Reikėtų pažymėti, kad angliavandeniliai yra plačiai paplitę gamtoje. Dauguma organinės medžiagos gaunamas iš natūralių šaltinių. Sintezės procese organiniai junginiai Kaip žaliava naudojamos gamtinės ir lydinčios dujos, kietosios ir rudosios anglys, nafta, durpės, gyvūninės ir augalinės kilmės produktai.

Natūralūs šaltiniai angliavandeniliai: gamtinės dujos.

Gamtinės dujos – tai natūralūs skirtingos struktūros angliavandenilių ir kai kurių dujų priemaišų (vandenilio sulfido, vandenilio, anglies dioksido) mišiniai, užpildantys uolienas žemės plutoje. Šie junginiai susidaro dėl organinių medžiagų hidrolizės dideliame gylyje Žemėje. Jie randami laisvoje būsenoje didžiulių sankaupų pavidalu – dujos, dujų kondensatas ir naftos bei dujų telkiniai.

Pagrindinis degiųjų gamtinių dujų struktūrinis komponentas yra CH₂ (metanas - 98%), C2H₆ (etanas - 4,5%), propanas (C3H8 - 1,7%), butanas (C4H₀₀ - 0,8%), pentanas (C₂2%) -0.0. . Susijusios naftos dujos yra ištirpusios būsenos naftos dalis ir išsiskiria iš jos dėl slėgio sumažėjimo, kai alyva kyla į paviršių. Dujų ir naftos telkiniuose vienoje tonoje naftos yra nuo 30 iki 300 kv. m dujų. Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra vertingas kuras ir žaliavos organinės sintezės pramonei. Dujos tiekiamos į dujų perdirbimo gamyklas, kur jas galima apdoroti (naftą, žematemperatūrinę adsorbciją, kondensaciją ir rektifikaciją). Jis yra padalintas į atskirus komponentus, kurių kiekvienas naudojamas konkretiems tikslams. Pavyzdžiui, iš metano sintezės dujų, kurios yra pagrindinė žaliava kitų angliavandenilių gamybai, acetileno, metanolio, metanalio, chloroformo.

Natūralūs angliavandenilių šaltiniai: nafta.

Aliejus yra sudėtingas mišinys, kurį daugiausia sudaro nafteniniai, parafininiai ir aromatiniai angliavandeniliai. Į alyvos sudėtį įeina asfalto-dervos medžiagos, mono- ir disulfidai, merkaptanai, tiofenas, tiofanas, vandenilio sulfidas, piperidinas, piridinas ir jo homologai, taip pat kitos medžiagos. Remiantis produktais, naudojant naftos chemijos sintezės metodus, gaunama daugiau nei 3000 skirtingų produktų, įskaitant. etilenas, benzenas, propilenas, dichloretanas, vinilo chloridas, stirenas, etanolis, izopropanolis, butilenai, įvairūs plastikai, cheminiai pluoštai, dažikliai, plovikliai, vaistai, sprogmenys ir kt.

Durpės yra augalinės kilmės nuosėdinė uoliena. Ši medžiaga naudojama kaip kuras (daugiausia šiluminėms elektrinėms), cheminė žaliava (daugelio organinių medžiagų sintezei), antiseptinis kraikas ūkiuose, ypač paukštynuose, trąšų komponentas sodo ir lauko darbams.

Natūralūs angliavandenilių šaltiniai: ksilemas arba mediena.

Ksilemas – audinys aukštesni augalai, palei kurį vanduo ir ištirpsta maistinių medžiagų iš sistemos šakniastiebių patenka į lapus, taip pat į kitus augalo organus. Jį sudaro ląstelės su standintu apvalkalu, turinčių kraujagyslių laidumo sistemą. Priklausomai nuo medienos rūšies, joje yra įvairių pektino medžiagų ir mineralinių junginių (daugiausia kalcio druskų), lipidų ir eteriniai aliejai. Mediena naudojama kaip kuras, iš jos galima susintetinti acetato rūgštį, celiuliozę ir kitas medžiagas. Iš kai kurių rūšių medienos gaminami dažai (santalas, rąstas), taninai (ąžuolas), dervos ir balzamai (kedras, pušis, eglė), alkaloidai (nakvišų, aguonų, skėtinių ir skėtinių šeimų augalai). Kai kurie alkaloidai naudojami kaip vaistai(chitinas, kofeinas), herbicidai (anabazinas), insekticidai (nikotinas).

1 skyrius. NAFTOS IR FOSILIJŲ TYRIMO GEOCHEMIJA.. 3

§ 1. Iškastinio kuro kilmė. 3

§ 2. Dujų ir naftos uolienos. 4

2 skyrius. GAMTOS ŠALTINIAI... 5

3 skyrius. PRAMONINĖ ANGLIANDENILIENIŲ GAMYBA... 8

4 skyrius. NAFTOS APDOROJIMAS... 9

§ 1. Frakcinis distiliavimas.. 9

§ 2. Įtrūkimai. 12

§ 3. Reformavimas. 13

§ 4. Sieros šalinimas.. 14

5 skyrius. ANGLIANDENILIŲ TAIKYMAS... 14

§ 1. Alkanai.. 15

§ 2. Alkenai.. 16

§ 3. Alkinai.. 18

§ 4. Arenos.. 19

6 skyrius. Būsenos analizė naftos pramonė. 20

7 skyrius. Naftos pramonės ypatybės ir pagrindinės tendencijos. 27

Naudotos literatūros sąrašas... 33

Pirmosios teorijos, nagrinėjančios principus, lemiančius naftos telkinių atsiradimą, dažniausiai apsiribojo klausimu, kur jie kaupiasi. Tačiau per pastaruosius 20 metų tapo aišku, kad norint atsakyti į šį klausimą, būtina suprasti, kodėl, kada ir kokiais kiekiais nafta susidarė konkrečiame baseine, taip pat suprasti ir nustatyti, kokių procesų metu ji susidarė. atsirado, migravo ir kaupėsi. Ši informacija yra būtina siekiant pagerinti naftos žvalgybos efektyvumą.

Angliavandenilių fosilijos, remiantis šiuolaikinėmis pažiūromis, susidarė dėl sudėtingos geocheminių procesų sekos (žr. 1 pav.) pradinių dujų ir naftos uolienų viduje. Šiuose procesuose įvairių biologinių sistemų komponentai (medžiagos) natūralios kilmės) buvo transformuoti į angliavandenilius ir, kiek mažesniu mastu, į polinius junginius, turinčius skirtingą termodinaminį stabilumą - dėl natūralios kilmės medžiagų nusodinimo ir vėlesnio jų sutapimo su nuosėdinėmis uolienomis, veikiant aukštai temperatūrai ir aukštas kraujo spaudimas paviršiniuose sluoksniuose Žemės pluta. Pirminė skystų ir dujinių produktų migracija iš pradinio gazolio sluoksnio ir vėlesnė jų antrinė migracija (per guolio horizontus, poslinkius ir pan.) į akytas alyva prisotintas uolienas lemia angliavandenilių medžiagų nuosėdų susidarymą, tolesnę jų migraciją. kurios užkertamas kelias užrakinant nuosėdas tarp neakytų uolienų sluoksnių .

Biogeninės kilmės nuosėdinių uolienų organinių medžiagų ekstraktuose randama junginių, kurių cheminė struktūra tokia pati kaip ir naftoje. Geochemijai jie turi specialių svarbu kai kurie iš šių junginių laikomi „biologiniais žymenimis“ („cheminėmis fosilijomis“). Tokie angliavandeniliai turi daug bendro su junginiais, esančiais biologines sistemas(pavyzdžiui, su lipidais, pigmentais ir metabolitais), iš kurių susidarė aliejus. Šie junginiai ne tik demonstruoja biogeninę kilmę natūralūs angliavandeniliai, bet ir leidžia gauti labai svarbi informacija apie dujas ir naftą turinčias uolienas, taip pat apie brendimo ir kilmės pobūdį, migraciją ir biologinį skaidymą, dėl kurių susidarė specifiniai dujų ir naftos telkiniai.

1 pav. Geocheminiai procesai, lemiantys iškastinių angliavandenilių susidarymą.

Gazolinė uoliena laikoma smulkiai išsklaidyta nuosėdinė uoliena, dėl kurios natūraliai nusėdus susidarė arba gali susidaryti ir išsiskirti didelis naftos ir (ar) dujų kiekis. Tokių uolienų klasifikacija grindžiama organinių medžiagų kiekiu ir rūšimi, jos metamorfinės raidos būkle (cheminiai virsmai, vykstantys maždaug 50–180 °C temperatūroje) ir angliavandenilių, kuriuos galima gauti iš jos, pobūdžiu ir kiekiu. . Organinės medžiagos kerogenas biogeninėse nuosėdinėse uolienose gali būti įvairių formų, tačiau jį galima suskirstyti į keturis pagrindinius tipus.

1) Liptinitas– turi labai daug vandenilio, bet mažai deguonies; jų sudėtį lemia alifatinių anglies grandinių buvimas. Daroma prielaida, kad liptinitai susidarė daugiausia iš dumblių (dažniausiai juos suyra bakterijos). Jie turi didelį gebėjimą paversti aliejumi.

2) išeina– turi didelį vandenilio kiekį (bet mažiau nei liptinituose), daug alifatinių grandinių ir sočiųjų naftenų (aliciklinių angliavandenilių), taip pat aromatinių žiedų ir deguonies turinčių funkcinių grupių. Ši organinė medžiaga susidaro iš augalinių medžiagų, tokių kaip sporos, žiedadulkės, odelės ir kitos struktūrinės augalų dalys. Eksinitai turi gerą gebėjimą virsti naftos ir dujų kondensatu, o aukštesnėse metamorfinės evoliucijos stadijose – į dujas.

3) Vitrshita– turi mažai vandenilio, daug deguonies ir daugiausia susideda iš aromatinių struktūrų su trumpomis alifatinėmis grandinėmis, sujungtomis deguonies turinčiomis funkcinėmis grupėmis. Jie yra suformuoti iš struktūrizuotų sumedėjusių (lignoceliuliozės) medžiagų ir turi ribotą galimybę virsti aliejumi, bet gerai – į dujas.

4) Inertinitai yra juodos, nepermatomos klastinės uolienos (daug anglies ir mažai vandenilio), susidariusios iš labai modifikuotų medienos pirmtakų. Jie neturi galimybės virsti nafta ir dujomis.

Pagrindiniai veiksniai, pagal kuriuos atpažįstama gazolių uoliena, yra kerogeno kiekis, kerogeno organinės medžiagos tipas ir šios organinės medžiagos metamorfinės evoliucijos stadija. Geros gazolių uolienos yra tos, kuriose yra 2–4 ​​% organinių medžiagų, iš kurių gali susidaryti ir išsiskirti atitinkami angliavandeniliai. Esant palankioms geocheminėms sąlygoms, aliejus gali susidaryti iš nuosėdinių uolienų, kuriose yra organinių medžiagų, tokių kaip liptinitas ir eksinitas. Dujų nuosėdos dažniausiai susidaro uolienose, kuriose gausu vitrinito, arba dėl iš pradžių susidariusios naftos terminio krekingo.

Dėl vėlesnio organinių medžiagų nuosėdų užkasimo po viršutiniais nuosėdinių uolienų sluoksniais ši medžiaga yra veikiama vis aukštesnės temperatūros, o tai lemia terminį kerogeno skilimą ir naftos bei dujų susidarymą. Naftos susidarymas tokiu kiekiu, kuris yra svarbus lauko pramoniniam vystymuisi, vyksta tam tikromis laiko ir temperatūros sąlygomis (atsiradimo gyliu), o formavimosi laikas yra ilgesnis, tuo žemesnė temperatūra (tai nesunku suprasti, jei darysime prielaidą kad reakcija vyksta pagal pirmos eilės lygtį ir turi Arenijaus priklausomybę nuo temperatūros). Pavyzdžiui, toks pat kiekis naftos, kuris susidarė 100°C temperatūroje maždaug per 20 milijonų metų, turėtų susidaryti esant 90°C temperatūrai per 40 milijonų metų, o esant 80°C temperatūrai – per 80 milijonų metų. . Angliavandenilių susidarymo iš kerogeno greitis maždaug padvigubėja kaskart padidėjus 10°C temperatūrai. Tačiau cheminė sudėtis kerogenas. gali būti labai įvairus, todėl nurodytas ryšys tarp aliejaus brendimo laiko ir šio proceso temperatūros gali būti laikomas tik apytikslių įvertinimų pagrindu.

Šiuolaikiniai geocheminiai tyrimai rodo, kad in kontinentinis šelfasŠiaurės jūroje kas 100 m didėjant gyliui temperatūra pakyla maždaug 3°C, o tai reiškia, kad gausu organinių medžiagų. nuosėdinės uolienos susidarė skysti angliavandeniliai 2500-4000 m gylyje 50-80 milijonų metų. Lengvosios alyvos ir kondensatai, matyt, susidarė 4000–5000 m gylyje, o metanas (sausos dujos) – daugiau nei 5000 m gylyje.

Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra iškastinis kuras – nafta ir dujos, anglys ir durpės. Žalios naftos ir dujų telkiniai atsirado prieš 100–200 milijonų metų iš mikroskopinių jūros augalų ir gyvūnų, kurie įsitvirtino jūros dugne susidariusiose nuosėdinėse uolienose, priešingai, prieš 340 milijonų metų iš sausumoje augančių augalų.

Gamtinės dujos ir žalia nafta paprastai randamos kartu su vandeniu naftą turinčiuose sluoksniuose, esančiuose tarp uolienų sluoksnių (2 pav.). Sąvoka „gamtinės dujos“ taip pat taikoma dujoms, kurios susidaro gamtinės sąlygos kaip anglies irimo rezultatas. Gamtinės dujos ir žalia nafta yra gaminami visuose žemynuose, išskyrus Antarktidą. Didžiausi pasaulyje gamtinių dujų gamintojai yra Rusija, Alžyras, Iranas ir JAV. Didžiausi žalios naftos gamintojai yra Venesuela, Saudo Arabija, Kuveitas ir Iranas.

Gamtines dujas daugiausia sudaro metanas (1 lentelė).

Žalia nafta yra aliejinis skystis, kurio spalva gali būti nuo tamsiai rudos arba žalios iki beveik bespalvio. Jame yra didelis skaičius alkanai. Tarp jų yra tiesių alkanų, šakotųjų alkanų ir cikloalkanų, kurių anglies atomų skaičius yra nuo 5 iki 40. Pramoninis šių cikloalkanų pavadinimas yra nachtany. Žalioje naftoje taip pat yra apie 10% aromatinių angliavandenilių, taip pat nedideli kiekiai kitų junginių, kurių sudėtyje yra sieros, deguonies ir azoto.

Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra iškastinis kuras – nafta ir

dujos, anglis ir durpės. Žalios naftos ir dujų telkiniai atsirado prieš 100-200 milijonų metų

grįžo iš mikroskopinių jūrų augalų ir gyvūnų, kurie pasirodė esą

įtraukta į nuosėdines uolienas, susidariusias jūros dugne, Skirtingai nuo

Ši anglis ir durpės pradėjo formuotis prieš 340 milijonų metų iš augalų,

auga žemėje.

Gamtinės dujos ir žalia nafta dažniausiai randami su vandeniu

tarp uolienų sluoksnių išsidėstę alyvą turintys sluoksniai (2 pav.). Terminas

„gamtinės dujos“ taip pat taikomos dujoms, kurios susidaro gamtinėse

sąlygos, atsirandančios dėl anglies irimo. Gamtinės dujos ir žalia nafta

yra kuriami visuose žemynuose, išskyrus Antarktidą. Didžiausia

Gamtinių dujų gamintojai pasaulyje yra Rusija, Alžyras, Iranas ir

Jungtinės Valstijos. Didžiausi žalios naftos gamintojai yra

Venesuela, Saudo Arabija, Kuveitas ir Iranas.

Gamtines dujas daugiausia sudaro metanas (1 lentelė).

Žalia nafta yra aliejinis skystis, kurio spalva gali

būti labai įvairios – nuo ​​tamsiai rudos ar žalios iki beveik

bespalvis. Jame yra daug alkanų. Tarp jų yra

tiesieji alkanai, šakotieji alkanai ir cikloalkanai, turintys atomų skaičių

anglies nuo penkių iki 40. Pramoninis šių cikloalkanų pavadinimas yra nachta. IN

žalioje aliejuje taip pat yra apie 10 % aromatinių medžiagų

angliavandeniliai, taip pat nedideli kiekiai kitų junginių, kurių sudėtyje yra

siera, deguonis ir azotas.

1 lentelė Gamtinių dujų sudėtis

Anglis yra seniausias šaltinis tau pažįstama energija

žmogiškumas. Tai mineralas (3 pav.), kuris susidarė iš

augalinės medžiagos metamorfizmo procese. Metamorfinis

vadinamos uolienomis, kurių sudėtis pasikeitė sąlygomis

aukšto slėgio, taip pat aukšta temperatūra. Pirmojo etapo produktas in

anglies susidarymo procesas yra durpės, kurios yra

suirusios organinės medžiagos. Iš durpių susidaro anglis po

jis padengtas nuosėdinėmis uolienomis. Šios nuosėdinės uolienos vadinamos

perkrautas. Perkrautos nuosėdos sumažina durpių drėgnumą.

Klasifikuojant anglis naudojami trys kriterijai: grynumas (nustatomas

santykinis anglies kiekis procentais); tipas (apibrėžtas

pradinės augalinės medžiagos sudėtis); laipsnis (priklausomai nuo

metamorfizmo laipsnis).

2 lentelė Kai kurių kuro rūšių anglies kiekis ir jų šilumingumas

gebėjimas

Žemiausios klasės iškastinių anglių rūšys yra rudosios anglys ir

lignito (2 lentelė). Jie yra arčiausiai durpių ir yra santykinai būdingi

pasižymi mažesniu drėgmės kiekiu ir yra plačiai naudojamas

industrija. Sausiausia ir kiečiausia anglis yra antracitas. Jo

naudojamas namų šildymui ir maisto ruošimui.

IN Pastaruoju metu Technologijų pažangos dėka jo vis daugiau ir daugiau

ekonomiškas anglies dujinimas. Anglies dujinimo produktai apima

anglies monoksidas, anglies dioksidas, vandenilis, metanas ir azotas. Jie naudojami

kaip dujinis kuras arba kaip žaliava įvairių

chemijos produktai ir trąšos.

Kaip nurodyta toliau, akmens anglys yra svarbus žaliavų šaltinis jų gamybai

aromatiniai junginiai. Anglis atstovauja

sudėtingas mišinys cheminių medžiagų, kuriuose yra anglies,

vandenilio ir deguonies, taip pat nedideli kiekiai azoto, sieros ir kitų priemaišų

elementai. Be to, anglies sudėtis, priklausomai nuo jos rūšies, apima

skirtingas drėgmės ir įvairių mineralų kiekis.

Angliavandeniliai natūraliai randami ne tik iškastiniame kure, bet ir

kai kuriose medžiagose biologinės kilmės. Natūrali guma

yra natūralaus angliavandenilio polimero pavyzdys. gumos molekulė

susideda iš tūkstančių struktūrinių vienetų, atstovaujančių metilbuta-1,3-dieną

(izoprenas);

Natūralus kaučiukas. Maždaug 90% natūralios gumos, kuri

šiuo metu kasamas visame pasaulyje, gautas iš Brazilijos

guminis medis Hevea brasiliensis, daugiausia auginamas

Azijos pusiaujo šalys. Šio medžio sula, kuri yra latekso

(koloidinis vandeninis polimero tirpalas), surinktas iš peiliu padarytų pjūvių

žievė. Latekse yra apie 30% gumos. Jo mažyčiai gabaliukai

suspenduotas vandenyje. Sultys supilamos į aliuminio indus, į kuriuos įpilama rūgšties,

sukeliantis gumos krešėjimą.

Daugelyje kitų natūralių junginių taip pat yra izopreno struktūrų.

fragmentai. Pavyzdžiui, limonene yra du izopreno vienetai. Limonenas

yra pagrindinis iš citrusinių vaisių žievelių išgaunamų aliejų komponentas,

pavyzdžiui, citrinų ir apelsinų. Šis ryšys priklauso ryšio klasė,

vadinami terpenais. Terpenų molekulėse yra 10 anglies atomų (C).

10 junginių) ir apima du izopreno fragmentus, sujungtus vienas su kitu

vienas kitą nuosekliai („nuo galvos iki uodegos“). Junginiai su keturiais izoprenais

fragmentai (C 20 junginiai) vadinami diterpenais, o su šešiais

izopreno fragmentai – triterpenai (C 30 junginiai). skvalenas,

ryklių kepenų aliejuje esantis triterpenas.

Tetraterpenuose (C 40 junginiuose) yra aštuoni izoprenai

fragmentai. Tetraterpenai randami augalinių ir gyvulinių riebalų pigmentuose

kilmės. Jų spalva atsiranda dėl ilgos konjuguotos sistemos

dvigubi ryšiai. Pavyzdžiui, β-karotinas yra atsakingas už būdingą oranžinę spalvą

morkų dažymas.

Naftos ir anglies perdirbimo technologija

IN pabaigos XIX V. Pažangos šilumos ir energetikos, transporto, inžinerijos, karinės ir daugelio kitų pramonės šakų įtakoje nepamatuojamai išaugo paklausa ir atsirado neatidėliotinas naujų kuro ir chemijos produktų poreikis.

Tuo metu atsirado ir sparčiai progresavo naftos perdirbimo pramonė. Didžiulį postūmį naftos perdirbimo pramonės plėtrai davė išradimas ir spartus naftos produktais veikiančio vidaus degimo variklio išplitimas. Intensyviai vystėsi ir akmens anglių perdirbimo technologija, kuri tarnavo ne tik kaip viena pagrindinių kuro rūšių, bet, kas ypač pažymėtina, per nagrinėjamą laikotarpį tapo būtina žaliava. chemijos pramonė. Pagrindinis vaidmuo šiuo klausimu priklausė kokso chemijai. Kokso gamyklos, anksčiau tiekusios koksą geležies ir plieno pramonei, virto kokso chemijos įmonėmis, kurios gamino ir nemažai vertingų chemijos produktų: kokso krosnių dujas, žalią benzeną, akmens anglių degutą ir amoniaką.

Remiantis naftos ir anglies perdirbimo produktais, pradėjo vystytis sintetinių organinių medžiagų ir medžiagų gamyba. Jie plačiai naudojami kaip žaliava ir pusgaminiai įvairiose chemijos pramonės šakose.

Bilietas Nr. 10

Svarbiausi angliavandenilių šaltiniai yra gamtinės ir susijusios naftos dujos, nafta ir anglis.

Pagal rezervus gamtinių dujų Pirmoji vieta pasaulyje priklauso mūsų šaliai. IN gamtinių dujų yra mažos molekulinės masės angliavandenilių. Jis turi tokią apytikslę sudėtį (pagal tūrį): 80–98% metano, 2–3% artimiausių homologų - etano, propano, butano ir nedidelio kiekio priemaišų - vandenilio sulfido H 2 S, azoto N 2, inertinių dujų. , anglies monoksidas (IV ) CO 2 ir vandens garai H 2 O . Dujų sudėtis yra būdinga kiekvienam laukui. Yra toks modelis: kuo didesnė santykinė angliavandenilio molekulinė masė, tuo mažiau jo yra gamtinėse dujose.

Gamtinės dujos plačiai naudojamos kaip pigus, didelio šilumingumo kuras (deginant 1 m 3 išsiskiria iki 54 400 kJ). Tai vienas iš geriausi vaizdai kuras buitinėms ir pramonės reikmėms. Be to, gamtinės dujos yra vertinga žaliava chemijos pramonei: acetileno, etileno, vandenilio, suodžių, įvairių plastikų, acto rūgšties, dažiklių, vaistų ir kitų produktų gamybai.

Susijusios naftos dujos yra telkiniuose kartu su nafta: joje ištirpę ir išsidėstę virš naftos, sudarydami dujų „dangtelį“. Išgaunant naftą į paviršių, dėl staigaus slėgio kritimo nuo jo išsiskiria dujos. Anksčiau susijusios dujos nebuvo naudojamos ir buvo deginamos naftos gavybos metu. Šiuo metu jie sugaunami ir naudojami kaip kuras bei vertingos cheminės žaliavos. Susijusiose dujose yra mažiau metano nei gamtinėse dujose, bet daugiau etano, propano, butano ir aukštesnių angliavandenilių. Be to, jose iš esmės yra tų pačių priemaišų kaip ir gamtinėse dujose: H 2 S, N 2, inertinių dujų, H 2 O garų, CO 2 . Atskiri angliavandeniliai (etanas, propanas, butanas ir kt.) išgaunami iš susijusių dujų, juos apdorojant dehidrogenuojant galima gauti nesočiųjų angliavandenilių – propileną, butileną, butadieną, iš kurių vėliau sintetinami kaučiukai ir plastikai. Propano ir butano mišinys (suskystintos dujos) naudojamas kaip buitinis kuras. Dujinis benzinas (pentano ir heksano mišinys) naudojamas kaip priedas prie benzino, kad degalai geriau užsidegtų užvedant variklį. Oksiduojant angliavandenilius susidaro organinės rūgštys, alkoholiai ir kiti produktai.

Alyva– riebus, degus, tamsiai rudos arba beveik juodos spalvos skystis, turintis būdingą kvapą. Jis lengvesnis už vandenį (= 0,73–0,97 g/cm3) ir praktiškai netirpsta vandenyje. Pagal sudėtį aliejus yra sudėtingas skirtingos molekulinės masės angliavandenilių mišinys, todėl jis neturi konkrečios virimo temperatūros.

Naftą daugiausia sudaro skystieji angliavandeniliai (juose yra ištirpę kietieji ir dujiniai angliavandeniliai). Paprastai tai yra alkanai (dažniausiai normalios struktūros), cikloalkanai ir arenai, kurių santykis skirtingų laukų alyvose labai skiriasi. Uralo aliejuje yra daugiau arenų. Be angliavandenilių, aliejuje yra deguonies, sieros ir azoto organinių junginių.

Žalia nafta paprastai nenaudojama. Norint gauti techniškai vertingus produktus iš naftos, jis apdorojamas.

Pirminis apdorojimas aliejus susideda iš jo distiliavimo. Distiliavimas atliekamas naftos perdirbimo gamyklose, atskyrus susijusias dujas. Distiliuojant aliejų gaunami šviesieji naftos produktai:

benzinas ( t virimo temperatūra = 40–200 °C) yra angliavandenilių C5–C11,

pirminis benzinas ( t virimo = 150–250 °C) yra angliavandenilių C 8 – C 14,

žibalo ( t virimo = 180–300 °C) yra angliavandenilių C 12 – C 18,

gazolis ( t kip > 275 °C),

o likusi dalis yra klampus juodas skystis – mazutas.

Veikiamas mazutas tolesnis apdorojimas. Jis distiliuojamas sumažintame slėgyje (kad nesuirtų) ir išskiriamos tepalinės alyvos: velenas, mašina, cilindras ir kt. Iš kai kurių alyvų rūšių mazuto išskiriamas vazelinas ir parafinas. Likusi mazuto dalis po distiliavimo – derva – po dalinės oksidacijos naudojama asfaltui gaminti. Pagrindinis naftos distiliavimo trūkumas yra maža benzino išeiga (ne daugiau kaip 20%).

Naftos distiliavimo produktai naudojami įvairiai.

Benzinas Jis naudojamas dideliais kiekiais kaip aviacinių ir automobilių kuras. Paprastai jį sudaro angliavandeniliai, kurių molekulėse yra vidutiniškai 5–9 C atomai. Pirminis benzinas Jis naudojamas kaip kuras traktoriuose, taip pat kaip tirpiklis dažų ir lako pramonėje. Didelis jo kiekis perdirbamas į benziną. Žibalas Jis naudojamas kaip kuras traktoriams, reaktyviniams lėktuvams ir raketoms, taip pat buitinėms reikmėms. Saulės aliejus - gazolis- naudojamas kaip variklio kuro, A tepalinės alyvos– mechanizmų tepimui. Petrolatumas naudojamas medicinoje. Jį sudaro skystų ir kietų angliavandenilių mišinys. Parafinas naudojamas aukštesnių karboksirūgščių gamybai, medienos impregnavimui degtukų ir pieštukų gamyboje, žvakėms, batų tepalui gaminti ir kt. Jį sudaro kietųjų angliavandenilių mišinys. Kuras Be perdirbimo į tepalines alyvas ir benziną, jis naudojamas kaip katilų skystasis kuras.

At antriniai apdorojimo metodai naftos, keičiasi į jos sudėtį įtrauktų angliavandenilių struktūra. Tarp šių metodų didelę reikšmę turi naftos angliavandenilių krekingo, atliekamo siekiant padidinti benzino išeigą (iki 65–70%).

Įtrūkimai– naftoje esančių angliavandenilių skaidymo procesas, kurio metu susidaro angliavandeniliai, kurių molekulėje yra mažesnis C atomų skaičius. Yra du pagrindiniai krekingo tipai: terminis ir katalizinis.

Terminis įtrūkimas atliekamas kaitinant žaliavą (mazutą ir kt.) 470–550 °C temperatūroje ir 2–6 MPa slėgyje. Tuo pačiu metu angliavandenilių molekulės su didelis skaičius C atomai suskaidomi į molekules, kuriose yra mažesnis tiek sočiųjų, tiek nesočiųjų angliavandenilių atomų skaičius. Pavyzdžiui:

(radikalus mechanizmas),

Šis metodas daugiausia naudojamas varikliniam benzinui gaminti. Jo išeiga iš naftos siekia 70%. Šiluminį įtrūkimą atrado rusų inžinierius V. G. Šukhovas 1891 m.

Katalizinis krekingas atliekama dalyvaujant katalizatoriams (dažniausiai aliumosilikatams) 450–500 °C temperatūroje ir Atmosferos slėgis. Šiuo metodu gaunamas aviacinis benzinas, kurio išeiga siekia iki 80%. Šis krekingo tipas daugiausia paveikia žibalo ir gazolio frakcijas. Katalizinio krekingo metu, kartu su skilimo reakcijomis, vyksta izomerizacijos reakcijos. Dėl pastarojo susidaro sotieji angliavandeniliai su šakotu anglies molekulių skeletu, o tai pagerina benzino kokybę:

Katalizinio krekingo benzinas yra aukštesnės kokybės. Jo gavimo procesas vyksta daug greičiau, sunaudojant mažiau šiluminės energijos. Be to, katalizinio krekingo metu susidaro palyginti daug šakotosios grandinės angliavandenilių (izojunginių), kurie yra labai vertingi organinei sintezei.

At t= 700 °C ir aukštesnėje temperatūroje vyksta pirolizė.

Pirolizė– organinių medžiagų skilimas be oro prieigos aukštos temperatūros. Naftos pirolizės metu pagrindiniai reakcijos produktai yra nesotieji dujiniai angliavandeniliai (etilenas, acetilenas) ir aromatiniai angliavandeniliai – benzenas, toluenas ir kt. Kadangi naftos pirolizė yra vienas iš svarbiausių būdų gauti aromatinius angliavandenilius, šis procesas dažnai vadinamas nafta. aromatizavimas.

Aromatizavimas– alkanų ir cikloalkanų pavertimas arenais. Kai sunkiosios naftos produktų frakcijos kaitinamos esant katalizatoriui (Pt arba Mo), angliavandeniliai, kurių molekulėje yra 6–8 C atomai, paverčiami aromatiniais angliavandeniliais. Šie procesai vyksta reformuojant (atnaujinant benziną).

Reformavimas- Tai yra benzino aromatizavimas, atliekamas kaitinant juos esant katalizatoriui, pavyzdžiui, Pt. Tokiomis sąlygomis alkanai ir cikloalkanai virsta aromatiniais angliavandeniliais, dėl to žymiai padidėja ir benzino oktaninis skaičius. Aromatizacija naudojama atskiriems aromatiniams angliavandeniliams (benzenui, toluenui) gauti iš naftos benzino frakcijų.

IN pastaraisiais metais Naftos angliavandeniliai plačiai naudojami kaip šaltinis cheminės žaliavos. Skirtingi keliai iš jų gauname plastikų, sintetinių tekstilės pluoštų, sintetinės gumos, alkoholių, rūgščių, sintetinių ploviklių gamybai reikalingų medžiagų, sprogmenų, pesticidai, sintetiniai riebalai ir kt.

Anglis Kaip ir gamtinės dujos bei nafta, tai energijos ir vertingų cheminių žaliavų šaltinis.

Pagrindinis anglies perdirbimo būdas yra koksavimas(sausas distiliavimas). Koksuojant (kaitinant iki 1000 °C - 1200 °C be oro prieigos) gaunami įvairūs produktai: koksas, akmens anglių derva, deguto vanduo ir kokso krosnies dujos (diagrama).

Schema

Koksas naudojamas kaip reduktorius metalurgijos gamyklose ketaus gamyboje.

Akmens anglių derva yra aromatinių angliavandenilių šaltinis. Jis yra rektifikuojamas distiliuojant ir gaunamas benzenas, toluenas, ksilenas, naftalenas, taip pat fenoliai, azoto turintys junginiai ir kt. Pikis yra tiršta juoda masė, likusi po dervos distiliavimo, naudojama elektrodų ir stogo veltinis.

Iš deguto vandens gaunamas amoniakas, amonio sulfatas, fenolis ir kt.

Kokso krosnių dujos naudojamos kokso krosnims šildyti (išdegus 1 m 3 išsiskiria apie 18 000 kJ), tačiau jos daugiausia apdorojamos cheminiu būdu. Taigi iš jo išskiriamas vandenilis amoniako sintezei, kuris vėliau naudojamas azoto trąšoms, taip pat metanui, benzenui, toluenui, amonio sulfatui ir etilenui gaminti.

Pamokos metu galėsite studijuoti temą „Natūralūs angliavandenilių šaltiniai. Naftos perdirbimas“. Daugiau nei 90% visos žmonijos šiuo metu suvartojamos energijos gaunama iš iškastinių natūralių organinių junginių. Sužinosite apie gamtos išteklius (gamtines dujas, naftą, anglį), kas atsitinka su nafta po jos išgavimo.

Tema: Sotieji angliavandeniliai

Pamoka: natūralūs angliavandenilių šaltiniai

Apie 90% suvartojamos energijos šiuolaikinė civilizacija, susidaro deginant natūralų iškastinį kurą – gamtines dujas, naftą ir anglį.

Rusija yra šalis, turtinga natūralių iškastinio kuro atsargų. Čia yra didelių naftos ir gamtinių dujų atsargų Vakarų Sibiras ir Uralas. Akmens anglys kasamos Kuznecko, Pietų Jakutsko baseinuose ir kituose regionuose.

Gamtinių dujų sudaro vidutiniškai 95 % tūrio metano.

Įvairių laukų gamtinėse dujose, be metano, yra azoto, anglies dioksido, helio, sieros vandenilio, taip pat kitų lengvųjų alkanų – etano, propano ir butanų.

Gamtinės dujos išgaunamos iš požeminių telkinių, kur jos yra aukšto slėgio. Metanas ir kiti angliavandeniliai susidaro iš augalinės ir gyvūninės kilmės organinių medžiagų joms skaidant, nepatenkant į orą. Dėl mikroorganizmų veiklos nuolat susidaro metanas.

Planetose aptiktas metanas saulės sistema ir jų palydovai.

Grynas metanas neturi kvapo. Tačiau kasdieniame gyvenime naudojamos dujos turi savybę Blogas kvapas. Taip kvepia specialūs priedai – merkaptanai. Merkaptanų kvapas leidžia laiku aptikti buitinį dujų nuotėkį. Metano ir oro mišiniai yra sprogūsįvairiausiais santykiais – nuo ​​5 iki 15 % dujų pagal tūrį. Todėl patalpoje pajutus dujų kvapą, reikėtų ne tik įkurti laužą, bet ir nesinaudoti elektros jungikliais. Mažiausia kibirkštis gali sukelti sprogimą.

Ryžiai. 1. Nafta iš skirtingų telkinių

Alyva- tirštas skystis, panašus į aliejų. Jo spalva svyruoja nuo šviesiai geltonos iki rudos ir juodos.

Ryžiai. 2. Naftos telkiniai

Įvairių laukų naftos sudėtis labai skiriasi. Ryžiai. 1. Pagrindinė naftos dalis yra angliavandeniliai, turintys 5 ar daugiau anglies atomų. Iš esmės šie angliavandeniliai priskiriami ribojantiems, t.y. alkanai. Ryžiai. 2.

Aliejuje taip pat yra organinių junginių, kuriuose yra sieros, deguonies, azoto Aliejuje yra vandens ir neorganinių priemaišų.

Gamybos metu išsiskiriančios dujos ištirpsta aliejuje - susijusios naftos dujos. Tai metanas, etanas, propanas, butanai su azoto, anglies dioksido ir vandenilio sulfido priemaišomis.

Anglis, kaip ir aliejus, yra sudėtingas mišinys. Anglies dalis jame sudaro 80–90%. Likusi dalis yra vandenilis, deguonis, siera, azotas ir kai kurie kiti elementai. Rudojoje anglyje anglies ir organinių medžiagų santykis mažesnis nei akmenyje. Dar mažiau organinių medžiagų naftos skalūnų.

Pramonėje anglys kaitinamos iki 900-1100 0 C be oro prieigos. Šis procesas vadinamas koksavimas. Gaunamas didelio anglies kiekio koksas, reikalingas metalurgijai, kokso krosnių dujos ir akmens anglių derva. Iš dujų ir dervos išsiskiria daug organinių medžiagų. Ryžiai. 3.

Ryžiai. 3. Kokso krosnies statyba

Gamtinės dujos ir nafta yra svarbiausi chemijos pramonės žaliavų šaltiniai. Naftą, kaip ji išgaunama, arba „neapdorotą naftą“, sunku naudoti net kaip kurą. Todėl žalia nafta skirstoma į frakcijas (iš anglų kalbos „fraction“ - „part“), naudojant ją sudarančių medžiagų virimo temperatūros skirtumus.

Alyvos atskyrimo metodas, pagrįstas skirtingos temperatūros jį sudarančių angliavandenilių virinimas vadinamas distiliavimu arba distiliavimu. Ryžiai. 4.

Ryžiai. 4. Naftos produktai

Frakcija, kuri distiliuojasi maždaug nuo 50 iki 180 0 C, vadinama benzino.

Žibalas verda 180-300 0 C temperatūroje.

Vadinamas storas juodas likutis, kuriame nėra lakiųjų medžiagų kuras.

Taip pat yra nemažai tarpinių frakcijų, verdančių siauresniuose diapazonuose – petroleteriai (40–70 0 C ir 70–100 0 C), vaitspiritas (149–204 °C), gazolis (200–500 0 C). . Jie naudojami kaip tirpikliai. Mazutas gali būti distiliuojamas sumažintame slėgyje, kad susidarytų tepalinės alyvos ir parafinas. Kietos mazuto distiliavimo liekanos - asfaltas. Jis naudojamas kelių dangoms gaminti.

Susijusių dalykų apdorojimas naftos dujos yra atskira pramonė ir leidžia įsigyti daug vertingų produktų.

Apibendrinant pamoką

Pamokos metu studijavote temą „Natūralūs angliavandenilių šaltiniai. Naftos perdirbimas“. Daugiau nei 90% visos žmonijos šiuo metu suvartojamos energijos gaunama iš iškastinių natūralių organinių junginių. Sužinojote apie gamtos išteklius (gamtines dujas, naftą, anglį), kas atsitinka su nafta po jos išgavimo.

Bibliografija

1. Rudzitis G.E. Chemija. Pagrindai bendroji chemija. 10 klasė: vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms: pagrindinis lygis/ G. E. Rudzitis, F.G. Feldmanas. – 14-asis leidimas. - M.: Švietimas, 2012 m.

2. Chemija. 10 klasė. Profilio lygis: vadovėlis bendrajam lavinimui institucijos/ V.V. Ereminas, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ir kt. - M.: Bustard, 2008. - 463 p.

3. Chemija. 11 klasė. Profilio lygis: akademinis. bendrajam lavinimui institucijos/ V.V. Ereminas, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ir kt. - M.: Bustard, 2010. - 462 p.

4. Chomčenko G.P., Khomčenko I.G. Chemijos uždavinių rinkinys stojantiems į universitetus. – 4-asis leidimas. - M.: RIA "Naujoji banga": Leidėjas Umerenkov, 2012. - 278 p.

Namų darbai

1. Nr.3, 6 (p. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemija: Organinė chemija. 10 klasė: vadovėlis bendrojo ugdymo įstaigoms: pagrindinis lygis / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmanas. – 14-asis leidimas. - M.: Švietimas, 2012 m.

2. Kuo asocijuotos naftos dujos skiriasi nuo gamtinių dujų?

3. Kaip distiliuojamas aliejus?