus, y compris. éthylène, benzène, propylène, dichloroéthane, chlorure de vinyle, styrène, éthanol, isopropanol, butylènes, plastiques divers, fibres chimiques, colorants, détergents, médicaments, explosifs, etc.

La tourbe est une roche sédimentaire d'origine végétale. Cette substance est utilisée comme combustible (principalement pour les centrales thermiques), comme matière première chimique (pour la synthèse de nombreuses substances organiques), comme litière antiseptique dans les fermes, notamment dans les élevages de volailles, et comme composant d'engrais pour le jardinage et les grandes cultures.

Sources naturelles d'hydrocarbures : xylème ou bois.

Xylème - tissu plantes supérieures, le long duquel l'eau et dissous nutriments proviennent du rhizome du système jusqu'aux feuilles, ainsi qu'à d'autres organes de la plante. Il est constitué de cellules à membrane rigidifiée et dotées d'un système de conduction vasculaire. Selon le type de bois, il contient différentes quantités de substances pectiques et de composés minéraux (principalement des sels de calcium), de lipides et huiles essentielles. Le bois est utilisé comme combustible ; de l'alcool méthylique, de l'acide acétate, de la cellulose et d'autres substances peuvent en être synthétisés. Certaines essences de bois sont utilisées pour produire des teintures (santal, campois), des tanins (chêne), des résines et des baumes (cèdre, pin, épicéa), des alcaloïdes (plantes des familles des solanacées, du pavot, des renoncules et des ombellacées). Certains alcaloïdes sont utilisés comme médicaments(chitine, caféine), herbicides (anabasine), insecticides (nicotine).

– se compose (principalement) de méthane et (en plus petites quantités) de ses homologues les plus proches - éthane, propane, butane, pentane, hexane, etc. ; observé dans le gaz de pétrole associé, c’est-à-dire le gaz naturel présent dans la nature au-dessus du pétrole ou dissous dans celui-ci sous pression.

Huile

est un liquide huileux inflammable composé d'alcanes, de cycloalcanes, d'arènes (prédominants), ainsi que de composés contenant de l'oxygène, de l'azote et du soufre.

Charbon

– combustible minéral solide d’origine organique. Il contient peu de graphite et de nombreux composés cycliques complexes, dont les éléments C, H, O, N et S. On y trouve de l'anthracite (presque anhydre), du charbon (-4 % d'humidité) et du lignite (50 à 60 % d'humidité). Grâce à la méthode de cokéfaction, le charbon est transformé en hydrocarbures (gazeux, liquides et solides) et en coke (graphite assez pur).

Cokéfaction du charbon

Chauffer le charbon sans accès à l'air à 900-1050°C entraîne sa décomposition thermique avec formation de produits volatils (goudron de houille, eau ammoniaquée et gaz de cokerie) et d'un résidu solide - le coke.

Principaux produits : coke - 96-98 % de carbone ; gaz de cokerie -60 % d'hydrogène, 25 % de méthane, 7 % de monoxyde de carbone (II), etc.

Sous-produits : goudron de houille (benzène, toluène), ammoniac (issu du gaz de cokerie), etc.

Raffinage du pétrole par méthode de rectification

L'huile préraffinée est soumise à une distillation atmosphérique (ou sous vide) en fractions avec certaines plages de points d'ébullition dans des colonnes de distillation continue.

Principaux produits : essence légère et lourde, kérosène, gazole, huiles lubrifiantes, fioul, goudron.

Raffinage du pétrole par craquage catalytique

Matières premières : fractions pétrolières à haut point d’ébullition (kérosène, gazole, etc.)

Matériaux auxiliaires : catalyseurs (aluminosilicates modifiés).

Processus chimique de base : à une température de 500-600 °C et une pression de 5·10 5 Pa, les molécules d'hydrocarbures sont divisées en molécules plus petites, le craquage catalytique s'accompagne de réactions d'aromatisation, d'isomérisation et d'alkylation.

Produits : mélange d'hydrocarbures à bas point d'ébullition (carburants, matières premières pour la pétrochimie).

C 16. H 34 → C 8 H 18 + C 8 H 16
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
C4H10 → C2H6 + C2H4