Treba napomenuti da su ugljovodonici široko rasprostranjeni u prirodi. Većina organskih materija dolazi iz prirodnih izvora. U procesu sinteze organskih jedinjenja kao sirovine koriste se prirodni i prateći gasovi, ugalj i mrki ugalj, nafta, treset, proizvodi životinjskog i biljnog porekla.

Prirodni izvori ugljovodonika: prirodni gasovi.

Prirodni plinovi su prirodne mješavine ugljovodonika različite strukture i nekih plinskih nečistoća (vodonik sulfid, vodonik, ugljični dioksid) koje ispunjavaju stijene u zemljinoj kori. Ova jedinjenja nastaju kao rezultat hidrolize organskih supstanci na velikim dubinama u Zemljinoj debljini. Nalaze se u slobodnom stanju u obliku ogromnih akumulacija - plina, plinskog kondenzata i naftnih i plinskih polja.

Glavna strukturna komponenta zapaljivih prirodnih gasova je CH₄ (metan – 98%), S₂N₆ (etan – 4,5%), propan (S₃N₈ – 1,7%), butan (S₄N₁₀ – 0,8%), pentan (S₁₅6N%) . Povezani naftni plin dio je nafte u otopljenom stanju i oslobađa se iz nje uslijed smanjenja tlaka kada nafta izađe na površinu. U plinskim i naftnim poljima jedna tona nafte sadrži od 30 do 300 kvadratnih metara. m gasa. Prirodni izvori ugljikovodika su dragocjeno gorivo i sirovina za industriju organske sinteze. Gas se isporučuje u preduzeća za preradu gasa, gdje se može prerađivati ​​(nafta, niskotemperaturna adsorpcija, kondenzacija i rektifikacija). Podijeljen je na zasebne komponente, od kojih se svaka koristi u određene svrhe. Na primjer, iz plina za sintezu metana, koji su osnovne sirovine za proizvodnju drugih ugljovodonika, acetilena, metanola, metanala, hloroforma.

Prirodni izvori ugljovodonika: nafta.

Ulje je složena mješavina koja se sastoji uglavnom od naftenskih, parafinskih i aromatičnih ugljovodonika. Sastav ulja uključuje asfaltno-smolne supstance, mono- i disulfide, merkaptane, tiofen, tiofan, sumporovodik, piperidin, piridin i njegove homologe, kao i druge supstance. Na osnovu proizvoda, metodama petrohemijske sinteze dobijeno je više od 3.000 različitih proizvoda, uklj. etilen, benzen, propilen, dihloretan, vinil hlorid, stiren, etanol, izopropanol, butileni, razne plastike, hemijska vlakna, boje, deterdženti, lekovi, eksplozivi itd.

Treset je sedimentna stijena biljnog porijekla. Ova supstanca se koristi kao gorivo (uglavnom za termoelektrane), hemijske sirovine (za sintezu mnogih organskih supstanci), antiseptička podloga na farmama, posebno u živinarskim farmama, i komponenta đubriva za baštenske i ratarske kulture.

Prirodni izvori ugljovodonika: ksilem ili drvo.

Ksilem je tkivo viših biljaka, kroz koje voda i rastvoreni nutrijenti dolaze iz rizoma sistema u listove, kao i druge biljne organe. Sastoji se od ćelija sa krutom ljuskom, koje imaju vaskularni provodni sistem. Ovisno o vrsti drveta, sadrži različite količine pektina i mineralnih spojeva (uglavnom soli kalcija), lipida i eteričnih ulja. Drvo se koristi kao gorivo, iz njega se mogu sintetizirati metil alkohol, octena kiselina, celuloza i druge tvari. Od nekih vrsta drveta dobijaju se boje (sandalovo drvo, balvan), tanini (hrast), smole i balzami (kedar, bor, smreka), alkaloidi (biljke iz porodice velebilja, maka, ranunculusa, kišobrana). Neki alkaloidi se koriste kao lijekovi (hitin, kofein), herbicidi (anabazin), insekticidi (nikotin).

Poglavlje 1. GEOHEMIJA NAFTE I ISTRAŽIVANJE RESURSA GORIVA.

§ 1. Poreklo fosilnih goriva. 3

§ 2. Gasno-ulje stene. četiri

Poglavlje 2. PRIRODNI IZVORI.. 5

Poglavlje 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA UGLJOVODONIKA .. 8

Poglavlje 4. PRERADA NAFTE .. 9

§ 1. Frakciona destilacija.. 9

§ 2. Pucanje. 12

§ 3. Reformisanje. 13

§ 4. Uklanjanje sumpora.. 14

Poglavlje 5. PRIMJENA UGLJOVODONIKA .. 14

§ 1. Alkani .. 15

§ 2. Alkeni.. 16

§ 3. Alkini.. 18

§ 4. Arene.. 19

Poglavlje 6. Analiza stanja naftne industrije. dvadeset

Poglavlje 7. Osobine i glavni trendovi u naftnoj industriji. 27

Spisak referenci... 33

Prve teorije, koje su razmatrale principe koji određuju pojavu nalazišta nafte, obično su se ograničavale uglavnom na pitanje gdje se ona akumulira. Međutim, u proteklih 20 godina postalo je jasno da je za odgovor na ovo pitanje potrebno razumjeti zašto je, kada i u kojim količinama nafta nastala u pojedinom basenu, kao i razumjeti i uspostaviti procese kao rezultat čega je nastao, migrirao i akumulirao. Ove informacije su neophodne za poboljšanje efikasnosti istraživanja nafte.

Formiranje resursa ugljikovodika, prema modernim gledištima, nastalo je kao rezultat složenog niza geohemijskih procesa (vidi sliku 1) unutar izvornih plinskih i naftnih stijena. U tim procesima, komponente različitih bioloških sistema (supstance prirodnog porekla) pretvaraju se u ugljovodonike i, u manjoj meri, u polarna jedinjenja različite termodinamičke stabilnosti - kao rezultat taloženja supstanci prirodnog porekla i njihovog naknadnog preklapanja. sedimentnim stenama, pod uticajem povišene temperature i povećanog pritiska u površinskim slojevima zemljine kore. Primarna migracija tečnih i gasovitih produkata iz prvobitnog gasno-uljnog sloja i njihova naknadna sekundarna migracija (kroz noseće horizonte, pomake, itd.) u porozne stene zasićene naftom dovodi do stvaranja naslaga ugljovodoničnih materijala, dalja migracija što je spriječeno blokiranjem naslaga između neporoznih slojeva stijena.

U ekstraktima organske materije iz sedimentnih stijena biogenog porijekla imaju jedinjenja sa istom hemijskom strukturom kao i jedinjenja ekstrahovana iz nafte. Za geohemiju, neka od ovih jedinjenja su od posebne važnosti i smatraju se "biološkim markerima" ("hemijski fosili"). Takvi ugljovodonici imaju mnogo zajedničkog sa jedinjenjima koja se nalaze u biološkim sistemima (npr. lipidi, pigmenti i metaboliti) iz kojih se dobija ulje. Ova jedinjenja ne samo da dokazuju biogeno porijeklo prirodnih ugljovodonika, već daju i vrlo važne informacije o stijenama koje sadrže plin i naftu, kao i o prirodi sazrijevanja i porijekla, migracije i biorazgradnje koja je dovela do stvaranja specifičnih nalazišta plina i nafte.

Slika 1 Geohemijski procesi koji dovode do stvaranja fosilnih ugljovodonika.

Gasno-naftnom stijenom smatra se fino raspršena sedimentna stijena koja je tokom prirodnog taloženja dovela ili mogla dovesti do stvaranja i oslobađanja značajnih količina nafte i (ili) plina. Klasifikacija takvih stijena temelji se na sadržaju i vrsti organske tvari, stanju njene metamorfne evolucije (hemijske transformacije koje se dešavaju na temperaturama od približno 50-180°C), kao i prirodi i količini ugljikovodika koji se mogu dobiti od toga. Kerogen organske tvari u sedimentnim stijenama biogenog porijekla može se naći u velikom broju oblika, ali se može podijeliti u četiri glavna tipa.

1) Liptinitis– imaju veoma visok sadržaj vodonika, ali nizak sadržaj kiseonika; njihov sastav je zbog prisustva alifatskih ugljikovih lanaca. Pretpostavlja se da su liptiniti nastali uglavnom iz algi (obično podvrgnutih bakterijskoj razgradnji). Imaju visoku sposobnost pretvaranja u ulje.

2) Extits– imaju visok sadržaj vodonika (ali manji od liptinita), bogati su alifatskim lancima i zasićenim naftenima (aliciklični ugljovodonici), kao i aromatičnim ciklusima i funkcionalnim grupama koje sadrže kiseonik. Ova organska tvar se formira od biljnih materijala kao što su spore, polen, zanoktice i drugi strukturni dijelovi biljaka. Eksiniti imaju dobru sposobnost pretvaranja u naftu i plinski kondenzat, au višim fazama metamorfne evolucije u plin.

3) Vitrshity- imaju nizak sadržaj vodonika, visok sadržaj kiseonika i sastoje se uglavnom od aromatičnih struktura sa kratkim alifatskim lancima povezanim funkcionalnim grupama koje sadrže kiseonik. Nastaju od strukturiranih drvenastih (lignoceluloznih) materijala i imaju ograničenu sposobnost pretvaranja u ulje, ali dobru sposobnost pretvaranja u plin.

4) Inertinitis su crne, neprozirne klastične stijene (visoke ugljika i malo vodika) koje su nastale od jako izmijenjenih drvenih prethodnika. Nemaju sposobnost da se pretvore u naftu i gas.

Glavni faktori po kojima se gas-nafta prepoznaje su sadržaj kerogena, vrsta organske materije u kerogenu i faza metamorfne evolucije ove organske materije. Dobre stene nafte i gasa su one koje sadrže 2-4% organske materije one vrste iz koje se mogu formirati i oslobađati odgovarajući ugljovodonici. Pod povoljnim geohemijskim uslovima može doći do stvaranja nafte iz sedimentnih stijena koje sadrže organsku materiju kao što su liptinit i eksinit. Do formiranja naslaga plina obično dolazi u stijenama bogatim vitrinitom ili kao rezultat termičkog pucanja izvorno formirane nafte.

Kao rezultat naknadnog zakopavanja sedimenata organske tvari ispod gornjih slojeva sedimentnih stijena, ova tvar je izložena sve višim temperaturama, što dovodi do termičke razgradnje kerogena i stvaranja nafte i plina. Formiranje nafte u količinama od interesa za industrijski razvoj polja odvija se pod određenim vremenskim i temperaturnim uslovima (dubina pojave), a vrijeme nastanka je duže što je temperatura niža (ovo je lako razumjeti ako se pretpostavimo da se reakcija odvija prema jednadžbi prvog reda i da ima Arrheniusovu ovisnost o temperaturi). Na primjer, ista količina ulja koja je nastala na 100°C za oko 20 miliona godina trebala bi se formirati na 90°C za 40 miliona godina, a na 80°C za 80 miliona godina. Brzina stvaranja ugljovodonika iz kerogena se približno udvostručuje za svakih 10°C porasta temperature. Međutim, hemijski sastav kerogena. može biti izuzetno raznolika, pa se navedeni odnos između vremena sazrijevanja ulja i temperature ovog procesa može smatrati samo osnovom za približne procjene.

Savremena geohemijska istraživanja pokazuju da u kontinentalnom pojasu Sjevernog mora svakih 100 m povećanja dubine prati porast temperature od približno 3°C, što znači da su sedimentne stijene bogate organskom tvari formirale tekuće ugljovodonike na dubini od 2500-4000 m za 50-80 miliona godina. Čini se da su laka ulja i kondenzati nastali na dubinama od 4000-5000 m, a metan (suhi plin) na dubinama većim od 5000 m.

Prirodni izvori ugljovodonika su fosilna goriva - nafta i gas, ugalj i treset. Naslage sirove nafte i plina nastale su prije 100-200 miliona godina od mikroskopskih morskih biljaka i životinja koje su postale ugrađene u sedimentne stijene koje su se formirale na morskom dnu, nasuprot tome, ugljen i treset su se počeli formirati prije 340 miliona godina od biljaka koje rastu na kopnu.

Prirodni plin i sirova nafta se obično nalaze zajedno s vodom u naftonosnim slojevima koji se nalaze između slojeva stijena (Sl. 2). Izraz "prirodni gas" takođe se može primeniti na gasove koji nastaju u prirodnim uslovima kao rezultat razgradnje uglja. Prirodni plin i sirova nafta razvijaju se na svim kontinentima osim Antarktika. Najveći proizvođači prirodnog plina u svijetu su Rusija, Alžir, Iran i Sjedinjene Američke Države. Najveći proizvođači sirove nafte su Venecuela, Saudijska Arabija, Kuvajt i Iran.

Prirodni gas se uglavnom sastoji od metana (tabela 1).

Sirovo ulje je uljasta tekućina koja može varirati u boji od tamno smeđe ili zelene do gotovo bezbojne. Sadrži veliki broj alkana. Među njima su nerazgranati alkani, razgranati alkani i cikloalkani sa brojem atoma ugljenika od pet do 40. Industrijski naziv ovih cikloalkana je dobro poznat. Sirova nafta također sadrži oko 10% aromatičnih ugljikovodika, kao i male količine drugih spojeva koji sadrže sumpor, kisik i dušik.

Prirodni izvori ugljovodonika su fosilna goriva - nafta i

gas, ugalj i treset. Nalazišta sirove nafte i gasa nastala su prije 100-200 miliona godina

nazad od mikroskopskih morskih biljaka i životinja za koje se ispostavilo da su

uključeni u sedimentne stijene nastale na dnu mora, Za razliku od

da su se ugalj i treset počeli formirati prije 340 miliona godina od biljaka,

raste na suvom.

Prirodni plin i sirova nafta se obično nalaze zajedno s vodom

naftonosni slojevi koji se nalaze između slojeva stijena (sl. 2). Termin

"prirodni gas" se takođe odnosi na gasove koji nastaju u prirodnom

stanja kao rezultat raspadanja uglja. Prirodni gas i sirova nafta

razvijena na svim kontinentima osim Antarktika. najveća

Proizvođači prirodnog gasa u svijetu su Rusija, Alžir, Iran i

Sjedinjene Države. Najveći proizvođači sirove nafte su

Venecuela, Saudijska Arabija, Kuvajt i Iran.

Prirodni gas se uglavnom sastoji od metana (tabela 1).

Sirova nafta je uljasta tečnost, čija boja može

biti najraznovrsniji - od tamno smeđe ili zelene do gotovo

bezbojan. Sadrži veliki broj alkana. Među njima su

ravnolančani alkani, razgranati alkani i cikloalkani sa brojem atoma

ugljenik pet do 40. Industrijski naziv za ove cikloalkane je numerisan. AT

sirovo ulje, osim toga, sadrži približno 10% aromatičnih

ugljovodonika, kao i male količine drugih spojeva koji sadrže

sumpora, kiseonika i azota.

Tabela 1 Sastav prirodnog gasa

Ugalj je najstariji poznati izvor energije

čovječanstvo. To je mineral (sl. 3), koji je nastao od

biljne materije tokom metamorfizma. Metamorfna

nazvane stene, čiji je sastav pretrpeo promene u uslovima

visokim pritiscima i visokim temperaturama. Proizvod prve faze u

proces stvaranja uglja je treset, koji je

razložene organske materije. Ugalj se nakon toga formira od treseta

prekrivena je sedimentnim stijenama. Ove sedimentne stijene se nazivaju

preopterećen. Preopterećene padavine smanjuju sadržaj vlage treseta.

U klasifikaciji uglja koriste se tri kriterijuma: čistoća (određena prema

relativni sadržaj ugljenika u procentima); tip (definisano

sastav originalne biljne materije); razred (u zavisnosti od

stepen metamorfizma).

Tabela 2 Sadržaj ugljika u nekim vrstama goriva i njihova kalorijska vrijednost

sposobnost

Fosilni ugljevi najnižeg kvaliteta su lignit i

lignit (tabela 2). Najbliži su tresetu i karakteriziraju ih relativno

karakterizira niži sadržaj vlage i široko se koristi u

industrija. Najsuvlji i najtvrđi tip uglja je antracit. Njegovo

koristi se za grijanje i kuhanje doma.

Posljednjih godina, zahvaljujući tehnološkom napretku, postaje sve više

ekonomična gasifikacija uglja. Proizvodi gasifikacije uglja uključuju

ugljični monoksid, ugljični dioksid, vodonik, metan i dušik. Koriste se u

kao gasovito gorivo ili kao sirovina za proizvodnju raznih

hemikalije i đubriva.

Ugalj, kao što je objašnjeno u nastavku, važan je izvor sirovina za

aromatična jedinjenja. Coal Represents

složena mješavina hemikalija, koje uključuju ugljik,

vodonik i kiseonik, kao i male količine azota, sumpora i drugih nečistoća

elementi. Osim toga, sastav uglja, ovisno o njegovoj vrsti, uključuje

različite količine vlage i raznih minerala.

Ugljovodonici se prirodno nalaze ne samo u fosilnim gorivima, već iu

u nekim materijalima biološkog porijekla. prirodna guma

je primjer prirodnog ugljikovodika polimera. molekula gume

sastoji se od hiljada strukturnih jedinica, koje su metilbuta-1,3-dien

(izopren);

prirodna guma. Otprilike 90% prirodne gume, koja

trenutno se kopa po cijelom svijetu, dobijeno od Brazilca

kaučukovca Hevea brasiliensis, uzgajana uglavnom u

ekvatorijalne zemlje Azije. Sok ovog drveta, koji je lateks

(koloidni vodeni rastvor polimera), sakupljen iz rezova napravljenih nožem na

kora. Lateks sadrži približno 30% gume. Njegovi sitni komadi

suspendovan u vodi. Sok se sipa u aluminijske posude, gdje se dodaje kiselina,

uzrokujući koagulaciju gume.

Mnoga druga prirodna jedinjenja takođe sadrže strukturni izopren

fragmenti. Na primjer, limonen sadrži dva dijela izoprena. Limonene

je glavna komponenta ulja ekstrahovanih iz kore citrusnog voća,

kao što su limuni i pomorandže. Ova veza pripada klasi veza,

zvani terpeni. Terpeni sadrže 10 atoma ugljika u svojim molekulima (C

10 spojeva) i uključuju dva izoprenska fragmenta povezana jedan s drugim

drugi uzastopno („od glave do repa“). Jedinjenja sa četiri izoprena

fragmenti (C 20 spojevi) nazivaju se diterpeni, a sa šest

fragmenti izoprena - triterpeni (C 30 spojevi). Skvalen

koji se nalazi u ulju jetre ajkule je triterpen.

Tetraterpeni (C 40 spojevi) sadrže osam izoprena

fragmenti. Tetraterpeni se nalaze u pigmentima biljnih i životinjskih masti.

porijeklo. Njihova obojenost je zbog prisustva dugo konjugovanog sistema

dvostruke veze. Na primjer, β-karoten je odgovoran za karakteristiku narandže

farbanje šargarepe.

Tehnologija prerade nafte i uglja

Krajem XIX veka. Pod uticajem napretka u oblasti termoenergetike, transporta, mašinstva, vojne i niza drugih industrija, potražnja je nemerljivo porasla i javlja se hitna potreba za novim vrstama goriva i hemijskim proizvodima.

U to vrijeme je rođena i brzo napredovala industrija prerade nafte. Veliki poticaj razvoju industrije prerade nafte dao je izum i brzo širenje motora s unutarnjim izgaranjem koji radi na naftne derivate. Intenzivno se razvijala i tehnika prerade uglja, koji je ne samo jedna od glavnih vrsta goriva, već je, što je posebno vredno istaći, u posmatranom periodu postala neophodna sirovina za hemijsku industriju. Veliku ulogu u ovom pitanju imala je hemija koksa. Koksare, koje su ranije isporučivale koks crnoj metalurgiji, pretvorile su se u koksohemijska preduzeća, koja su proizvodila i niz vrijednih hemijskih proizvoda: koksni plin, sirovi benzol, katran ugljena i amonijak.

Proizvodnja sintetičkih organskih tvari i materijala počela se razvijati na bazi proizvoda prerade nafte i uglja. Široko se koriste kao sirovine i poluproizvodi u raznim granama hemijske industrije.

Ulaznica broj 10

Najvažniji izvori ugljikovodika su prirodni i pripadajući naftni plinovi, nafta i ugalj.

Po rezervama prirodni gas prvo mjesto u svijetu pripada našoj zemlji. Prirodni plin sadrži ugljikovodike niske molekularne težine. Ima sljedeći približni sastav (po zapremini): 80-98% metana, 2-3% najbližih homologa - etan, propan, butan i malu količinu nečistoća - sumporovodik H 2 S, dušik N 2 , plemeniti plinovi , ugljen monoksid (IV ) CO 2 i vodena para H 2 O . Sastav gasa je specifičan za svako polje. Postoji sljedeći obrazac: što je veća relativna molekulska težina ugljikovodika, to ga manje sadrži prirodni plin.

Prirodni gas se široko koristi kao jeftino gorivo visoke toplotne vrednosti (sagorevanjem 1m 3 oslobađa se do 54.400 kJ). Jedna je od najboljih vrsta goriva za domaće i industrijske potrebe. Osim toga, prirodni plin je vrijedna sirovina za hemijsku industriju: proizvodnju acetilena, etilena, vodonika, čađi, raznih plastičnih masa, octene kiseline, boja, lijekova i drugih proizvoda.

Povezani naftni gasovi nalaze se u naslagama zajedno sa naftom: rastvoreni su u njoj i nalaze se iznad nafte, formirajući gasnu „kapu“. Prilikom izvlačenja nafte na površinu, plinovi se odvajaju od nje zbog oštrog pada tlaka. Ranije se prateći gasovi nisu koristili i spaljivani su tokom proizvodnje nafte. Trenutno se hvataju i koriste kao gorivo i vrijedne hemijske sirovine. Povezani plinovi sadrže manje metana od prirodnog plina, ali više etana, propana, butana i viših ugljikovodika. Osim toga, sadrže u osnovi iste nečistoće kao u prirodnom plinu: H 2 S, N 2, plemeniti plinovi, H 2 O pare, CO 2 . Pojedinačni ugljovodonici (etan, propan, butan itd.) se ekstrahuju iz pratećih gasova, njihovom obradom se dehidrogenacijom dobijaju nezasićeni ugljovodonici - propilen, butilen, butadien, od kojih se potom sintetišu gume i plastika. Kao gorivo za domaćinstvo koristi se mješavina propana i butana (tečni plin). Prirodni benzin (mješavina pentana i heksana) se koristi kao dodatak benzinu za bolje paljenje goriva pri paljenju motora. Oksidacijom ugljikovodika nastaju organske kiseline, alkoholi i drugi proizvodi.

Ulje- uljasta zapaljiva tečnost tamno smeđe ili skoro crne boje sa karakterističnim mirisom. Lakši je od vode (= 0,73–0,97 g/cm 3), praktično nerastvorljiv u vodi. Po sastavu, ulje je složena mješavina ugljovodonika različite molekularne težine, tako da nema određenu tačku ključanja.

Nafta se sastoji uglavnom od tečnih ugljovodonika (u njima su rastvoreni čvrsti i gasoviti ugljovodonici). Obično su to alkani (uglavnom normalne strukture), cikloalkani i areni, čiji omjer u uljima iz različitih područja varira u velikoj mjeri. Uralno ulje sadrži više arena. Osim ugljikovodika, ulje sadrži kisik, sumpor i dušične organske spojeve.

Sirova nafta se inače ne koristi. Da bi se iz nafte dobili tehnički vrijedni proizvodi, ona se podvrgava preradi.

Primarna obrada ulje se sastoji u njegovoj destilaciji. Destilacija se vrši u rafinerijama nakon odvajanja pratećih gasova. Destilacijom ulja dobijaju se laki naftni proizvodi:

benzin ( t kip = 40-200 ° C) sadrži ugljikovodike S 5 -S 11,

nafta ( t kip \u003d 150–250 ° C) sadrži ugljovodonike S 8 -S 14,

kerozin ( t kip = 180–300 ° C) sadrži ugljikovodike S 12 -S 18,

plinsko ulje ( t kip > 275 °C),

a u ostatku - viskozna crna tekućina - lož ulje.

Ulje se podvrgava daljoj preradi. Destiluje se pod sniženim pritiskom (da se spreči raspadanje) i izoluju se ulja za podmazivanje: vreteno, motor, cilindar itd. Vazelin i parafin se izoluju iz loživog ulja nekih vrsta ulja. Ostatak lož ulja nakon destilacije - katran - nakon djelomične oksidacije koristi se za proizvodnju asfalta. Glavni nedostatak prerade nafte je nizak prinos benzina (ne više od 20%).

Proizvodi destilacije ulja imaju različite namjene.

Petrol koristi se u velikim količinama kao gorivo za avione i automobile. Obično se sastoji od ugljikovodika koji sadrže u prosjeku 5 do 9 C atoma u molekulima. Nafta Koristi se kao gorivo za traktore, kao i kao rastvarač u industriji boja i lakova. Velike količine se prerađuju u benzin. Kerozin Koristi se kao gorivo za traktore, mlazne avione i rakete, kao i za domaće potrebe. solarno ulje - plinsko ulje- koristi se kao motorno gorivo, i ulja za podmazivanje- za mehanizme za podmazivanje. Petrolatum koristi u medicini. Sastoji se od mješavine tekućih i čvrstih ugljovodonika. Parafin koristi se za dobijanje viših karboksilnih kiselina, za impregnaciju drveta u proizvodnji šibica i olovaka, za proizvodnju svijeća, krema za cipele itd. Sastoji se od mješavine čvrstih ugljovodonika. lož ulje osim za preradu u maziva ulja i benzin, koristi se kao tečno gorivo za kotlove.

At sekundarne metode obrade ulje je promjena u strukturi ugljikovodika koji čine njegov sastav. Među ovim metodama od velikog značaja je krekiranje naftnih ugljovodonika, koje se vrši u cilju povećanja prinosa benzina (do 65-70%).

Pucanje- proces cijepanja ugljikovodika sadržanih u nafti, uslijed čega nastaju ugljikovodici s manjim brojem C atoma u molekuli. Postoje dvije glavne vrste krekinga: termičko i katalitičko.

Termičko pucanje vrši se zagrijavanjem sirovine (loživog ulja i sl.) na temperaturi od 470–550 °C i tlaku od 2–6 MPa. U ovom slučaju, molekule ugljikovodika s velikim brojem C atoma dijele se na molekule s manjim brojem atoma i zasićenih i nezasićenih ugljikovodika. Na primjer:

(radikalni mehanizam),

Na ovaj način se uglavnom dobija automobilski benzin. Njegova proizvodnja iz nafte dostiže 70%. Termičko pucanje otkrio je ruski inženjer V.G. Shukhov 1891. godine.

katalitičko pucanje provodi se u prisustvu katalizatora (obično aluminosilikata) na 450–500 °C i atmosferskom pritisku. Na ovaj način se dobija avionski benzin sa prinosom do 80%. Ova vrsta krekiranja uglavnom je podložna kerozinu i frakcijama gasnog ulja. Kod katalitičkog krekinga, uz reakcije cijepanja, javljaju se i reakcije izomerizacije. Kao rezultat potonjeg, formiraju se zasićeni ugljikovodici s razgranatim ugljičnim skeletom molekula, što poboljšava kvalitetu benzina:

Katalitički krekirani benzin je višeg kvaliteta. Proces dobijanja teče mnogo brže, uz manju potrošnju toplotne energije. Osim toga, tokom katalitičkog krekinga nastaje relativno mnogo ugljovodonika razgranatog lanca (izo spojeva), koji su od velike vrijednosti za organsku sintezu.

At t= 700 °C i više, dolazi do pirolize.

Piroliza- raspadanje organskih materija bez pristupa vazduha na visokoj temperaturi. Prilikom pirolize ulja, glavni produkti reakcije su nezasićeni gasoviti ugljovodonici (etilen, acetilen) i aromatični ugljovodonici - benzen, toluen i dr. Budući da je piroliza ulja jedan od najvažnijih načina za dobijanje aromatičnih ugljovodonika, ovaj proces se često naziva aromatizacija ulja.

Aromatizacija– transformacija alkana i cikloalkana u arene. Kada se teške frakcije naftnih derivata zagrijavaju u prisustvu katalizatora (Pt ili Mo), ugljovodonici koji sadrže 6-8 C atoma po molekulu se pretvaraju u aromatične ugljovodonike. Ovi procesi se javljaju tokom reformiranja (nadogradnje benzina).

Reformisanje- ovo je aromatizacija benzina, koja se provodi kao rezultat zagrijavanja u prisustvu katalizatora, na primjer, Pt. U tim uslovima alkani i cikloalkani se pretvaraju u aromatične ugljovodonike, usled čega se i oktanski broj benzina značajno povećava. Aromatizacija se koristi za dobijanje pojedinačnih aromatičnih ugljovodonika (benzen, toluen) iz benzinskih frakcija nafte.

Poslednjih godina naftni ugljovodonici se široko koriste kao izvor hemijskih sirovina. Od njih se na različite načine dobivaju tvari potrebne za proizvodnju plastike, sintetičkih tekstilnih vlakana, sintetičke gume, alkohola, kiselina, sintetičkih deterdženata, eksploziva, pesticida, sintetičkih masti itd.

Ugalj kao i prirodni gas i nafta, on je izvor energije i vrijedna hemijska sirovina.

Glavni metod prerade uglja je koksiranje(suha destilacija). Prilikom koksovanja (zagrijavanje do 1000 °C - 1200 °C bez pristupa vazduha) dobijaju se različiti proizvodi: koks, katran uglja, katran voda i koksni gas (šema).

Šema

Koks se koristi kao redukciono sredstvo u proizvodnji željeza u metalurškim postrojenjima.

Katran ugljena služi kao izvor aromatičnih ugljovodonika. Podvrgava se rektifikacionoj destilaciji i dobija se benzol, toluen, ksilen, naftalen, kao i fenoli, jedinjenja koja sadrže azot itd.

Amonijak, amonijum sulfat, fenol itd. dobijaju se iz katranske vode.

Koksni gas se koristi za zagrevanje koksnih peći (sagorevanjem 1 m 3 oslobađa se oko 18.000 kJ), ali se uglavnom podvrgava hemijskoj obradi. Dakle, iz njega se ekstrahuje vodonik za sintezu amonijaka, koji se zatim koristi za proizvodnju azotnih đubriva, kao i metana, benzola, toluena, amonijum sulfata i etilena.

Tokom lekcije moći ćete da proučite temu „Prirodni izvori ugljovodonika. Rafinacija nafte". Više od 90% sve energije koju trenutno troši čovječanstvo ekstrahira se iz fosilnih prirodnih organskih spojeva. Naučit ćete o prirodnim resursima (prirodni plin, nafta, ugalj), šta se događa s naftom nakon što je izvađena.

Tema: Ograničenje ugljovodonika

Lekcija: Prirodni izvori ugljovodonika

Oko 90% energije koju troši moderna civilizacija proizvodi se sagorevanjem prirodnih fosilnih goriva - prirodnog gasa, nafte i uglja.

Rusija je zemlja bogata prirodnim fosilnim gorivima. U Zapadnom Sibiru i na Uralu postoje velike rezerve nafte i prirodnog gasa. Kameni ugalj se kopa u Kuznjeckom, Južnom Jakutskom basenu i drugim regijama.

Prirodni gas sastoji se u prosjeku od 95% zapremine metana.

Osim metana, prirodni plin iz različitih polja sadrži dušik, ugljični dioksid, helijum, sumporovodik i druge lake alkane - etan, propan i butan.

Prirodni gas se vadi iz podzemnih ležišta, gde je pod visokim pritiskom. Metan i drugi ugljovodonici nastaju iz organskih supstanci biljnog i životinjskog porekla prilikom njihovog raspadanja bez pristupa vazduha. Metan se stalno i trenutno proizvodi kao rezultat aktivnosti mikroorganizama.

Metan se nalazi na planetama Sunčevog sistema i njihovim satelitima.

Čisti metan je bez mirisa. Međutim, plin koji se koristi u svakodnevnom životu ima karakterističan neprijatan miris. Ovo je miris posebnih aditiva - merkaptana. Miris merkaptana vam omogućava da na vrijeme otkrijete curenje domaćeg plina. Smjese metana i zraka su eksplozivne u širokom rasponu omjera - od 5 do 15% volumena plina. Stoga, ako osjetite miris plina u prostoriji, ne možete samo zapaliti vatru, već i koristiti električne prekidače. Najmanja varnica može izazvati eksploziju.

Rice. 1. Nafta iz različitih polja

Ulje- gusta tečnost poput ulja. Boja mu je od svijetlo žute do smeđe i crne.

Rice. 2. Naftna polja

Nafta iz različitih polja uvelike varira u sastavu. Rice. 1. Glavni dio nafte su ugljikovodici koji sadrže 5 ili više atoma ugljika. U osnovi, ovi ugljovodonici su zasićeni, tj. alkani. Rice. 2.

Sastav ulja uključuje i organska jedinjenja koja sadrže sumpor, kiseonik, azot.Ulje sadrži vodu i neorganske nečistoće.

U ulju se rastvaraju plinovi koji se oslobađaju prilikom njegovog vađenja - pripadajućih naftnih gasova. To su metan, etan, propan, butan sa primesama azota, ugljen-dioksida i sumporovodika.

Ugalj, kao i ulje, je složena mješavina. Udio ugljika u njemu iznosi 80-90%. Ostalo je vodonik, kiseonik, sumpor, azot i neki drugi elementi. U mrki ugalj udio ugljika i organske tvari je manji nego u kamenu. Još manje organski uljnih škriljaca.

U industriji se ugalj zagrijava na 900-1100 0 C bez zraka. Ovaj proces se zove koksiranje. Rezultat je koks s visokim sadržajem ugljika, koksni plin i katran ugljena, neophodni za metalurgiju. Puno organskih tvari se oslobađa iz plina i katrana. Rice. 3.

Rice. 3. Uređaj koksne peći

Prirodni gas i nafta su najvažniji izvori sirovina za hemijsku industriju. Nafta kakva se proizvodi, ili "sirova nafta", teško je koristiti čak i kao gorivo. Stoga se sirova nafta dijeli na frakcije (od engleskog "fraction" - "dio"), koristeći razlike u tačkama ključanja njenih sastavnih supstanci.

Metoda odvajanja ulja, zasnovana na različitim tačkama ključanja njegovih sastavnih ugljovodonika, naziva se destilacija ili destilacija. Rice. četiri.

Rice. 4. Proizvodi prerade nafte

Frakcija koja je destilirana od oko 50 do 180 0 C naziva se benzin.

Kerozin ključa na temperaturi od 180-300 0 C.

Gusti crni talog koji ne sadrži isparljive tvari naziva se lož ulje.

Postoji i veliki broj međufrakcija koje ključaju u užim rasponima - petrolej etri (40-70 0 C i 70-100 0 C), beli špirit (149-204 °C) i gasno ulje (200-500 0 C). Koriste se kao rastvarači. Lož ulje se može destilirati pod sniženim pritiskom, na taj način se iz njega dobijaju maziva ulja i parafin. Čvrsti ostatak od destilacije lož ulja - asfalt. Koristi se za izradu putnih površina.

Prerada pratećih naftnih gasova je posebna industrija i omogućava dobijanje niza vrijednih proizvoda.

Sumiranje lekcije

Tokom časa ste proučavali temu „Prirodni izvori ugljovodonika. Rafinacija nafte". Više od 90% sve energije koju trenutno troši čovječanstvo ekstrahira se iz fosilnih prirodnih organskih spojeva. Naučili ste o prirodnim resursima (prirodni plin, nafta, ugalj), o tome šta se događa s naftom nakon što je izvađena.

Bibliografija

1. Rudžitis G.E. hemija. Osnove opšte hemije. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.

2. Hemija. 10. razred. Nivo profila: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2008. - 463 str.

3. Hemija. 11. razred. Nivo profila: udžbenik. za opšte obrazovanje institucije / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin i drugi - M.: Drofa, 2010. - 462 str.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbirka zadataka iz hemije za one koji upisuju fakultete. - 4. izd. - M.: RIA "Novi talas": Izdavač Umerenkov, 2012. - 278 str.

Zadaća

1. br. 3, 6 (str. 74) Rudžitis G.E., Feldman F.G. Hemija: Organska hemija. 10. razred: udžbenik za obrazovne ustanove: osnovni nivo / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. izdanje. - M.: Obrazovanje, 2012.

2. Koja je razlika između povezanog naftnog gasa i prirodnog gasa?

3. Kako se vrši rafinacija nafte?