Természetes szénhidrogénforrások kémia. Természetes szénhidrogénforrások - Tudás hipermarket. A szerves anyagok eredetének elméletei

A szénhidrogének legfontosabb természetes forrásai a olaj , földgáz És szén . Gazdag lerakódásokat képeznek a Föld különböző régióiban.

Korábban a kitermelt természetes termékeket kizárólag üzemanyagként használták. Jelenleg feldolgozásukra olyan módszereket dolgoztak ki és széles körben alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik az értékes szénhidrogének izolálását, amelyeket kiváló minőségű üzemanyagként és különféle szerves szintézisek nyersanyagaként használnak. Természetes nyersanyagforrások feldolgozása petrolkémiai ipar . Elemezzük a természetes szénhidrogének feldolgozásának főbb módszereit.

A természetes nyersanyagok legértékesebb forrása - olaj . Sötétbarna vagy fekete színű olajos folyadék, jellegzetes szaggal, vízben gyakorlatilag nem oldódik. Az olaj sűrűsége az 0,73-0,97 g/cm3. Az olaj különféle folyékony szénhidrogének összetett keveréke, amelyben gáznemű és szilárd szénhidrogének vannak feloldva, és a különböző mezőkről származó olaj összetétele eltérő lehet. Az olaj összetételében különböző arányban lehetnek jelen az alkánok, cikloalkánok, aromás szénhidrogének, valamint oxigén-, kén- és nitrogéntartalmú szerves vegyületek.

A kőolajat gyakorlatilag nem használják, hanem feldolgozzák.

Megkülönböztetni elsődleges olajfinomítás (lepárlás ), azaz szétválasztása különböző forráspontú frakciókra, és újrafeldolgozás (reccsenés ), amelynek során a szénhidrogének szerkezete megváltozik

dov szerepel az összetételében.

Elsődleges olajfinomítás Ez azon a tényen alapul, hogy minél nagyobb a szénhidrogének forráspontja, annál nagyobb a moláris tömegük. Az olaj 30 és 550°C közötti forráspontú vegyületeket tartalmaz. A desztilláció eredményeként az olaj forráspontos frakciókra válik szét eltérő hőmérsékletés különböző móltömegű szénhidrogének keverékeit tartalmazza. Ezek a frakciók sokféle felhasználási lehetőséget találnak (lásd a 10.2 táblázatot).

10.2. táblázat. Elsődleges olajfinomítás termékei.

A fűtőolaj részesedése az olaj tömegének mintegy felét teszi ki. Ezért hőkezelésnek is alávetik. A bomlás elkerülése érdekében a fűtőolajat csökkentett nyomáson desztillálják. Ebben az esetben több frakciót kapunk: folyékony szénhidrogéneket, amelyeket úgy használnak fel kenőolajok ; folyékony és szilárd szénhidrogének keveréke - vazelin kenőcsök készítéséhez használják; szilárd szénhidrogének keveréke - paraffin , cipőkrém, gyertya, gyufa és ceruza gyártására, valamint fa impregnálására megy; nem illékony maradék kátrány út-, építő- és tetőfedő bitumen előállítására használják.

Újrafeldolgozás olaj magába foglalja kémiai reakciók amelyek megváltoztatják az összetételt és kémiai szerkezete szénhidrogének. A változatossága

ty - termikus krakkolás, katalitikus krakkolás, katalitikus reformálás.

Termikus repedésáltalában fűtőolajnak és más nehézolaj-frakcióknak vannak kitéve. 450-550°C hőmérsékleten és 2-7 MPa nyomáson a szabadgyök-mechanizmus a szénhidrogénmolekulákat kisebb szénatomszámú fragmentumokra hasítja, és telített és telítetlen vegyületek keletkeznek:

C 16 N 34 ¾® C 8 N 18 + C 8 N 16

C 8 H 18 ¾® C 4 H 10 + C 4 H 8

Ily módon autóbenzint nyernek.

katalitikus krakkolás katalizátorok (általában alumínium-szilikátok) jelenlétében végezzük légköri nyomásés hőmérséklete 550-600°C. Ugyanakkor a repülőgépbenzint kerozinból és az olaj gázolaj-frakcióiból nyerik.

A szénhidrogének felhasadása alumínium-szilikátok jelenlétében az ionos mechanizmus szerint megy végbe, és izomerizációval, azaz izomerizációval jár együtt. telített és telítetlen szénhidrogének keverékének kialakulása elágazó szénvázzal, például:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

macska., t||

C16H34¾¾® CH3-C-C-CH3 + CH3-C \u003d C-CH-CH3

katalitikus reformálás 470-540 °C hőmérsékleten és 1-5 MPa nyomáson Al 2 O 3 bázison leválasztott platina vagy platina-rénium katalizátorok alkalmazásával végezzük. Ilyen körülmények között a paraffinok átalakulása ill

kőolaj cikloparaffinokból aromás szénhidrogénekké

macska., t, p

¾¾¾¾® + 3H 2

macska., t, p

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

A katalitikus eljárások jobb minőségű benzin előállítását teszik lehetővé a benne lévő elágazó és aromás szénhidrogének magas tartalma miatt. A benzin minőségét az jellemzi oktánszám. Minél jobban összenyomják az üzemanyag és a levegő keverékét a dugattyúk, annál nagyobb a motor teljesítménye. A tömörítést azonban csak egy bizonyos határig lehet végrehajtani, amely felett detonáció (robbanás) következik be.

gázkeverék, ami túlmelegedést és a motor idő előtti kopását okozza. Normál paraffinoknál a legalacsonyabb robbanásállóság. A lánc hosszának csökkenésével, az elágazás növekedésével és a duplái számának növekedésével

ny kapcsolatokat, akkor növekszik; különösen magas az aromás szénhidráttartalma.

szülés előtt. A különböző minőségű benzinek detonációval szembeni ellenállásának értékeléséhez összehasonlítják őket egy keverék hasonló mutatóival izooktán És n-heptán az összetevők eltérő arányával; az oktánszám megegyezik az izooktán százalékos arányával ebben a keverékben. Minél nagyobb, annál jobb a benzin minősége. Az oktánszám speciális kopogásgátló szerek hozzáadásával is növelhető, pl. tetraetil ólom Pb(C 2 H 5) 4 azonban az ilyen benzin és égéstermékei mérgezőek.

Attól eltekintve folyékony üzemanyag katalitikus folyamatok során alacsonyabb gáz halmazállapotú szénhidrogéneket nyernek, amelyeket aztán szerves szintézis alapanyagául használnak fel.

Egy másik fontos természetes szénhidrogénforrás, melynek jelentősége folyamatosan növekszik - földgáz. Akár 98 térfogatszázalék metánt, 2-3 térfogatszázalékot tartalmaz. legközelebbi homológjai, valamint hidrogén-szulfid, nitrogén, szén-dioxid, nemesgázok és víz szennyeződései. Az olajtermelés során felszabaduló gázok ( elhaladó ), kevesebb metánt, de több homológját tartalmazzák.

Tüzelőanyagként földgázt használnak. Ezenkívül az egyes telített szénhidrogéneket desztillációval izolálják, valamint szintézis gáz főként CO-ból és hidrogénből áll; különféle szerves szintézisek alapanyagául szolgálnak.

Nagy mennyiségben bányászták szén - inhomogén szilárd anyag, fekete vagy szürke-fekete színű. Különféle makromolekuláris vegyületek összetett keveréke.

A szenet szilárd tüzelőanyagként használják, és ennek is alá vannak vetve kokszolás – száraz desztilláció levegő hozzáférés nélkül 1000-1200°C-on. A folyamat eredményeként kialakulnak: koksz , amely egy finom eloszlású grafit, és a kohászatban redukálószerként használják; kőszénkátrány , amelyet desztillálnak és aromás szénhidrogéneket (benzol, toluol, xilol, fenol stb.) nyernek, és hangmagasság , megy a tetőfedő tetőfedés előkészítésére; ammóniás víz És kokszolókemence gáz körülbelül 60% hidrogént és 25% metánt tartalmaz.

Így a természetes szénhidrogénforrások biztosítják

a vegyipar változatos és viszonylag olcsó szerves szintézis alapanyagokkal, amelyek lehetővé teszik számos, a természetben nem található, de az ember számára szükséges szerves vegyület előállítását.

A természetes nyersanyagok fő szerves és petrolkémiai szintézishez való felhasználásának általános sémája a következőképpen ábrázolható.

Arénák Syngas Acetilén Alkének Alkánok

Alapvető szerves és petrolkémiai szintézis

Ellenőrző feladatok.

1222. Mi a különbség az elsődleges olajfinomítás és a másodlagos finomítás között?

1223. Milyen vegyületek határozzák meg a benzin kiváló minőségét?

1224. Javasoljon olyan módszert, amely olajból kiindulva lehetővé teszi etil-alkohol előállítását.

Cél.Általános ismeretek a szerves vegyületek természetes forrásairól és feldolgozásukról; bemutatni a petrolkémia és a kokszkémia fejlődésének sikereit és kilátásait, szerepüket az ország műszaki fejlődésében; a gazdaságföldrajzból származó ismeretek elmélyítése a gáziparról, modern irányok gázfeldolgozás, nyersanyag- és energiaproblémák; önállóság kialakítása a tankönyvvel, referencia- és ismeretterjesztő irodalommal való munka során.

TERV

természetes források szénhidrogének. Földgáz. Kapcsolódó kőolajgázok.
Olaj és olajtermékek, alkalmazásuk.
Termikus és katalitikus krakkolás.
A kokszgyártás és a folyékony tüzelőanyag megszerzésének problémája.
Az OJSC Rosneft-KNOS fejlődésének történetéből.
Az üzem termelési kapacitása. Gyártott termékek.
Kommunikáció a kémiai laboratóriummal.
Biztonság környezet a gyárban.
Növénytervek a jövőre nézve.

Természetes szénhidrogénforrások.
Földgáz. Kapcsolódó kőolajgázok

A Nagy előtt Honvédő Háború ipari tartalékok földgáz ismertek a Kárpátokban, a Kaukázusban, a Volga-vidéken és Északon (Komi ASSR). A földgázkészletek vizsgálata csak az olajkutatáshoz kapcsolódott. Az ipari földgázkészletek 1940-ben 15 milliárd m 3 -t tettek ki. Ezután gázmezőket fedeztek fel az Észak-Kaukázusban, a Kaukázuson túl, Ukrajnában, a Volga-vidéken, Közép-Ázsia, Nyugat-Szibéria és Távol-Kelet. Tovább
1976. január 1-jén a feltárt földgázkészletek 25,8 billió m 3 -t tettek ki, ebből 4,2 billió m 3 (16,3%) a Szovjetunió európai részében, 21,6 billió m 3 (83,7%), beleértve
18,2 billió m 3 (70,5%) - Szibériában és a Távol-Keleten, 3,4 billió m 3 (13,2%) - Közép-Ázsiában és Kazahsztánban. 1980. január 1-jén a földgáz potenciális készlete 80-85 billió m 3, a feltárt - 34,3 billió m 3 -t tett ki. Sőt, a készletek elsősorban az ország keleti felében lelőhelyek feltárása miatt nőttek - ott a feltárt készletek kb.
30,1 billió m 3, ami az összunió 87,8%-a volt.
Ma Oroszország rendelkezik a világ földgázkészletének 35%-ával, ami több mint 48 billió m 3 . A földgáz fő előfordulási területei Oroszországban és a FÁK-országokban (mezők):

Nyugat-szibériai olaj- és gáztartomány:
Urengojszkoje, Jamburgszkoje, Zapolyarnoje, Medvezje, Nadimszkoje, Tazovszkoje – Jamalo-nyenyec autonóm körzet;
Pokhromskoye, Igrimskoye - Berezovskaya gázhordozó régió;
Meldzsinskoye, Luginetskoye, Ust-Silginskoye - Vasyugan gázhordozó régió.
Volga-Ural olaj- és gáztartomány:
a legjelentősebb a Vuktilszkoje, a Timan-Pechora olaj- és gázrégióban.
Közép-Ázsia és Kazahsztán:
Közép-Ázsiában a legjelentősebb Gazli, a Ferghana-völgyben;
Kyzylkum, Bairam-Ali, Darvaza, Achak, Shatlyk.
Észak-Kaukázusés Transkaukázia:
Karadag, Duvanny - Azerbajdzsán;
Dagestan Lights - Dagestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelagiadinskoye - Sztavropol terület;
Leningradskoye, Maykopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Krasznodar Terület.

Ukrajnában, Szahalinban és a Távol-Keleten is ismertek földgázlelőhelyek.
A földgázkészletek tekintetében kiemelkedik Nyugat-Szibéria (Urengojszkoje, Jamburgszkoje, Zapolyarnoje, Medvezje). Az ipari készletek itt elérik a 14 billió m 3 -t. különösen fontosságát most Jamal gázkondenzátum mezőket szereznek be (Bovanenkovszkoje, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye stb.). Ezek alapján valósul meg a Yamal-Europe projekt.
A földgáztermelés erősen koncentrált, és a legnagyobb és legjövedelmezőbb lelőhelyekkel rendelkező területekre összpontosul. Csak öt lelőhely - Urengojszkoje, Jamburgszkoje, Zapolyarnoje, Medvezje és Orenburgszkoje - tartalmazza Oroszország összes ipari készletének 1/2-ét. A Medvezhye készleteit 1,5 billió m 3 -re, az Urengoyét pedig 5 billió m 3 -re becsülik.
A következő jellemző a földgáztermelő helyek dinamikus elhelyezkedése, ami a feltárt erőforrások határainak gyors bővülésével, valamint a fejlesztésbe való bekapcsolódásuk viszonylagos egyszerűségével és olcsóságával magyarázható. Rövid időn belül a Volga-vidékről Ukrajnába, az Észak-Kaukázusba kerültek a földgázkitermelés főbb központjai. További területi eltolódásokat okozott a nyugat-szibériai, közép-ázsiai, uráli és északi lelőhelyek kialakulása.

A Szovjetunió összeomlása után Oroszországban csökkent a földgáztermelés volumene. A csökkenés főként az északi gazdasági régióban (8 milliárd m 3 1990-ben és 4 milliárd m 3 1994-ben), az Urálban (43 milliárd m 3 és 35 milliárd m 3
555 milliárd m 3) és az Észak-Kaukázusban (6 és 4 milliárd m 3 ). A földgáztermelés változatlan maradt a Volga-vidéken (6 milliárd köbméter) és a távol-keleti gazdasági régiókban.
1994 végén a termelési szint emelkedő tendenciát mutatott.
A köztársaságokból volt Szovjetunió Orosz Föderáció adja a legtöbb gázt, a második helyen Türkmenisztán (több mint 1/10), mögötte Üzbegisztán és Ukrajna áll.
Különösen fontos a földgáz kitermelése a Világóceán talapzatán. 1987-ben a tengeri mezők 12,2 milliárd m 3 -t termeltek, ami az országban megtermelt gáz mintegy 2%-a. A kapcsolódó gáztermelés ugyanebben az évben 41,9 milliárd köbmétert tett ki. Sok területen a gáznemű tüzelőanyag egyik tartaléka a szén és a pala elgázosítása. A szén földalatti gázosítását a Donbassban (Lysichansk), Kuzbassban (Kiselevsk) és a Moszkvai-medencében (Tula) végzik.
A földgáz fontos exporttermék volt és marad az orosz külkereskedelemben.
A főbb földgázfeldolgozó központok az Urálban (Orenburg, Shkapovo, Almetyevsk), Nyugat-Szibériában (Nizsnyevartovszk, Szurgut), a Volga-vidéken (Saratov), ​​az Észak-Kaukázusban (Groznij) és más gáz- hordozó tartományok. Meg lehet jegyezni, hogy a gázfeldolgozó üzemek hajlamosak nyersanyagforrásokra - lerakódásokra és nagy gázvezetékekre.
A földgáz legfontosabb felhasználása tüzelőanyag. Utóbbi időben az ország tüzelőanyag-mérlegében a földgáz részarányának növekedése tendenciát mutat.

A legértékesebb, magas metántartalmú földgáz a Sztavropol (97,8% CH 4), Szaratov (93,4%), Urengoj (95,16%).
Bolygónk földgázkészletei igen nagyok (kb. 1015 m 3). Oroszországban több mint 200 lelőhely ismert, Nyugat-Szibériában, a Volga-Urál medencéjében, az Észak-Kaukázusban találhatók. A földgázkészletek tekintetében Oroszország az első helyen áll a világon.
A földgáz a legértékesebb tüzelőanyag. A gáz elégetésekor sok hő szabadul fel, így energiahatékony és olcsó tüzelőanyagként szolgál a kazánházakban, nagyolvasztókban, kandallóval és üvegolvasztó kemencékben. A földgáz termelésben történő felhasználása lehetővé teszi a munkatermelékenység jelentős növelését.
A földgáz a vegyipar nyersanyagforrása: acetilén, etilén, hidrogén, korom, különféle műanyagok gyártása, ecetsav, színezékek, gyógyszerek és egyéb termékek.

Kapcsolódó kőolajgáz- ez egy olyan gáz, amely az olajjal együtt létezik, olajban oldódik és felette helyezkedik el, "gázsapkát" képezve, nyomás alatt. A kútból való kilépésnél a nyomás leesik, és a kapcsolódó gáz elválik az olajtól. Ezt a gázt a múltban nem használták, hanem egyszerűen elégették. Jelenleg befogják és üzemanyagként és értékes vegyi alapanyagként használják. A kapcsolódó gázok felhasználási lehetőségei még szélesebbek, mint a földgázé. összetételük gazdagabb. A kapcsolódó gázok kevesebb metánt tartalmaznak, mint a földgáz, de lényegesen több metánhomológot tartalmaznak. A kapcsolódó gáz ésszerűbb felhasználása érdekében szűkebb összetételű keverékekre osztják. Az elválasztás után gázbenzint, propánt és butánt, száraz gázt kapunk. Az egyes szénhidrogéneket is kivonják - etánt, propánt, butánt és másokat. Dehidrogénezésükkel telítetlen szénhidrogéneket kapnak - etilént, propilént, butilént stb.

Olaj és olajtermékek, alkalmazásuk

Az olaj szúrós szagú olajos folyadék. Sok helyen megtalálható a földgömb, porózus kőzetek impregnálása különböző mélységekben.
A legtöbb tudós szerint az olaj az egykor a Földön lakott növények és állatok geokémiailag megváltozott maradványai. Az olaj szerves eredetének ezt az elméletét alátámasztja az a tény, hogy az olaj tartalmaz néhány nitrogéntartalmú anyagot - a növényi szövetekben jelenlévő anyagok bomlástermékeit. Vannak elméletek az olaj szervetlen eredetéről is: a földgömb rétegeiben a víz forró fémkarbidokra (fémek szénnel alkotott vegyületeire) történő fellépése következtében keletkezik, majd a keletkező szénhidrogének változása a hatás hatására. magas hőmérséklet, nagy nyomás, fémek, levegő, hidrogén stb.
Amikor olajat nyernek ki olajtartalmú rétegekből, amelyek néha több kilométeres mélységben fekszenek a földkéregben, az olaj vagy a rajta lévő gázok nyomása alatt kerül a felszínre, vagy szivattyúkkal szivattyúzzák ki.

Az olajipar ma egy nagy nemzetgazdasági komplexum, amely saját törvényei szerint él és fejlődik. Mit jelent ma az olaj az ország nemzetgazdasága számára? Az olaj a petrolkémia alapanyaga szintetikus gumi, alkoholok, polietilén, polipropilén, különféle műanyagok és ezekből készült késztermékek széles skálája, műszövetek gyártása során; motorüzemanyagok (benzin, kerozin, dízel és repülőgép-üzemanyagok), olajok és kenőanyagok, valamint kazán- és kemence tüzelőanyag (fűtőolaj) előállításának forrása, építőanyagok(bitumen, kátrány, aszfalt); nyersanyag számos fehérjekészítmény előállításához, amelyeket állati takarmányok adalékanyagaként használnak a növekedés serkentésére.
Az olaj nemzeti vagyonunk, az ország hatalmának forrása, gazdaságának alapja. Az oroszországi olajkomplexum 148 ezer olajkutat, 48,3 ezer km fő olajvezetéket, 28 olajfinomítót foglal magában, amelyek összkapacitása meghaladja az évi 300 millió tonna olajat, valamint számos egyéb termelő létesítményt.
Körülbelül 900 000 alkalmazottat foglalkoztatnak az olajipar és szolgáltató iparágai vállalkozásai, ebből mintegy 20 000 fő a tudomány és a tudományos szolgáltatások területén.
Mögött az elmúlt évtizedek radikális változások mentek végbe az üzemanyagipar szerkezetében a szénipar részarányának csökkenésével, valamint az olaj- és gázkitermelés, valamint a feldolgozóipar növekedésével. Ha 1940-ben a teljes ásványi tüzelőanyag-termelés 20,5%-át tették ki, akkor 1984-ben - 75,3%-át. Most a földgáz és a külszíni szén kerül előtérbe. Az olaj energetikai célú felhasználása csökkenni fog, ellenkezőleg, vegyi alapanyagként való felhasználása bővül. Jelenleg az üzemanyag- és energiamérleg szerkezetében az olaj és a gáz 74%-ot tesz ki, míg az olajé csökken, míg a gázé nő, és megközelítőleg 41%. A szén részesedése 20%, a maradék 6% a villamos energia.
Az olajfinomítást először a Dubinin testvérek kezdték meg a Kaukázusban. Az elsődleges olajfinomítás a desztillációból áll. A lepárlást a finomítókban a kőolajgázok leválasztása után végzik.

Az olajból számos nagy gyakorlati jelentőségű terméket izolálnak. Először az oldott gáz halmazállapotú szénhidrogéneket (főleg a metánt) távolítják el belőle. Az illékony szénhidrogének desztillációja után az olajat felmelegítik. Az első, amely gőzállapotba megy át, és a szénhidrogéneket desztillálják le a sz egy nagy szám szénatomok egy viszonylag alacsony forráspontú molekulában. Ahogy a keverék hőmérséklete emelkedik, a magasabb forráspontú szénhidrogének desztillálódnak. Ily módon az egyes olajkeverékek (frakciók) összegyűjthetők. Leggyakrabban ezzel a desztillációval négy illékony frakciót kapunk, amelyeket ezután további elválasztásnak vetünk alá.
A fő olajfrakciók a következők.
Benzines frakció 40 és 200 °C között gyűjtött, C 5 H 12 - C 11 H 24 szénhidrogéneket tartalmaz. Az izolált frakció további desztillációja után benzin (t kip = 40–70 °C), benzin
(t kip \u003d 70–120 ° С) - légi közlekedés, autó stb.
Nafta frakció 150 és 250 °C közötti hőmérsékleten gyűjtött, C 8 H 18 és C 14 H 30 közötti szénhidrogéneket tartalmaz. A benzint traktorok üzemanyagaként használják. Nagy mennyiségű benzint dolgoznak fel benzinné.
Kerozin frakció magában foglalja a C 12 H 26 és C 18 H 38 közötti szénhidrogéneket, amelyek forráspontja 180 és 300 °C között van. A finomítás után a kerozint traktorok, sugárhajtású repülőgépek és rakéták üzemanyagaként használják.
Gázolaj frakció (t bála > 275 °C), más néven gázolaj.
Maradék az olaj lepárlása után - gázolaj- nagyszámú (akár több tíz) szénatomot tartalmazó szénhidrogéneket tartalmaz a molekulában. A fűtőolajat csökkentett nyomású desztillációval is frakcionálják a bomlás elkerülése érdekében. Ennek eredményeként kap napolajok (gázolaj), kenőolajok(autótraktor, légi közlekedés, ipari stb.), vazelin(a fémtermékek korrózióvédelme érdekében a műszaki vazelin, a tisztított vazelin pedig a fémtermékek kenésére szolgál. kozmetikumokés az orvostudományban). Egyes olajfajtákból paraffin(gyufa, gyertya stb. gyártásához). A fűtőolaj illékony komponenseinek desztillációja után visszamarad kátrány. Széles körben használják az útépítésben. A fűtőolajat a kenőolajokká történő feldolgozás mellett folyékony tüzelőanyagként is használják a kazántelepeken. Az olaj lepárlása során nyert benzin nem elegendő minden igény kielégítésére. A legjobb esetben a benzin legfeljebb 20%-a nyerhető olajból, a többi magas forráspontú termék. Ebben a tekintetben a kémia azzal a feladattal szembesült, hogy megtalálja a módját a benzin nagy mennyiségben történő előállításának. Egy kényelmes módot találtak az A. M. Butlerov által a szerves vegyületek szerkezetére vonatkozó elmélet segítségével. A magas forráspontú olajdesztillációs termékek motorüzemanyagként nem használhatók. Magas forráspontjuk annak a ténynek köszönhető, hogy az ilyen szénhidrogének molekulái túl hosszú láncúak. Ha a nagy molekulákat, amelyek legfeljebb 18 szénatomot tartalmaznak, lebontják, alacsony forráspontú termékek, például benzin keletkezik. Ezt az utat követte V. G. Shukhov orosz mérnök, aki 1891-ben kifejlesztett egy módszert az összetett szénhidrogének hasítására, amelyet később krakkolásnak (ami hasítást jelent).

A krakkolás alapvető fejlesztése a katalitikus krakkolási eljárás gyakorlati bevezetése volt. Ezt a folyamatot először 1918-ban hajtotta végre N. D. Zelinsky. A katalitikus krakkolás lehetővé tette a repülőgépbenzin nagy mennyiségben történő előállítását. A katalitikus krakkolóegységekben 450 °C hőmérsékleten katalizátorok hatására hosszú szénláncok hasadnak fel.

Termikus és katalitikus krakkolás

Az olajfrakciók feldolgozásának fő módja a különböző típusú krakkolás. Első alkalommal (1871–1878) A.A. Letniy, a Szentpétervári Technológiai Intézet munkatársa végzett laboratóriumi és félipari méretekben olajkrakkolást. A krakkolóüzemre vonatkozó első szabadalmat Shukhov nyújtotta be 1891-ben. A krakkolás az 1920-as évek óta terjedt el az iparban.
A repedés a szénhidrogének és az olaj egyéb összetevőinek hőbomlása. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a repedési sebesség, és annál nagyobb a gázok és aromás anyagok hozama.
Az olajfrakciók krakkolása során a folyékony termékek mellett kiemelkedő jelentőségű nyersanyag is keletkezik - telítetlen szénhidrogéneket (olefineket) tartalmazó gázok.
A repedésnek a következő fő típusai vannak:
folyékony fázis (20–60 atm, 430–550 °C), telítetlen és telített benzint ad, a benzin hozama kb. 50%, a gázok 10%;
headspace(normál vagy csökkentett nyomású, 600 °C), telítetlen aromás benzint ad, a hozam kisebb, mint a folyadékfázisú krakkolásnál, nagy mennyiségű gáz képződik;
pirolízis olaj (normál vagy csökkentett nyomású, 650–700 °C), aromás szénhidrogének (pirobenzol) keverékét adja, körülbelül 15%-os hozam, a nyersanyag több mint fele gázokká alakul;
destruktív hidrogénezés (hidrogénnyomás 200-250 atm, 300-400 °C katalizátorok jelenlétében - vas, nikkel, volfrám stb.), marginális benzint ad, akár 90% -os hozammal;
katalitikus krakkolás (300-500 °C katalizátorok jelenlétében - AlCl 3, alumínium-szilikátok, MoS 3, Cr 2 O 3 stb.), gáznemű termékeket és kiváló minőségű benzint ad, túlsúlyban az aromás és telített izoszerkezetű szénhidrogénekkel.
A technikában az ún katalitikus reformálás– alacsony minőségű benzinek átalakítása magas minőségű, magas oktánszámú benzinekké vagy aromás szénhidrogénekké.
A krakkolás során a fő reakciók a szénhidrogén láncok felhasadása, az izomerizáció és a ciklizáció. A szabad szénhidrogén gyökök óriási szerepet játszanak ezekben a folyamatokban.

Kokszgyártás
valamint a folyékony tüzelőanyag beszerzésének problémája

Készletek kemény szén a természetben messze meghaladják az olajtartalékokat. Ezért szén a legfontosabb faj nyersanyagok a vegyipar számára.
Jelenleg az ipar a szénfeldolgozás többféle módját alkalmazza: száraz desztillációt (kokszolás, félkokszolás), hidrogénezést, tökéletlen égést és kalcium-karbid előállítást.

A szén száraz desztillációját koksz előállítására használják a kohászatban vagy a háztartási gázban. A szén kokszolásánál koksz, kőszénkátrány, kátrányvíz és kokszológázok keletkeznek.
Kőszénkátrány sokféle aromás és egyéb szerves vegyületet tartalmaz. Normál nyomáson végzett desztillációval több frakcióra osztják. A kőszénkátrányból aromás szénhidrogéneket, fenolokat stb.
kokszoló gázok főként metánt, etilént, hidrogént és szén-monoxidot (II) tartalmaznak. Néhányat elégetnek, néhányat újrahasznosítanak.
A szén hidrogénezését 400-600 °C-on, legfeljebb 250 atm hidrogénnyomás mellett katalizátor, vas-oxidok jelenlétében végzik. Ez szénhidrogének folyékony keverékét eredményezi, amelyet általában nikkelen vagy más katalizátoron hidrogéneznek. Az alacsony minőségű barnaszenek hidrogénezhetők.

A kalcium-karbid CaC 2 szénből (koksz, antracit) és mészből nyerhető. Később acetilénné alakítják, amelyet minden ország vegyiparában egyre nagyobb mértékben használnak fel.

Az OJSC Rosneft-KNOS fejlődésének történetéből

Az üzem fejlődésének története szorosan összefügg a kubai olaj- és gáziparral.
Hazánkban az olajtermelés kezdete távoli múlt. Még a X. században. Azerbajdzsán különféle országokkal kereskedett olajjal. A Kubanban az ipari olajfejlesztés 1864-ben kezdődött a Maykop régióban. A kubai régió vezetője, Karmalin tábornok kérésére D. I. Mengyelejev 1880-ban véleményt adott a Kuban olajtartalmáról: Ilszkaja.
Az első ötéves tervek éveiben nagyszabású kutatási munkák folytak, és megkezdődött a kereskedelmi olajkitermelés. A kapcsolódó kőolajgázt részben háztartási tüzelőanyagként használták fel a munkástelepeken, és ennek az értékes terméknek a nagy részét fáklyázták. Annak érdekében, hogy véget vessen a természeti erőforrások pazarlásának, a Szovjetunió Olajipari Minisztériuma 1952-ben úgy döntött, hogy egy gáz- és benzinüzemet épít Afipsky faluban.
1963-ban aláírták az Afipsky gáz- és benzinüzem első szakaszának üzembe helyezéséről szóló törvényt.
1964 elején megkezdődött a gázkondenzátumok feldolgozása Krasznodar terület A-66-os benzin és gázolaj gyártásával. A nyersanyag Kanevszkij, Berezanszkij, Leningrádszkij, Maikopszkij és más nagy mezőkből származó gáz volt. A termelést javítva az üzem munkatársai elsajátították a B-70-es repülőgépbenzin és az A-72-es benzin gyártását.
1970 augusztusában üzembe helyezték a gázkondenzátum aromás (benzol, toluol, xilol) előállítására szolgáló két új technológiai egységet: egy szekunder desztilláló és egy katalitikus reformáló egység. Ezzel párhuzamosan biológiai kezelésű kezelő létesítmények is épültek Szennyvízés az üzem árubázisa.
1975-ben üzembe helyezték a xilolokat gyártó üzemet, 1978-ban pedig egy import gyártású toluol-demetilező üzemet. Az üzem a Minnefteprom egyik vezetőjévé vált a vegyipari aromás szénhidrogének előállításában.
A vállalkozás irányítási struktúrájának és a termelési egységek szervezetének javítása érdekében 1980 januárjában megalakult a Krasnodarnefteorgsintez termelési egyesület. Az egyesület három üzemet foglalt magában: a krasznodari telephelyet (1922 augusztusa óta működik), a Tuapse olajfinomítót (1929 óta működik) és az Afipsky olajfinomítót (1963 decembere óta működik).
1993 decemberében a vállalkozást átszervezték, és 1994 májusában a Krasnodarnefteorgsintez OJSC-t átnevezték Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC-re.

A cikk a Met S LLC támogatásával készült. Ha meg kell szabadulnia egy öntöttvas fürdőkádtól, mosogatótól vagy más fémszeméttől, akkor a legjobb megoldás az lenne, ha felveszi a kapcsolatot a Met C céggel. A "www.Metalloloms.Ru" weboldalon, anélkül, hogy elhagyná a monitor képernyőjét, kedvező áron megrendelheti a fémhulladék szétszerelését és elszállítását. A Met S cég kizárólag magasan képzett, hosszú munkatapasztalattal rendelkező szakembereket alkalmaz.

Vége lenni

Az óra céljai:

Kiképzés:

• Fejleszteni kognitív tevékenység hallgatók.
• Megismertetni a hallgatókkal a természetes szénhidrogénforrásokat: olajat, földgázt, szént, ezek összetételét és feldolgozási módjait.
• Tanulmányozni ezen erőforrások főbb lelőhelyeit globális szinten és Oroszországban.
• Mutassa be nemzetgazdasági jelentőségüket.
• Vegye figyelembe a környezetvédelmi kérdéseket.

Nevelési:

• A téma tanulmányozása iránti érdeklődés felkeltése, a beszédkultúra nevelése a kémiaórákon.

Fejlesztés:

• Fejleszti a figyelmet, a megfigyelést, a meghallgatás és a következtetések levonásának képességét.

Pedagógiai módszerek és technikák:

• Érzékelő megközelítés.
• Gnosztikus megközelítés.
• kibernetikus megközelítés.

Felszerelés: Interaktív tábla, multimédia, MarSTU elektronikus tankönyvei, Internet, "Olaj és feldolgozásának fő termékei", "Szén és feldolgozásának legfontosabb termékei" gyűjtemények.

Az órák alatt

I. Szervezési mozzanat.

Bemutatom ennek a leckének a célját és céljait.

II. Fő rész.

A szénhidrogének legfontosabb természetes forrásai: olaj, szén, természetes és kapcsolódó kőolajgázok.

Az olaj „fekete arany” (Bemutatom a tanulókat az olaj eredetével, főbb készleteivel, előállításával, az olaj összetételével, fizikai tulajdonságaival, finomított termékekkel).

A rektifikálás során az olajat a következő frakciókra osztják:

A gyűjteményből frakciómintákat mutatok be (a bemutatót magyarázat kíséri).

• Frakcionáló gázok- kis molekulatömegű szénhidrogének, főleg propán és bután keveréke, amelynek forráspontja 40 °C-ig terjed,
• Benzinfrakció (benzin)- HC-összetétel C 5 H 12 - C 11 H 24 (forráspont t 40-200 ° C, ennek a frakciónak a finomabb elválasztásával, gázolaj(petroléter, 40-70 °C) és benzin(70 - 120°С),
• Nafta frakció- HC összetétele C8H18-tól C14H30-ig (fp t 150-250 °C),
• Kerozin frakció- HC összetétele C12H26-tól C18H38-ig (fp t 180-300 °C),
• Gázolaj- HC összetétele C13H28-tól C19H36-ig (fp t 200-350 °C)

Olajfinomítási maradványok - gázolaj- 18-50 szénatomszámú szénhidrogéneket tartalmaz. Fűtőolajból csökkentett nyomáson desztillálják napolaj(S 18 H 28 - S 25 H 52), kenőolajok(S 28 H 58 - S 38 H 78), vazelinÉs paraffin– szilárd szénhidrogének olvadó keverékei. A fűtőolaj desztillációjának szilárd maradéka - kátrányés feldolgozásából származó termékek - bitumenÉs aszfaltútburkolatok gyártására használják.

Az olaj-rektifikáció eredményeként kapott termékeket kémiai feldolgozásnak vetik alá. Az egyik az reccsenés.

A krakkolás a kőolajtermékek hőbomlása, aminek következtében a molekulában kisebb szénatomszámú szénhidrogének képződnek. (én a MarSTU elektronikus tankönyvet használom, ami a repedés típusairól szól).

A tanulók összehasonlítják a termikus és a katalitikus krakkolást. (16. diaszám)

Termikus repedés.

A szénhidrogénmolekulák hasadása több ütemben megy végbe magas hőmérsékletű(470-5500 C). A folyamat lassan megy végbe, el nem ágazó szénláncú szénhidrogének keletkeznek. A termikus krakkolás eredményeként kapott benzinben a telített szénhidrogénekkel együtt sok telítetlen szénhidrogén is található. Ezért ennek a benzinnek nagyobb az ütésállósága, mint az egyenes kifutású benzinnek. A termikus krakkolóbenzin sok telítetlen szénhidrogént tartalmaz, amelyek könnyen oxidálódnak és polimerizálódnak. Ezért ez a benzin kevésbé stabil a tárolás során. Ha ég, a motor különböző részei eltömődhetnek.

katalitikus krakkolás.

A szénhidrogén molekulák hasadása katalizátorok jelenlétében és alacsonyabb hőmérsékleten (450-5000 C) megy végbe. A benzinen van a hangsúly. Többet és biztosat próbál elérni legjobb minőség. A katalitikus krakkolás pontosan az olajosok hosszú távú, makacs küzdelmének eredményeként jelent meg a benzin minőségének javításáért. A termikus krakkoláshoz képest a folyamat sokkal gyorsabban megy végbe, ilyenkor nemcsak a szénhidrogénmolekulák hasadása következik be, hanem azok izomerizációja is, pl. elágazó szénláncú szénhidrogének keletkeznek. A termikusan krakkolt benzinhez képest a katalitikusan krakkolt benzinnek még nagyobb az ütésállósága.

Szén. (Bemutatom a tanulókat a szén eredetével, a fő készletekkel, a bányászattal, a fizikai tulajdonságokkal, a feldolgozott termékekkel).

Eredet: (Én a MarGTU elektronikus tankönyvet használom, ahol a szén eredetéről beszélnek).

Főbb készletek: (18. diaszám) A térképen megmutatom a diákoknak a termelés szempontjából Oroszország legnagyobb szénlelőhelyeit - ezek a Tunguska, Kuznetsk és Pechora medencék.

Bányászati:(Én a MarGTU elektronikus tankönyvet használom, ahol a szénbányászatról beszélnek).

• kokszolókemence gáz- amely tartalmaz H 2, CH 4, CO, CO 2, NH 3, N 2 szennyeződéseket és egyéb gázokat,
• Kőszénkátrány- több száz különböző szerves anyagot tartalmaz, köztük benzolt és homológjait, fenolt és aromás alkoholokat, naftalint és különféle heterociklusos vegyületeket,
• Nadsmolnaya, vagy ammóniás víz- oldott ammóniát, valamint fenolt, hidrogén-szulfidot és egyéb anyagokat tartalmaz,
• Koksz– szilárd kokszolási maradék, szinte tiszta szén.

Természetes és kőolajhoz kapcsolódó gázok. (Bemutatom a tanulókat a főbb tartalékokkal, termeléssel, összetétellel, feldolgozott termékekkel).

III. Általánosítás.

Az óra általánosító részében a Turning Point program segítségével tesztet készítettem. A diákok távirányítóval voltak felfegyverkezve. Amikor egy kérdés megjelenik a képernyőn, a megfelelő gomb megnyomásával kiválasztják a helyes választ.

1. A földgáz fő összetevői:

• Etán;
• propán;
• Metán;
• Bután.

2. Melyik olajdesztillációs frakció tartalmaz 4-9 szénatomot egy molekulában?

• Nafta;
• gázolaj;
• Benzin;
• Kerozin.

3. Mit jelent a nehézolaj-krakkolás?

• Metán beszerzése;
• Nagy robbanásállóságú benzinfrakciók előállítása;
• Szintézisgáz kinyerése;
• Hidrogén kinyerése.

4. Melyik eljárás nem vonatkozik az olajfinomításra?

• kokszolás;
• Frakcionált desztilláció;
• katalitikus krakkolás;
• Termikus repedés.

5. Az alábbi események közül melyik a legveszélyesebb a vízi ökoszisztémákra?

• az olajvezeték tömítettségének megsértése;
• Olajszennyezés egy tartályhajó balesete következtében;
• Technológia megsértése a szárazföldi mély olajtermelés során;
• Szén szállítása tengeren.

6. A metánból, amely földgázt képez, nyerje ki:

• szintézis gáz;
• etilén;
• Acetilén;
• Butadién.

7. Milyen jellemzők különböztetik meg a katalitikusan krakkolt benzint az egyenes lefúvású benzintől?

• alkének jelenléte;
• Alkinok jelenléte;
• Elágazó szénláncú szénhidrogének jelenléte;
• Magas robbanásállóság.

A teszt eredménye azonnal látható a képernyőn.

Házi feladat: 10. §, 1–8. gyakorlat

Irodalom:

1. L.Yu.Alikberova "Szórakoztató kémia" - M.: "AST-Press", 1999.
2. O.S.Gabrielyan, I.G.Ostroumov „Egy kémiatanár 10. osztályos íróasztala” - M .: „Blik és K”, 2001.
3. O.S.Gabrielyan, F.N.Maskaev, S.Yu.Ponomarev, V.I.Terenin "Kémia 10. osztály".

1. Természetes szénhidrogénforrások: gáz, olaj, szén. Feldolgozásuk és gyakorlati alkalmazásuk.

A szénhidrogének fő természetes forrásai az olaj, a természetes és kapcsolódó kőolajgázok és a szén.

Természetes és kapcsolódó kőolajgázok.

A földgáz gázok keveréke, amelynek fő összetevője a metán, a többi etán, propán, bután, valamint kis mennyiségű szennyeződés - nitrogén, szén-monoxid (IV), hidrogén-szulfid és vízgőz. 90%-át üzemanyagként fogyasztják el, a fennmaradó 10%-ot a vegyipar nyersanyagaként használják fel: hidrogén, etilén, acetilén, korom, különféle műanyagok, gyógyszerek stb.

A kapcsolódó kőolajgáz is földgáz, de az olajjal együtt fordul elő - az olaj felett helyezkedik el, vagy nyomás alatt feloldódik benne. A kapcsolódó gáz 30-50% metánt tartalmaz, a többi a homológjai: etán, propán, bután és egyéb szénhidrogének. Ezenkívül ugyanazokat a szennyeződéseket tartalmazza, mint a földgázban.

A kapcsolódó gáz három frakciója:

1. Benzin; a benzinhez adják a motorindítás javítása érdekében;

2. Propán-bután keverék; háztartási tüzelőanyagként használják;

3. Száraz gáz; acilén, hidrogén, etilén és egyéb anyagok előállítására használják, amelyekből viszont gumik, műanyagok, alkoholok, szerves savak stb.

Olaj.

Az olaj sárgától vagy világosbarnától a feketéig terjedő olajos folyadék, jellegzetes szaggal. Könnyebb a víznél és gyakorlatilag nem oldódik benne. Az olaj körülbelül 150 szénhidrogén keveréke más anyagokkal keverve, ezért nincs meghatározott forráspontja.

A megtermelt olaj 90%-át termelési alapanyagként használják fel különféle fajtáküzemanyagok és kenőanyagok. Ugyanakkor az olaj értékes nyersanyag a vegyipar számára.

A föld belsejéből kivont olajat én nyersnek nevezem. A kőolajat nem használják fel, hanem feldolgozzák. A kőolajat gázokból, vízből és mechanikai szennyeződések majd frakcionált desztillációnak vetjük alá.

A desztilláció az a folyamat, amelynek során a keverékeket a forráspontjuk különbségei alapján egyedi komponensekre vagy frakciókra választják szét.

Az olaj desztillációja során a kőolajtermékek több frakcióját izolálják:

1. A gázfrakció (forr. = 40°C) normál és elágazó láncú alkánokat tartalmaz CH4 - C4H10;

2. A benzinfrakció (forráspont = 40-200 °C) C 5 H 12 - C 11 H 24 szénhidrogéneket tartalmaz; az újradesztilláció során a keverékből könnyű olajtermékek szabadulnak fel, amelyek alacsonyabb hőmérsékleti tartományban forrnak: petroléter, repülőgép- és motorbenzin;

3. Nafta frakció (nehézbenzin, forráspont = 150-250 °C), C 8 H 18 - C 14 H 30 összetételű szénhidrogéneket tartalmaz, traktorok, dízelmozdonyok, teherautók üzemanyagaként használják;

4. A petróleum frakció (forráspont = 180-300 °C) a következő összetételű szénhidrogéneket tartalmazza: C 12 H 26 - C 18 H 38; sugárhajtású repülőgépek, rakéták üzemanyagaként használják;

5. A gázolajat (forr. = 270-350°C) gázolajként használják, és nagy mennyiségben krakkítják.

A frakciók desztillációja után sötét viszkózus folyadék marad vissza - fűtőolaj. A fűtőolajból szoláris olajokat, vazelint, paraffint izolálnak. A fűtőolaj lepárlásából származó maradék kátrány, amelyet útépítési anyagok előállításához használnak fel.

Az olaj-újrahasznosítás kémiai folyamatokon alapul:

1. Cracking - a nagy szénhidrogén molekulák felosztása kisebb molekulákra. Különbséget kell tenni a termikus és a katalitikus krakkolás között, amely jelenleg gyakoribb.

2. A reformálás (aromatizálás) az alkánok és cikloalkánok átalakítása aromás vegyületekké. Ezt a folyamatot úgy hajtják végre, hogy a benzint katalizátor jelenlétében emelt nyomáson melegítik. A reformálást aromás szénhidrogének kinyerésére használják benzinfrakciókból.

3. A kőolajtermékek pirolízisét kőolajtermékek 650 - 800°C hőmérsékletre hevítésével hajtják végre, a fő reakciótermékek a telítetlen gáznemű és aromás szénhidrogének.

Az olaj nemcsak üzemanyag, hanem számos szerves anyag előállításának alapanyaga.

Szén.

A szén energiaforrás és értékes vegyi nyersanyag is. A szén összetétele főként szerves anyag, valamint víz, ásványi anyagok, amelyek égéskor hamut képeznek.

A kőszén feldolgozásának egyik fajtája a kokszolás - ez a szén 1000 ° C hőmérsékletre történő felmelegítése levegő hozzáférés nélkül. A szén kokszolása kokszolókemencében történik. A koksz szinte tiszta szénből áll. Redukálószerként használják a kohászati ​​üzemekben a nyersvas nagyolvasztó kemencés gyártásánál.

Illékony anyagok a kondenzáció során kőszénkátrány (sok különböző szerves anyagot tartalmaz, amelyek többsége aromás), ammóniás víz (amóniát, ammóniumsókat tartalmaz) és kokszolókemence gáz (amóniát, benzolt, hidrogént, metánt, szén-monoxidot (II), etilént tartalmaz , nitrogén és egyéb anyagok).