Interesant aplicare practică.

Principalele surse naturale de hidrocarburi sunt petrolul, gazele petroliere naturale și asociate și cărbunele.

Gaze petroliere naturale și asociate.

Gazul natural este un amestec de gaze, a cărui componentă principală este metanul, restul este etan, propan, butan și o cantitate mică de impurități - azot, monoxid de carbon (IV), hidrogen sulfurat și vapori de apă. 90% din acesta este consumat ca combustibil, restul de 10% este folosit ca materie primă pentru industria chimică: producția de hidrogen, etilenă, acetilenă, funingine, diverse materiale plastice, medicamente etc.

Gazul petrolier asociat este și gaz natural, dar apare împreună cu petrolul - este situat deasupra uleiului sau dizolvat în acesta sub presiune. Gazul asociat conține 30–50% metan, restul sunt omologii săi: etan, propan, butan și alte hidrocarburi. În plus, conține aceleași impurități ca și gazul natural.

Trei fracții de gaz asociat:

1. Benzina; se adaugă la benzină pentru a îmbunătăți pornirea motorului;

2. Amestecul propan-butan; folosit ca combustibil de uz casnic;

3. Gaz uscat; folosit pentru a produce acitelen, hidrogen, etilenă și alte substanțe, din care se produc la rândul lor cauciucuri, materiale plastice, alcooli, acizi organici etc.

Ulei.

Uleiul este un lichid uleios de la galben sau maro deschis până la negru, cu un miros caracteristic. Este mai ușor decât apa și practic insolubil în ea. Uleiul este un amestec de aproximativ 150 de hidrocarburi cu impuritati din alte substante, deci nu are un punct de fierbere anume.

90% din uleiul produs este folosit ca materie primă pentru producerea diferitelor tipuri de combustibil și lubrifianți. În același timp, petrolul este o materie primă valoroasă pentru industria chimică.

Eu numesc țiței extras din adâncurile pământului. Uleiul nu este folosit în formă brută; Țițeiul este purificat din gaze, apă și impurități mecanice și apoi supus distilarii fracționate.

Distilarea este procesul de separare a amestecurilor în componente individuale sau fracții, pe baza diferențelor dintre punctele lor de fierbere.

În timpul distilării uleiului, mai multe fracții de produse petroliere sunt izolate:

1. Fracția gazoasă (tbp = 40°C) conține alcani normali și ramificati CH4 – C4H10;

2. Fracția de benzină (punct de fierbere = 40 - 200°C) conține hidrocarburi C 5 H 12 – C 11 H 24; în timpul distilării repetate, produsele petroliere ușoare sunt separate din amestec, fierbinți în intervale de temperatură mai scăzute: eter de petrol, benzină pentru aviație și motor;

3. Fracția nafta (benzină grea, punct de fierbere = 150 - 250°C), conține hidrocarburi din compoziția C 8 H 18 - C 14 H 30, folosite ca combustibil pentru tractoare, locomotive diesel, camioane;

4. Fracţia de kerosen (tbp = 180 - 300°C) include hidrocarburi din compoziţia C12H26-C18H38; este folosit ca combustibil pentru avioane cu reacție și rachete;

5. Motorina (punct de fierbere = 270 - 350°C) este folosită ca motorină și este supusă cracării pe scară largă.

După distilarea fracțiilor, rămâne un lichid vâscos întunecat - păcură. Motorina, vaselina și parafina sunt extrase din păcură. Reziduul din distilarea păcurii este gudron, este folosit în producția de materiale pentru construcția drumurilor.

Reciclarea petrolului se bazează pe procese chimice:

1. Cracarea este împărțirea moleculelor mari de hidrocarburi în altele mai mici. Există cracarea termică și catalitică, care este mai frecventă în zilele noastre.

2. Reformarea (aromatizarea) este transformarea alcanilor și cicloalcanilor în compuși aromatici. Acest proces se realizează prin încălzirea benzinei la presiune ridicată în prezența unui catalizator. Reformarea este utilizată pentru a produce hidrocarburi aromatice din fracțiunile de benzină.

3. Piroliza produselor petroliere se realizează prin încălzirea produselor petroliere la o temperatură de 650 - 800°C, principalii produși de reacție sunt gazele nesaturate și hidrocarburile aromatice.

Uleiul este o materie primă pentru producerea nu numai a combustibilului, ci și a multor substanțe organice.

Cărbune.

Cărbunele este, de asemenea, o sursă de energie și o materie primă chimică valoroasă. Cărbunele conține în principal substanțe organice, precum și apă și minerale, care formează cenușă atunci când este ars.

Unul dintre tipurile de prelucrare a cărbunelui este cocsificarea - acesta este procesul de încălzire a cărbunelui la o temperatură de 1000°C fără acces la aer. Cocsificarea cărbunelui se realizează în cuptoare de cocs. Coca-cola constă din carbon aproape pur. Este folosit ca agent reducător în producția de fontă în furnal la uzinele metalurgice.

Substanțe volatile în timpul condensării: gudron de cărbune (conține multe substanțe organice diferite, majoritatea aromatice), apă cu amoniac (conține amoniac, săruri de amoniu) și gaz de cocs (conține amoniac, benzen, hidrogen, metan, monoxid de carbon (II), etilenă , azot și alte substanțe).

Cele mai importante surse naturale de hidrocarburi sunt ulei , gaz natural Şi cărbune . Ele formează depozite bogate în diferite regiuni ale Pământului.

Anterior, produsele naturale extrase erau folosite exclusiv ca combustibil. În prezent, metodele de prelucrare a acestora au fost dezvoltate și sunt utilizate pe scară largă, făcând posibilă izolarea hidrocarburilor valoroase, care sunt utilizate atât ca combustibil de înaltă calitate, cât și ca materii prime pentru diferite sinteze organice. Prelucrează surse naturale de materii prime industria petrochimică . Să ne uităm la principalele metode de prelucrare a hidrocarburilor naturale.

Cea mai valoroasă sursă de materii prime naturale este ulei . Este un lichid uleios de culoare maro închis sau negru cu miros caracteristic, practic insolubil în apă. Densitatea uleiului este 0,73–0,97 g/cm3. Petrolul este un amestec complex de diferite hidrocarburi lichide în care sunt dizolvate hidrocarburi gazoase și solide, iar compoziția petrolului din diferite câmpuri poate diferi. Alcanii, cicloalcanii, hidrocarburile aromatice, precum și compușii organici care conțin oxigen, sulf și azot pot fi prezenți în ulei în proporții diferite.

Țițeiul practic nu este folosit, dar este procesat.

Distinge rafinarea petrolului primar (distilare ), adică împărțindu-l în fracții cu diferite puncte de fierbere și reciclare (cracare ), timp în care se modifică structura hidrocarburilor

dovs incluse în componența sa.

Rafinarea petrolului primar se bazează pe faptul că, cu cât este mai mare punctul de fierbere al hidrocarburilor, cu atât este mai mare masa molară a acestora. Uleiul conține compuși cu puncte de fierbere de la 30 la 550°C. Ca rezultat al distilării, uleiul este împărțit în fracții care fierb la temperaturi diferiteşi conţinând amestecuri de hidrocarburi cu mase molare diferite. Aceste fracții au o varietate de utilizări (vezi Tabelul 10.2).

Tabelul 10.2. Produse de rafinare primară a petrolului.

Fracţiune	Punct de fierbere, °C	Compus	Aplicație
Gaz lichefiat	<30	Hidrocarburi C3-C4	Combustibili gazoși, materii prime pentru industria chimică
Benzină	40-200	Hidrocarburi C 5 – C 9	Combustibil pentru aviație și automobile, solvent
Nafta	150-250	Hidrocarburi C 9 – C 12	Combustibil diesel, solvent
Kerosenul	180-300	Hidrocarburi C9-C16	Combustibil pentru motoare diesel, combustibil de uz casnic, combustibil pentru iluminat
Motorina	250-360	Hidrocarburi C 12 - C 35	Combustibil diesel, materie primă pentru cracare catalitică
Păcură	> 360	Hidrocarburi superioare, substanțe care conțin O-, N-, S-, Me	Combustibil pentru centralele de cazane și cuptoare industriale, materii prime pentru distilare ulterioară

Păcură reprezintă aproximativ jumătate din masa uleiului. Prin urmare și el este supus prelucrare termică. Pentru a preveni descompunerea, păcurul este distilat sub presiune redusă. În acest caz, se obțin mai multe fracții: hidrocarburi lichide, care sunt folosite ca uleiuri lubrifiante ; amestec de hidrocarburi lichide si solide - petrolatum , folosit la prepararea unguentelor; amestec de hidrocarburi solide - parafină , folosit pentru producerea de lac de pantofi, lumânări, chibrituri și creioane, precum și pentru impregnarea lemnului; reziduu nevolatil - gudron , folosit la producerea bitumului rutier, pentru constructii si acoperisuri.

Reciclarea uleiului implică reacții chimice care modifică compoziția și structura chimică a hidrocarburilor. Varietatea sa este

ty – cracare termică, cracare catalitică, reformare catalitică.

Fisura termica de obicei supuse păcurului și altor fracțiuni grele de ulei. La o temperatură de 450-550°C și o presiune de 2-7 MPa, moleculele de hidrocarburi sunt împărțite prin mecanismul radicalilor liberi în fragmente cu un număr mai mic de atomi de carbon și se formează compuși saturați și nesaturați:

S 16 H 34 ¾® S 8 H 18 + S 8 H 16

C8H18¾®C4H10 +C4H8

Această metodă este utilizată pentru obținerea benzinei de motor.

Cracare catalitică efectuată în prezența catalizatorilor (de obicei aluminosilicați) la presiunea atmosferică iar temperatura 550 - 600°C. În același timp, benzina de aviație este produsă din kerosen și fracțiuni de petrol din petrol.

Descompunerea hidrocarburilor în prezența aluminosilicaților are loc conform mecanismului ionic și este însoțită de izomerizare, adică. formarea unui amestec de hidrocarburi saturate și nesaturate cu un schelet de carbon ramificat, de exemplu:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

pisică., t||

C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C = C - CH-CH 3

Reformare catalitică efectuat la o temperatură de 470-540°C și o presiune de 1–5 MPa folosind catalizatori de platină sau platină-reniu depuși pe o bază de Al 2 O 3. În aceste condiţii, transformarea parafinelor şi

cicloparafinele petrolului în hidrocarburi aromatice

pisică., t, p

¾¾¾¾® + 3Н 2

pisică., t, p

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

Procesele catalitice fac posibilă obținerea de benzină de calitate îmbunătățită datorită conținutului ridicat de hidrocarburi ramificate și aromatice. Calitatea benzinei se caracterizează prin ea cifra octanica. Cu cât amestecul de combustibil și aer este comprimat mai mult de pistoane, cu atât puterea motorului este mai mare. Cu toate acestea, compresia poate fi efectuată doar până la o anumită limită, peste care are loc detonarea (explozia).

amestec de gaz, provocând supraîncălzirea și uzura prematură a motorului. Parafinele normale au cea mai scăzută rezistență la detonare. Cu o scădere a lungimii lanțului, o creștere a ramificării sale și a numărului de duble

Crește numărul de conexiuni; este deosebit de bogat în hidrocarburi aromatice

prenatală Pentru a evalua rezistența la detonare a diferitelor tipuri de benzină, acestea sunt comparate cu indicatori similari pentru amestec izooctan Şi n-hep-tana cu diferite rapoarte ale componentelor; Cifra octanică este egală cu procentul de izooctan din acest amestec. Cu cât este mai mare, cu atât calitatea benzinei este mai mare. Cifra octanica poate fi crescuta si prin adaugarea de agenti antidetonantii speciali, de exemplu, plumb tetraetil Pb(C2H5)4, totuși, o astfel de benzină și produsele sale de combustie sunt toxice.

Pe lângă combustibilul lichid, procesele catalitice produc hidrocarburi gazoase mai mici, care sunt apoi folosite ca materii prime pentru sinteza organică.

O altă sursă naturală importantă de hidrocarburi, a cărei importanță este în continuă creștere, este gaz natural. Conține până la 98% vol, 2-3% vol. omologii săi cei mai apropiați, precum și impuritățile de hidrogen sulfurat, azot, dioxid de carbon, gaze nobile și apă. Gaze eliberate în timpul producției de petrol ( trecand ), conțin mai puțin metan, dar mai mulți omologi.

Gazul natural este folosit drept combustibil. În plus, hidrocarburile saturate individuale sunt izolate din acesta prin distilare, precum și gaz de sinteză , constând în principal din CO și hidrogen; sunt folosite ca materii prime pentru diverse sinteze organice.

Minat în cantități mari cărbune – material solid eterogen de culoare neagră sau gri-negru. Este un amestec complex de diverși compuși cu greutate moleculară mare.

Cărbunele este folosit ca combustibil solid și este, de asemenea, supus cocsificabil – distilare uscata fara acces aer la 1000-1200°C. În urma acestui proces, se formează următoarele: cocs , care este grafit măcinat fin și este folosit în metalurgie ca agent reducător; gudron de cărbune , care este distilat pentru a produce hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen, fenol etc.) și pas utilizat pentru prepararea pâslăi de acoperiș; apa cu amoniac Şi gaz de cuptor de cocs , care conține aproximativ 60% hidrogen și 25% metan.

Astfel, sursele naturale de hidrocarburi furnizează

industria chimică cu o varietate de materii prime și relativ ieftine pentru realizarea sintezelor organice, care fac posibilă obținerea a numeroși compuși organici care nu se găsesc în natură, dar sunt necesari omului.

Schema generala Utilizarea materiilor prime naturale pentru sinteza organică și petrochimică de bază poate fi prezentată după cum urmează.

Arenas Gaz de sinteză Acetilenă AlcheneAlcani

Sinteză organică și petrochimică de bază

Sarcini de testare.

1222. Care este diferența dintre rafinarea primară a petrolului și reciclare?

1223. Ce compuși determină benzina de înaltă calitate?

1224. Sugerați o metodă care să facă posibilă obținerea alcoolului etilic din ulei.

Surse naturale de hidrocarburi Nume complet Starchevaya Arina Group B-105 2013

Surse naturale Sursele naturale de hidrocarburi sunt combustibilii fosili - petrol și gaze, cărbune și turbă. Zăcămintele de țiței și gaze au apărut acum 100-200 de milioane de ani din plante și animale marine microscopice care au fost încorporate în roci sedimentare, formată pe fundul mării, în contrast, cărbunele și turba au început să se formeze în urmă cu 340 de milioane de ani din plante care au crescut pe uscat.

Gazele naturale și țițeiul se găsesc în mod obișnuit împreună cu apa în straturile purtătoare de petrol situate între straturile de rocă (Figura 2). Termenul „gaz natural” se aplică și gazelor care se formează în conditii naturale ca urmare a descompunerii cărbunelui. Gazele naturale și țițeiul sunt dezvoltate pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii. Cei mai mari producători de gaze naturale din lume sunt Rusia, Algeria, Iran și Statele Unite. Cei mai mari producători de țiței sunt Venezuela, Arabia Saudită, Kuweit și Iran. Gazul natural constă în principal din metan. Țițeiul este un lichid uleios care poate varia în culoare de la maro închis sau verde până la aproape incolor. Conține un număr mare de alcani. Printre aceștia se numără alcanii drepti, alcanii ramificati și cicloalcanii cu un număr de atomi de carbon de la cinci la 50. Denumirea industrială a acestor cicloalcani este nachtany. De asemenea, țițeiul conține aproximativ 10% hidrocarburi aromatice, precum și cantități mici de alți compuși care conțin sulf, oxigen și azot.

Gazul natural este folosit atât ca combustibil, cât și ca materie primă pentru producerea unei varietăți de substanțe organice și anorganice. Știți deja că hidrogenul, acetilena și alcoolul metilic, formaldehida și acidul formic și multe alte substanțe organice se obțin din metan, componenta principală a gazelor naturale. Gazul natural este folosit ca combustibil în centralele electrice, în sistemele de cazane pentru încălzirea apei clădirilor rezidențiale și industriale, în industriile furnalelor și cu vatră deschisă. Prin lovirea unui chibrit și aprinzând gazul în aragazul din bucătărie a unei case de oraș, „declanșați” o reacție în lanț de oxidare a alcanilor care formează gazul natural. Pe lângă petrol, gaze naturale și asociate, cărbunele este o sursă naturală de hidrocarburi. 0n formează straturi groase în intestinele pământului, rezervele sale dovedite depășesc semnificativ rezervele de petrol. Ca și petrolul, cărbunele conține o cantitate mare de diverse substanțe organice. Pe lângă substanțele organice, conține și substanțe anorganice, cum ar fi apa, amoniacul, hidrogenul sulfurat și, desigur, carbonul însuși - cărbune. Una dintre principalele metode de procesare a cărbunelui este cocsificarea - calcinarea fără acces la aer. Ca urmare a cocsării, care se efectuează la o temperatură de aproximativ 1000 ° C, se formează următoarele: gaz de cuptor de cocs, care include hidrogen, metan, dioxid de carbon și dioxid de carbon, impurități de amoniac, azot și alte gaze; gudron de cărbune care conține câteva sute de ori substanțe organice personale, inclusiv benzen și omologii săi, fenol și alcooli aromatici, naftalenă și diverși compuși heterociclici; gudron sau apă cu amoniac, care conține, după cum sugerează și numele, amoniac dizolvat, precum și fenol, hidrogen sulfurat și alte substanțe; cocs este un reziduu solid din cocsificare, carbon aproape pur. Cocsul este folosit în producția de fier și oțel, amoniacul este folosit în producția de azot și îngrășăminte combinate, iar importanța produselor organice de cocsificare cu greu poate fi supraestimată. Astfel, petrolul și gazele naturale asociate, cărbunele sunt nu numai cele mai valoroase surse de hidrocarburi, ci și o parte a unui depozit unic de neînlocuit. resurse naturale, a cărui utilizare atentă și rezonabilă este o condiție necesară pentru dezvoltarea progresivă a societății umane.

Țițeiul este un amestec complex de hidrocarburi și alți compuși. În această formă este rar folosit. Este mai întâi procesat în alte produse care au aplicații practice. Prin urmare, țițeiul este transportat cu cisterne sau conducte către rafinării. Rafinarea petrolului implică o serie de procese fizice și chimice: distilare fracționată, cracare, reformare și desulfurare.

Țițeiul este împărțit în multe componente, supunându-l la distilare simplă, fracționată și în vid. Natura acestor procese, precum și numărul și compoziția fracțiilor petroliere rezultate depind de compoziția țițeiului și de cerințele pentru diferitele sale fracțiuni. În primul rând, impuritățile de gaz dizolvate în acesta sunt îndepărtate din țiței prin supunerea acestuia la distilare simplă. Uleiul este apoi supus distilarii primare, în urma căreia este separat în gaz, fracțiuni ușoare și medii și păcură. Distilarea fracțională suplimentară a fracțiilor ușoare și medii, precum și distilarea în vid a păcurului duce la formarea număr mare fracțiunile. În tabel 4 prezintă intervalele punctului de fierbere și compoziția diferitelor fracții de ulei, iar Fig. Figura 5 prezintă o diagramă a designului unei coloane de distilare primară (distilare) pentru distilarea uleiului. Să trecem acum la o descriere a proprietăților fracțiilor individuale de ulei.

Câmpurile de petrol conțin, de regulă, acumulări mari de așa-numitele gaze petroliere asociate, care se adună deasupra petrolului din scoarța terestră și se dizolvă parțial în acesta sub presiunea rocilor de deasupra. La fel ca petrolul, gazul petrolier asociat este o sursă naturală valoroasă de hidrocarburi. Conține în principal alcani, ale căror molecule conțin de la 1 până la 6 atomi de carbon. Este evident că compoziția gazului petrolier asociat este mult mai săracă decât petrolul. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, este utilizat pe scară largă atât ca combustibil, cât și ca materie primă pentru industria chimică. Cu doar câteva decenii în urmă, în majoritatea câmpurilor petroliere, gazele petroliere asociate erau arse ca un supliment inutil la petrol. În prezent, de exemplu, în Surgut, cea mai bogată rezervă de petrol din Rusia, cea mai ieftină energie electrică din lume este generată folosind ca combustibil gazul petrolier asociat.

Vă mulțumim pentru atenție.

Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

COMITETUL DE EDUCAȚIE DE LA MOSCOVA

DEPARTAMENTUL DISTRICTULUI DE SUD-EST

Medie școală gimnazială Nr. 506 cu studiu aprofundat de economie

SURSE NATURALE DE HIDROCARBURI, PRODUCEREA ȘI APLICAREA LOR

Kovchegin Igor 11b

Tișcenko Vitali 11b

CAPITOLUL 1. GEOCHIMIA EXPLORĂRII PETROLEILOR ȘI A FOSILELOR

1.1 Originea combustibililor fosili

1.2 Roci de gaz și petrol

CAPITOLUL 2. SURSE NATURALE

CAPITOLUL 3. PRODUCȚIA INDUSTRIALĂ DE HIDROCARBURI

CAPITOLUL 4. PRELUCRAREA ULEIULUI

4.1 Distilarea fracționată

4.2 Crăpare

4.3 Reforma

4.4 Îndepărtarea sulfului

CAPITOLUL 5. APLICAȚII ALE HIDROCARBURILOR

5.1 Alcani

5.2 Alchene

5.3 Alchine

CAPITOLUL 6. ANALIZA STĂRII INDUSTRIEI PETROLIERE

CAPITOLUL 7. CARACTERISTICI ȘI PRINCIPALE TENDINȚE ALE INDUSTRIEI PETROLIERE

LISTA REFERINȚELOR UTILIZATE

CAPITOLUL 1. GEOCHIMIA EXPLORĂRII PETROLEILOR ȘI A FOSILELOR

1 .1 Originea combustibililor fosili

Primele teorii care au luat în considerare principiile care determină apariția zăcămintelor de petrol s-au limitat, de obicei, în principal la întrebarea unde s-a acumulat. Cu toate acestea, în ultimii 20 de ani a devenit clar că pentru a răspunde la această întrebare este necesar să înțelegem de ce, când și în ce cantități s-a format petrolul într-un anumit bazin, precum și să înțelegem și să stabilim ca urmare a proceselor provenit, migrat și acumulat. Aceste informații sunt absolut necesare pentru a îmbunătăți eficiența explorării petroliere.

Formarea fosilelor de hidrocarburi, conform concepțiilor moderne, a avut loc ca urmare a unei secvențe complexe de procese geochimice (vezi Fig. 1) în interiorul rocilor originale de gaz și petrol. În aceste procese, componentele diferitelor sisteme biologice (substanțe) origine naturală) au fost transformate în hidrocarburi și, într-o măsură mai mică, în compuși polari cu stabilitate termodinamică diferită - ca urmare a precipitării unor substanțe de origine naturală și a suprapunerii ulterioare a acestora cu rocile sedimentare, sub influența temperaturii ridicate și hipertensiune arterialăîn straturile superficiale scoarta terestra. Migrarea primară a produselor lichide și gazoase din stratul inițial de motorină și migrarea lor secundară ulterioară (prin orizonturi portante, deplasări etc.) în roci poroase saturate cu petrol duce la formarea de depozite de materiale hidrocarburi, migrarea ulterioară a care se previne prin blocarea depozitelor între straturi neporoase de roci .

În extractele de materie organică din rocile sedimentare de origine biogenă se găsesc compuși cu aceeași structură chimică ca și în petrol. Pentru geochimie au special important unii dintre acești compuși sunt considerați „markeri biologici” („fosile chimice”). Astfel de hidrocarburi au multe în comun cu compușii găsiți în sistemele biologice (de exemplu, lipide, pigmenți și metaboliți) din care s-a format uleiul. Acești compuși nu doar demonstrează originea biogenă a hidrocarburilor naturale, dar oferă și informații foarte importante despre rocile de gaz și petrol, precum și modelele de maturare și origine, migrație și biodegradare care au dus la formarea unor zăcăminte specifice de gaz și petrol.

Figura 1 Procese geochimice care conduc la formarea hidrocarburilor fosile.

1. 2 Roci de gaz și petrol

O rocă de motorină este considerată a fi o rocă sedimentară fin dispersată care, atunci când este depusă în mod natural, a condus sau ar putea duce la formarea și eliberarea unor cantități semnificative de petrol și (sau) gaze. Clasificarea unor astfel de roci se bazează pe conținutul și tipul de materie organică, starea evoluției sale metamorfice (transformări chimice care au loc la temperaturi de aproximativ 50-180 ° C), precum și natura și cantitatea de hidrocarburi care pot fi obținute din aceasta. . Substanța organică kerogen Kerogenul (din grecescul keros, care înseamnă „ceară”, și genă, care înseamnă „formare”) este o substanță organică dispersată în roci, insolubilă în solvenți organici, acizi minerali neoxidanți și baze. în rocile sedimentare de origine biogenă poate fi găsit într-o mare varietate de forme, dar poate fi împărțit în patru tipuri principale.

1) Liptinita- au un continut foarte mare de hidrogen dar continut redus de oxigen; compoziţia lor este determinată de prezenţa lanţurilor carbonice alifatice. Se presupune că liptinitele s-au format în principal din alge (supuse de obicei la descompunere bacteriană). Au o capacitate mare de a se transforma în ulei.

2) ieșiri- au un continut ridicat de hidrogen (totusi mai mic decat cel al liptinitelor), bogat in lanturi alifatice si naftene saturate (hidrocarburi aliciclice), precum si inele aromatice si care contin oxigen grupuri functionale. Această materie organică este formată din materiale vegetale, cum ar fi spori, polen, cuticule și alte părți structurale ale plantelor. Exiniții au o bună capacitate de a se transforma în petrol și gaz condensat. , și în stadii superioare de evoluție metamorfică în gaz.

3) Vitrshita- au un continut scazut de hidrogen, un continut ridicat de oxigen si constau in principal din structuri aromatice cu lanturi alifatice scurte legate prin grupe functionale care contin oxigen. Sunt formate din materiale lemnoase structurate (lignocelulozice) și au o capacitate limitată de a se transforma în petrol, dar o bună capacitate de a se transforma în gaz.

4) Inertinite sunt roci clastice negre, opace (cu conținut ridicat de carbon și hidrogen scăzut) care s-au format din precursori lemnos foarte modificați. Nu au capacitatea de a se transforma în petrol și gaze.

Principalii factori prin care o rocă petrolieră este recunoscută sunt conținutul său de kerogen, tipul de materie organică din kerogen și stadiul de evoluție metamorfică a acestei materii organice. Rocile bune de motorină sunt cele care conțin 2-4% materie organică de tipul din care se pot forma și elibera hidrocarburile corespunzătoare. În condiții geochimice favorabile, formarea petrolului poate avea loc din roci sedimentare care conțin materie organică, cum ar fi liptinita și exinita. Formarea depozitelor de gaze are loc de obicei în roci bogate în vitrinit sau ca urmare a fisurarii termice a uleiului format inițial.

Ca urmare a îngropării ulterioare a sedimentelor de materie organică sub straturile superioare ale rocilor sedimentare, acest material este expus la temperaturi din ce în ce mai ridicate, ceea ce duce la descompunerea termică a kerogenului și formarea petrolului și gazelor. Formarea petrolului în cantități de interes pentru dezvoltarea industrială a câmpului are loc în anumite condiții de timp și temperatură (adâncimea de apariție), iar timpul de formare este mai lung, cu atât temperatura este mai scăzută (acest lucru nu este greu de înțeles dacă presupunem că reacția se desfășoară conform ecuației de ordinul întâi și are o dependență de Arrhenius de temperatură). De exemplu, aceeași cantitate de ulei care s-a format la o temperatură de 100°C în aproximativ 20 de milioane de ani ar trebui să se formeze la o temperatură de 90°C în 40 de milioane de ani și la o temperatură de 80°C în 80 de milioane de ani. . Viteza de formare a hidrocarburilor din kerogen se dublează aproximativ pentru fiecare creștere a temperaturii cu 10°C. Cu toate acestea compozitia chimica kerogenul. poate fi extrem de variată și, prin urmare, relația indicată între timpul de maturare a uleiului și temperatura acestui proces poate fi considerată doar ca bază pentru estimări aproximative.

Studiile geochimice moderne arată că pe platforma continentală a Mării Nordului, la fiecare 100 m creșterea adâncimii este însoțită de o creștere a temperaturii cu aproximativ 3°C, ceea ce înseamnă că rocile sedimentare bogate în organice au format hidrocarburi lichide la o adâncime de 2500-4000 m în 50-80 de milioane de ani. Uleiurile ușoare și condensurile s-au format aparent la o adâncime de 4000-5000 m, iar metanul (gaz uscat) la o adâncime de peste 5000 m.

CAPITOLUL 2. SURSE NATURALE

Sursele naturale de hidrocarburi sunt combustibilii fosili - petrol și gaze, cărbune și turbă. Depozitele de țiței și gaze au apărut în urmă cu 100-200 de milioane de ani din plante și animale marine microscopice care s-au încorporat în rocile sedimentare formate pe fundul mării, în schimb, cărbunele și turba au început să se formeze în urmă cu 340 de milioane de ani din plantele care cresc pe uscat.

Gazele naturale și țițeiul se găsesc de obicei împreună cu apa în straturile purtătoare de petrol situate între straturile de rocă (Figura 2). Termenul „gaz natural” se aplică și gazelor care se formează în condiții naturale ca urmare a descompunerii cărbunelui. Gazele naturale și țițeiul sunt dezvoltate pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii. Cei mai mari producători de gaze naturale din lume sunt Rusia, Algeria, Iran și Statele Unite. Cei mai mari producători de țiței sunt Venezuela, Arabia Saudită, Kuweit și Iran.

Gazele naturale constă în principal din metan (Tabelul 1).

Uleiul brut este un lichid uleios care poate varia în culoare de la maro închis sau verde până la aproape incolor. Conține un număr mare de alcani. Printre aceștia se numără alcanii drepti, alcanii ramificati și cicloalcanii cu un număr de atomi de carbon de la cinci la 40. Denumirea industrială a acestor cicloalcani este nachtany. De asemenea, țițeiul conține aproximativ 10% hidrocarburi aromatice, precum și cantități mici de alți compuși care conțin sulf, oxigen și azot.

Figura 2 Gazele naturale și țițeiul sunt găsite prinse între straturi de rocă.

Tabelul 1 Compoziția gazelor naturale

Cărbune este cea mai veche sursă de energie cu care omenirea este familiarizată. Este un mineral (Fig. 3), care s-a format din materie vegetală în acest proces metamorfism. Rocile metamorfice sunt roci a căror compoziție a suferit modificări în condiții de presiune ridicată și temperaturi ridicate. Produsul primei etape în procesul de formare a cărbunelui este turbă, care este materie organică descompusă. Cărbunele se formează din turbă după ce este acoperit cu sedimente. Aceste roci sedimentare se numesc supraîncărcate. Sedimentul supraîncărcat reduce conținutul de umiditate al turbei.

Pentru clasificarea cărbunilor se folosesc trei criterii: puritate(determinat de conținutul relativ de carbon ca procent); tip(determinat de compoziția materiei vegetale originale); nota(în funcție de gradul de metamorfism).

Tabel 2. Conținutul de carbon al unor combustibili și puterea lor calorică

Cele mai scăzute tipuri de cărbuni fosili sunt cărbune brunŞi lignit(Tabelul 2). Sunt cel mai aproape de turbă și se caracterizează printr-un conținut relativ scăzut de carbon și un conținut ridicat de umiditate. Cărbune caracterizat printr-un conținut mai scăzut de umiditate și este utilizat pe scară largă în industrie. Cel mai uscat și mai dur tip de cărbune este antracit. Este folosit pentru încălzirea locuințelor și pentru gătit.

ÎN în ultima vreme datorită progreselor tehnologice devine din ce în ce mai economic gazeificarea cărbunelui. Produsele de gazeificare a cărbunelui includ monoxid de carbon, dioxid de carbon, hidrogen, metan și azot. Sunt folosiți ca combustibil gazos sau ca materii prime pentru producerea diferitelor produse chimice și îngrășăminte.

Cărbunele, după cum se subliniază mai jos, este o sursă importantă de materie primă pentru producerea de compuși aromatici.

Figura 3 Varianta modelului molecular al cărbunelui de calitate scăzută. Cărbunele este un amestec complex chimicale, care includ carbon, hidrogen și oxigen, precum și cantități mici de azot, sulf și impurități ale altor elemente. În plus, în funcție de tipul său, cărbunele conține diferite cantități de umiditate și diverse minerale.

Figura 4 Hidrocarburi găsite în sistemele biologice.

Hidrocarburile apar în mod natural nu numai în combustibilii fosili, ci și în unele materiale de origine biologică. Cauciucul natural este un exemplu de polimer hidrocarburic natural. Molecula de cauciuc este formată din mii de unități structurale, care sunt metil buta-1,3-dienă (izopren); structura sa este prezentată schematic în Fig. 4. Metilbuta-1,3-diena are următoarea structură:

Cauciuc natural. Aproximativ 90% din cauciucul natural extras în prezent la nivel mondial provine din arborele de cauciuc brazilian Hevea brasiliensis, cultivat în principal în Asia ecuatorială. Seva acestui copac, care este latex (coloidal soluție apoasă polimer), colectat din tăieturi făcute cu un cuțit pe scoarță. Latexul conține aproximativ 30% cauciuc. Particulele sale minuscule sunt suspendate în apă. Sucul se toarnă în recipiente de aluminiu, unde se adaugă acid, făcând coagularea cauciucului.

Mulți alți compuși naturali conțin, de asemenea, unități structurale de izopren. De exemplu, limonenul conține două unități de izopren. Limonenul este principalul constituent al uleiurilor extrase din cojile fructelor citrice, precum lămâile și portocalele. Acest compus aparține unei clase de compuși numite terpene. Terpenele conțin 10 atomi de carbon în moleculele lor (compuși C 10) și includ două fragmente de izopren conectate între ele în serie („cap la coadă”). Compușii cu patru fragmente de izopren (compuși C 20) se numesc diterpene, iar cei cu șase fragmente de izopren se numesc triterpene (compuși C 30). Squalena, care se găsește în uleiul de ficat de rechin, este o triterpenă. Tetraterpenele (compuși C 40) conțin opt unități de izopren. Tetraterpenele se găsesc în pigmenții grăsimilor de origine vegetală și animală. Culoarea lor se datorează prezenței unui sistem lung conjugat de duble legături. De exemplu, beta-carotenul este responsabil pentru culoarea portocalie caracteristică a morcovilor.

CAPITOLUL 3. PRODUCȚIA INDUSTRIALĂ DE HIDROCARBURI

Alcanii, alchenele, alchinele și arenele se obțin din rafinarea petrolului (vezi mai jos). Cărbunele este, de asemenea, o sursă importantă de materii prime pentru producerea de hidrocarburi. În acest scop, cărbunele este încălzit fără acces de aer într-un cuptor cu retortă. Rezultatul este cocs, gudron de cărbune, amoniac, hidrogen sulfurat și gaz de cărbune. Acest proces se numește distilare distructivă a cărbunelui. Prin distilare fracţionată suplimentară a gudronului de cărbune se obţin diverse arene (Tabelul 3). Când cocsul interacționează cu aburul, se obține apă gazoasă:

Tabelul 3 Unii compuși aromatici obținuți din distilarea fracționată a gudronului de cărbune (gudron)

Alcanii și alchenele pot fi obținute din apă gazoasă folosind procedeul Fischer-Tropsch. Pentru a face acest lucru, apa gazoasă este amestecată cu hidrogen și trecută peste suprafața unui catalizator de fier, cobalt sau nichel la temperatură ridicată si sub presiune de 200-300 atm.

Procesul Fischer-Tropsch face, de asemenea, posibilă obținerea de metanol și alți compuși organici care conțin oxigen din apă gazoasă:

Această reacție este efectuată în prezența unui catalizator de oxid de crom(III) la o temperatură de 300°C și la o presiune de 300 atm.

În țările industrializate, hidrocarburile precum metanul și etilena sunt obținute din ce în ce mai mult din biomasă. Biogazul constă în principal din metan. Etilena poate fi produsă prin deshidratarea etanolului, care se formează în timpul proceselor de fermentație.

Dicarbura de calciu se obține și din cocs prin încălzirea amestecului său cu oxid de calciu la temperaturi de peste 2000°C într-un cuptor electric:

Când dicarbura de calciu reacţionează cu apa, se formează acetilenă. Acest proces deschide o altă posibilitate pentru sinteza hidrocarburilor nesaturate din cocs.

CAPITOLUL 4. PRELUCRAREA ULEIULUI

Țițeiul este un amestec complex de hidrocarburi și alți compuși. În această formă este rar folosit. Este mai întâi procesat în alte produse care au aplicații practice. Prin urmare, țițeiul este transportat cu cisterne sau conducte către rafinării.

Rafinarea petrolului implică o serie de procese fizice și chimice: distilare fracționată, cracare, reformare și desulfurare.

4.1 Distilarea fracționată

Țițeiul este separat în numeroasele sale părți constitutive prin distilare simplă, fracționată și în vid. Natura acestor procese, precum și numărul și compoziția fracțiilor petroliere rezultate depind de compoziția țițeiului și de cerințele pentru diferitele sale fracțiuni.

În primul rând, impuritățile de gaz dizolvate în acesta sunt îndepărtate din țiței prin supunerea acestuia la distilare simplă. Uleiul este apoi supus distilare primară, ca urmare a căreia se împarte în gaz, fracții ușoare și medii și păcură. Distilarea fracțională ulterioară a fracțiilor ușoare și medii, precum și distilarea în vid a păcurului, duce la formarea unui număr mare de fracții. În tabel 4 prezintă intervalele punctului de fierbere și compoziția diferitelor fracții de ulei, iar Fig. Figura 5 prezintă o diagramă a designului unei coloane de distilare primară (distilare) pentru distilarea uleiului. Să trecem acum la o descriere a proprietăților fracțiilor individuale de ulei.

Tabelul 4 Fracțiuni tipice de distilare a uleiului

	Punct de fierbere, °C	Numărul de atomi de carbon dintr-o moleculă
Nafta (nafta)
Ulei lubrifiant și ceară

Figura 5 Distilarea primară a țițeiului.

Fracția gazoasă. Gazele obținute în timpul rafinării petrolului sunt cei mai simpli alcani neramificati: etan, propan și butani. Această fracție are denumirea industrială de gaz petrochimic (petrol). Este îndepărtat din țiței înainte de a fi supus distilarii primare sau este izolat din fracția de benzină după distilare primară. Gazul de rafinărie este folosit ca gaz combustibil sau lichefiat sub presiune pentru a produce gaz petrolier lichefiat. Acesta din urmă este comercializat ca combustibil lichid sau este folosit ca materie primă pentru producerea etilenei în instalațiile de cracare.

Fracția de benzină. Această fracțiune este utilizată pentru a produce diferite tipuri de combustibil. Este un amestec de diferite hidrocarburi, inclusiv alcani liniari și ramificati. Caracteristicile de ardere ale alcanilor cu lanț drept nu sunt potrivite în mod ideal pentru motoarele cu ardere internă. Prin urmare, fracția de benzină este adesea supusă reformării termice pentru a transforma moleculele neramificate în molecule ramificate. Înainte de utilizare, această fracție este de obicei amestecată cu alcani ramificați, cicloalcani și compuși aromatici obținuți din alte fracțiuni prin cracare catalitică sau reformare.

Calitatea benzinei ca combustibil pentru motor este determinată de numărul octanic al acesteia. Indică procentul de volum de 2,2,4-trimetilpentan (izooctan) într-un amestec de 2,2,4-trimetilpentan și heptan (un alcan cu lanț drept) care are aceleași caracteristici de detonare la combustie ca și benzina testată.

Combustibilul slab pentru motor are un număr octanic de zero, iar un număr octanic bun al combustibilului este 100. Cifra octanică a fracțiunii de benzină obținută din țiței nu depășește de obicei 60. Caracteristicile de ardere ale benzinei sunt îmbunătățite prin adăugarea unui aditiv anti-detonare, care este tetraetil plumb(IV, Pb(C2H5)4). Tetraetil plumb este un lichid incolor care se obține prin încălzirea cloretanului cu un aliaj de sodiu și plumb:

Când benzina care conține acest aditiv arde, se formează particule de plumb și oxid de plumb(II). Ele încetinesc anumite stadii de ardere a combustibilului pe benzină și împiedică astfel detonarea acestuia. Împreună cu tetraetil plumb, la benzină se adaugă și 1,2-dibrometan. Reacționează cu plumbul și plumbul (II) pentru a forma bromură de plumb (II). Deoarece bromura de plumb (II) este un compus volatil, este îndepărtată din motoarele de automobile prin gazele de eșapament.

Nafta (nafta). Această fracțiune de distilare a petrolului se obține în intervalul dintre fracțiile de benzină și kerosen. Se compune în principal din alcani (Tabelul 5).

Nafta se obține și prin distilarea fracționată a fracției de petrol ușor obținute din gudron de cărbune (Tabelul 3). Nafta de gudron de cărbune are un conținut ridicat de hidrocarburi aromatice.

Cea mai mare parte din nafta produsă din rafinarea petrolului este reformată pentru a deveni benzină. Cu toate acestea, o parte semnificativă este folosită ca materie primă pentru producerea altor substanțe chimice.

Tabelul 5 Compoziția de hidrocarburi a fracției de naftă a uleiului tipic din Orientul Mijlociu

Kerosenul. Fracția de kerosen a distilării petrolului constă din alcani alifatici, naftaline și hidrocarburi aromatice. Unele dintre ele sunt rafinate pentru a fi utilizate ca sursă de hidrocarburi saturate, parafine, iar cealaltă parte este crăpată pentru a o transforma în benzină. Cu toate acestea, cea mai mare parte a kerosenului este folosită ca combustibil pentru avioane.

Motorina. Această fracțiune de rafinare a petrolului este cunoscută sub numele de motorină. O parte din el este crapată pentru a produce gaz de rafinărie și benzină. Cu toate acestea, motorina este folosită în principal ca combustibil pentru motoarele diesel. Într-un motor diesel, combustibilul este aprins prin creșterea presiunii. Prin urmare, se descurcă fără bujii. Motorina este, de asemenea, folosită ca combustibil pentru cuptoarele industriale.

Păcură. Această fracție rămâne după ce toate celelalte fracții au fost îndepărtate din ulei. Cea mai mare parte este folosită ca combustibil lichid pentru încălzirea cazanelor și producerea de abur în instalații industriale, centrale electrice și motoarele de nave. Cu toate acestea, o parte din păcură este distilat în vid pentru a produce uleiuri lubrifiante și ceară de parafină. Uleiurile lubrifiante sunt purificate în continuare prin extracție cu solvent. Materialul întunecat, vâscos care rămâne după distilarea în vid a păcurului se numește „bitum” sau „asfalt”. Este folosit pentru a face suprafețe de drum.

Am vorbit despre modul în care distilarea fracționată și în vid, împreună cu extracția cu solvent, poate separa țițeiul în diferite fracțiuni de importanță practică. Toate aceste procese sunt fizice. Dar procesele chimice sunt folosite și pentru a rafina uleiul. Aceste procese pot fi împărțite în două tipuri: cracare și reformare.

4.2 Crăpare

În acest proces, moleculele mari ale fracțiilor cu punct de fierbere ridicat ale țițeiului sunt descompuse în molecule mai mici care alcătuiesc fracțiile cu punct de fierbere scăzut. Cracarea este necesară deoarece cererea de fracțiuni de petrol cu ​​punct de fierbere scăzut - în special benzină - depășește adesea capacitatea de a le obține prin distilarea fracționată a țițeiului.

Ca urmare a fisurării, pe lângă benzină, se obțin și alchene, care sunt necesare ca materii prime pentru industria chimică. Cracarea, la rândul ei, este împărțită în trei tipuri principale: hidrocracare, cracare catalitică și cracare termică.

Hidrocracare. Acest tip de cracare vă permite să convertiți fracțiunile cu punct de fierbere ridicat de ulei (ceară și uleiuri grele) în fracțiuni cu punct de fierbere scăzut. Procesul de hidrocracare constă în faptul că fracția de cracare este încălzită la temperaturi foarte ridicate presiune mareîntr-o atmosferă de hidrogen. Acest lucru duce la ruperea moleculelor mari și la adăugarea de hidrogen în fragmentele lor. Ca rezultat, se formează molecule saturate de dimensiuni mici. Hidrocracarea este utilizată pentru a produce motorină și benzină din fracții mai grele.

Cracare catalitică. Această metodă are ca rezultat un amestec de produse saturate și nesaturate. Cracarea catalitică se efectuează la temperaturi relativ scăzute, iar ca catalizator se folosește un amestec de silice și alumină. În acest fel, din fracțiuni grele de petrol sunt obținute benzină de înaltă calitate și hidrocarburi nesaturate.

Fisura termica. Molecule mari de hidrocarburi conținute în fracții grele uleiurile pot fi descompuse în molecule mai mici prin încălzirea acestor fracții la temperaturi peste punctul lor de fierbere. Ca și în cazul cracarei catalitice, se obține un amestec de produse saturate și nesaturate. De exemplu,

Cracarea termică este deosebit de importantă pentru producerea de hidrocarburi nesaturate, cum ar fi etilena și propena. Pentru cracarea termică se folosesc unități de cracare cu abur. În aceste instalații, materia primă de hidrocarburi este mai întâi încălzită într-un cuptor la 800°C și apoi diluată cu abur. Aceasta crește randamentul de alchene. După ce moleculele mari ale hidrocarburilor originale sunt descompuse în molecule mai mici, gazele fierbinți sunt răcite la aproximativ 400 °C cu apă, care se transformă în abur comprimat. Apoi gazele răcite intră în coloana de distilare (fracțională), unde sunt răcite la 40°C. Condensarea moleculelor mai mari duce la formarea de benzină și motorină. Gazele necondensate sunt comprimate într-un compresor, care este antrenat de aburul comprimat obținut în timpul etapei de răcire cu gaz. Separarea finală a produselor se realizează în coloane de distilare fracționată.

Tabelul 6 Randamentul produselor de cracare cu abur din diferite materii prime de hidrocarburi (% în greutate)

Produse	Materii prime hidrocarburi
Buta-1,3-dienă
Combustibil lichid

ÎN ţările europene Principala materie primă pentru producerea hidrocarburilor nesaturate prin cracare catalitică este nafta. În Statele Unite, principala materie primă în acest scop este etanul. Se obține cu ușurință la rafinăriile de petrol ca una dintre componentele gazelor petroliere lichefiate sau din gaze naturale, precum și din puțurile de petrol ca una dintre componentele gazelor naturale asociate. Propanul, butanul și motorina sunt, de asemenea, folosite ca materii prime pentru cracarea cu abur. Produsele de cracare a etanului și naftei sunt enumerate în tabel. 6.

Reacțiile de cracare au loc printr-un mecanism radical.

4.3 Reforma

Spre deosebire de procesele de cracare, care implică ruperea moleculelor mai mari în molecule mai mici, procesele de reformare schimbă structura moleculelor sau le determină să se combine în molecule mai mari. Reformarea este utilizată în rafinarea țițeiului pentru a converti fracțiile de benzină de calitate scăzută în fracțiuni de înaltă calitate. În plus, este folosit pentru obținerea de materii prime pentru industria petrochimică. Procesele de reformare pot fi împărțite în trei tipuri: izomerizare, alchilare și ciclizare și aromatizare.

Izomerizarea. În acest proces, moleculele unui izomer suferă o rearanjare pentru a forma un alt izomer. Procesul de izomerizare este foarte important pentru îmbunătățirea calității fracției de benzină obținută în urma distilării primare a țițeiului. Am indicat deja că această fracție conține prea mulți alcani neramificati. Aceștia pot fi transformați în alcani ramificați prin încălzirea acestei fracțiuni la 500-600°C sub o presiune de 20-50 atm. Acest proces se numește reforma termica.

Poate fi folosit și pentru izomerizarea alcanilor liniștiți reformare catalitică. De exemplu, butanul poate fi izomerizat la 2-metilpropan folosind un catalizator de clorură de aluminiu la 100°C sau mai mult:

Această reacție are un mecanism ionic, care se realizează cu participarea carbocationilor.

Alchilare. În acest proces, alcanii și alchenele care s-au format ca urmare a cracării sunt recombinate pentru a forma benzine de calitate superioară. Astfel de alcani și alchene au de obicei doi până la patru atomi de carbon. Procesul se desfășoară la temperatură scăzută folosind un catalizator acid puternic, cum ar fi acidul sulfuric:

Această reacție are loc printr-un mecanism ionic cu participarea carbocationului (CH 3 ) 3 C +.

Ciclizare și aromatizare. Când fracțiile de benzină și nafta obținute din distilarea primară a țițeiului sunt trecute pe suprafața unor catalizatori precum oxidul de platină sau molibden(VI), pe un suport de oxid de aluminiu, la o temperatură de 500°C și la o presiune de 10- 20 atm, ciclizarea are loc cu aromatizarea ulterioară a hexanului și a altor alcani cu lanțuri drepte mai lungi:

Se numește extracția hidrogenului din hexan și apoi din ciclohexan dehidrogenare. Acest tip de reformare este în esență unul dintre procesele de cracare. Se numește platforming, reformare catalitică sau pur și simplu reformare. În unele cazuri, hidrogenul este introdus în sistemul de reacție pentru a preveni descompunerea completă a alcanului în carbon și pentru a menține activitatea catalizatorului. În acest caz, procesul se numește hidroformare.

4.4 Îndepărtarea sulfului

Țițeiul conține hidrogen sulfurat și alți compuși care conțin sulf. Conținutul de sulf al uleiului depinde de domeniu. Uleiul obținut de pe platforma continentală a Mării Nordului are un conținut scăzut de sulf. Când țițeiul este distilat, compușii organici care conțin sulf sunt descompuși, rezultând formarea de hidrogen sulfurat suplimentar. Hidrogenul sulfurat intră în gazul de rafinărie sau în fracția de gaz petrolier lichefiat. Deoarece hidrogenul sulfurat are proprietățile unui acid slab, ea poate fi îndepărtată prin tratarea produselor petroliere cu o bază slabă. Sulful poate fi extras din hidrogenul sulfurat astfel obținut prin arderea hidrogenului sulfurat în aer și trecerea produselor de ardere pe suprafața unui catalizator de oxid de aluminiu la o temperatură de 400°C. Reacția generală a acestui proces este descrisă de ecuație

Aproximativ 75% din tot sulful elementar utilizat în prezent de industrie în țările nesocialiste este extras din țiței și gaze naturale.

CAPITOLUL 5. APLICAȚII ALE HIDROCARBURILOR

Aproximativ 90% din tot uleiul produs este folosit drept combustibil. Deși porțiunea de petrol care este folosită pentru a produce produse petrochimice este mică, aceste produse au foarte mare valoare. Multe mii de compuși organici sunt obținuți din produsele de distilare a petrolului (Tabelul 7). Ele, la rândul lor, sunt folosite pentru a produce mii de produse care satisfac nu numai nevoile de bază societatea modernă, dar și nevoia de confort (Fig. 6).

Tabelul 7 Materii prime hidrocarburi pentru industria chimică

	Produse chimice
	Metanol, acid acetic, clormetan, etilenă
	Clorura de etil, tetraetil plumb (IV)
	Metanal, etanal
	Polietilenă, policloretilenă (policlorura de vinil), poliesteri, etanol, etanal (acetaldehidă)
	Polipropilenă, propanonă (acetonă), propenal, propan-1,2,3-triol (glicerol), propenitril (acrilonitril), epoxipropan
	Cauciuc sintetic
Acetilenă	Cloretilenă (clorură de vinil), 1,1,2,2-tetracloretan
	(1-metil)benzen, fenol, polifeniletilenă

Deși diferitele grupuri de produse chimice prezentate în Fig. 6 sunt denumite petrochimice, deoarece sunt derivate din petrol, trebuie remarcat faptul că multe produse organice, în special aromatice, sunt derivate industrial din gudron de cărbune și alte surse de materie primă. Cu toate acestea, aproximativ 90% din toate materiile prime pentru industria ecologică provin din petrol.

Câteva exemple tipice care arată utilizarea hidrocarburilor ca materii prime pentru industria chimică vor fi discutate mai jos.

Figura 6 Aplicații ale produselor petrochimice.

5.1 Alcani

Metanul nu este doar unul dintre cei mai importanți combustibili, ci are și multe alte utilizări. Este folosit pentru a obține așa-numitul gaz de sinteză, sau gaz de sinteză. La fel ca gazul de apă, care este produs din cocs și abur, gazul de sinteză este un amestec de monoxid de carbon și hidrogen. Gazul de sinteză se obține prin încălzirea metanului sau naftei la aproximativ 750°C la o presiune de aproximativ 30 atm în prezența unui catalizator de nichel:

Gazul de sinteză este folosit pentru a produce hidrogen în procesul Haber (sinteza amoniacului).

Gazul de sinteză este, de asemenea, utilizat pentru a produce metanol și alți compuși organici. În procesul de producere a metanolului, gazul de sinteză este trecut pe suprafața unui catalizator de oxid de zinc și cupru la o temperatură de 250°C și o presiune de 50-100 atm, ceea ce duce la reacție.

Gazul de sinteză utilizat pentru realizarea acestui proces trebuie să fie complet purificat de impurități.

Metanolul poate fi supus cu ușurință la descompunere catalitică, care produce din nou gaz de sinteză. Acesta este foarte convenabil de utilizat pentru transportul gazului de sinteză. Metanolul este una dintre cele mai importante materii prime pentru industria petrochimică. Este folosit, de exemplu, pentru a produce acid acetic:

Catalizatorul acestui proces este un complex de rodiu anionic solubil. Această metodă este utilizată pentru producția industrială de acid acetic, a cărui cerere depășește scara producției sale ca urmare a procesului de fermentație.

Compușii solubili de rodiu pot fi utilizați în viitor ca catalizatori omogene pentru producerea de etan-1,2-diol din gazul de sinteză:

Această reacție are loc la o temperatură de 300°C și o presiune de ordinul 500-1000 atm. În prezent, un astfel de proces nu este viabil din punct de vedere economic. Produsul acestei reacții (denumirea sa banală este etilenglicol) este folosit ca antigel și pentru a produce diverși poliesteri, cum ar fi terilena.

Metanul este, de asemenea, utilizat pentru a produce clormetan, cum ar fi triclormetan (cloroform). Clormetanii au o varietate de utilizări. De exemplu, clormetanul este utilizat în procesul de producere a siliconilor.

În cele din urmă, metanul este din ce în ce mai folosit pentru a produce acetilenă

Această reacție are loc la aproximativ 1500°C. Pentru a încălzi metanul la această temperatură, acesta este ars în condiții de acces limitat la aer.

Etanul are, de asemenea, o serie de utilizări importante. Este utilizat în procesul de producere a cloretanului (clorură de etil). După cum sa menționat mai sus, clorura de etil este utilizată pentru a produce tetraetil plumb (IV). În Statele Unite, etanul este o materie primă importantă pentru producția de etilenă (Tabelul 6).

Propanul joacă un rol important în producția industrială de aldehide precum metanal (formaldehidă) și etanal (aldehidă acetică). Aceste substanțe sunt deosebit de importante în producția de materiale plastice. Butanul este utilizat pentru a produce buta-1,3-dienă, care, așa cum este descris mai jos, este folosită pentru a produce cauciuc sintetic.

5.2 Alchenele

Etilenă. Una dintre cele mai importante alchene și, în general, unul dintre cele mai importante produse ale industriei petrochimice este etilena. Este o materie primă pentru multe materiale plastice. Să le enumerăm.

Polietilenă. Polietilena este un produs al polimerizării etilenei:

policloretilenă. Acest polimer se mai numește și clorură de polivinil (PVC). Se obține din cloretilenă (clorura de vinil), care la rândul său se obține din etilenă. Reacția totală:

1,2-dicloretanul se obține sub formă de lichid sau gaz folosind ca catalizator clorură de zinc sau clorură de fier (III).

Când 1,2-dicloretanul este încălzit la o temperatură de 500°C sub o presiune de 3 atm în prezența piatră ponce, se formează cloretilenă (clorură de vinil).

O altă metodă de producere a cloretilenei se bazează pe încălzirea unui amestec de etilenă, acid clorhidric și oxigen la 250°C în prezența clorurii de cupru (II) (catalizator):

Fibră de poliester. Un exemplu de astfel de fibre este terilena. Se obține din etan-1,2-diol, care, la rândul său, este sintetizat din epoxietan (oxid de etilenă) după cum urmează:

Etan-1,2-diolul (etilen glicol) este, de asemenea, utilizat ca antigel și pentru a produce substanțe sintetice. detergenti.

Etanolul este produs prin hidratarea etilenei folosind acid fosforic pe suport de silice ca catalizator:

Etanolul este folosit pentru a produce etanal (acetaldehidă). În plus, este folosit ca solvent pentru lacuri și lacuri, precum și în industria cosmetică.

În cele din urmă, etilena este, de asemenea, utilizată pentru a produce cloretan, care, după cum sa menționat mai sus, este folosit pentru a face tetraetil plumb (IV) - un aditiv anti-detonare pentru benzină.

Propen. Propena (propilena), ca și etilena, este utilizată pentru sinteza unei varietăți de produse chimice. Multe dintre ele sunt folosite în producția de materiale plastice și cauciuc.

Polipropenă. Polipropena este un produs de polimerizare al propenei:

Propanonă și propenală. Propanona (acetona) este utilizată pe scară largă ca solvent și este, de asemenea, utilizată în producerea unui plastic cunoscut sub numele de plexiglas (metacrilat de polimetil). Propanona se obține din (1-metiletil)benzen sau din propan-2-ol. Acesta din urmă se obține din propenă după cum urmează:

Oxidarea propenei în prezența unui catalizator de oxid de cupru(II) la o temperatură de 350°C duce la producerea de propenal (aldehidă acrilică): hidrocarbură de rafinare a petrolului

Propan-1,2,3-triol. Propan-2-ol, peroxid de hidrogen și propenal produse în procesul descris mai sus pot fi utilizate pentru a produce propan-1,2,3-triol (glicerol):

Glicerina este folosită la producerea foliei de celofan.

Propenitril (acrilonitril). Acest compus este folosit pentru a produce fibre sintetice, cauciucuri și materiale plastice. Se obține prin trecerea unui amestec de propenă, amoniac și aer peste suprafața unui catalizator de molibdat la o temperatură de 450°C:

Metilbuta-1,3-dienă (izopren). Cauciucurile sintetice sunt produse prin polimerizarea acestuia. Izoprenul este produs folosind următorul proces în mai multe etape:

Epoxipropan folosit pentru producerea de spume poliuretanice, poliesteri și detergenți sintetici. Se sintetizează după cum urmează:

But-1-enă, but-2-enă și buta-1,2-dienă folosit la producerea cauciucurilor sintetice. Dacă butenele sunt utilizate ca materie primă pentru acest proces, acestea sunt mai întâi transformate în buta-1,3-dienă prin dehidrogenare în prezența unui catalizator - un amestec de oxid de crom (III) și oxid de aluminiu:

5. 3 Alchinele

Cel mai important reprezentant al unui număr de alchine este etina (acetilena). Acetilena are numeroase utilizări, cum ar fi:

– ca combustibil în pistoletele cu oxigen-acetilenă pentru tăierea și sudarea metalelor. Când acetilena arde în oxigen pur, flacăra sa dezvoltă o temperatură de până la 3000°C;

– pentru producerea cloretilenei (clorură de vinil), deși în prezent etilena devine cea mai importantă materie primă pentru sinteza cloretilenei (vezi mai sus).

– pentru a obține solventul 1,1,2,2-tetracloretan.

5.4 Arene

Benzenul și metilbenzenul (toluenul) sunt produse în cantități mari în timpul rafinării țițeiului. Deoarece metilbenzenul se obține în acest caz chiar și în cantități mai mari decât este necesar, o parte din acesta este transformată în benzen. În acest scop, un amestec de metilbenzen cu hidrogen este trecut pe suprafața unui catalizator de platină pe un suport de oxid de aluminiu la o temperatură de 600°C sub presiune:

Acest proces se numește hidroalchilare.

Benzenul este folosit ca materie primă pentru a produce o serie de materiale plastice.

(1-metiletil)benzen(cumen sau 2-fenilpropan). Este folosit pentru a produce fenol și propanonă (acetonă). Fenolul este utilizat pentru sinteza diferitelor cauciucuri și materiale plastice. Mai jos sunt cele trei etape ale procesului de producere a fenolului.

Poli(feniletilenă)(polistiren). Monomerul acestui polimer este feniletilena (stirenul). Se obține din benzen:

CAPITOLUL 6. ANALIZA STĂRII INDUSTRIEI PETROLIERE

Ponderea Rusiei în producția mondială de minerale rămâne ridicată și se ridică la 11,6% pentru petrol, 28,1% pentru gaz și 12-14% pentru cărbune. În ceea ce privește volumul rezervelor explorate de materii prime minerale, Rusia ocupă o poziție de lider în lume. Cu un teritoriu ocupat de 10%, 12-13% din rezervele mondiale de petrol, 35% din gaze și 12% din cărbune sunt concentrate în adâncurile Rusiei. În structura bazei de resurse minerale a țării, peste 70% din rezerve provin din resursele complexului de combustibil și energie (petrol, gaz, cărbune). Valoarea totală a materiilor prime minerale explorate și evaluate este de 28,5 trilioane de dolari, ceea ce este cu un ordin de mărime mai mare decât valoarea tuturor imobilelor privatizate din Rusia.

Tabelul 8 Combustibil și complex energetic Federația Rusă

Complexul de combustibil și energie este coloana vertebrală a economiei interne: ponderea complexului de combustibil și energie în totalul exporturilor în 1996 va fi de aproape 40% (25 miliarde USD). Aproximativ 35% din toate veniturile bugetului federal pentru 1996 (121 din 347 de trilioane de ruble) sunt planificate să fie primite prin activitățile întreprinderilor complexului. Ponderea complexului de combustibil și energie în volumul total de produse comerciale pe care întreprinderile ruse intenționează să le producă în 1996 este remarcabilă. a produselor comercializabile (la prețurile curente), ponderea întreprinderilor de combustibil și energie se va ridica la aproape 270 de trilioane de ruble, sau mai mult de 27% (Tabelul 8). Complexul de combustibil și energie rămâne cel mai mare complex industrial, făcând investiții de capital (peste 71 de trilioane de ruble în 1995) și atrăgând investiții (1,2 miliarde de dolari numai de la Banca Mondială în ultimii doi ani) în întreprinderi din toate industriile sale.

Industria petrolieră a Federației Ruse s-a dezvoltat intens pe o perioadă lungă de timp. Acest lucru a fost realizat prin descoperirea și punerea în funcțiune a câmpurilor mari de mare productivitate în regiunea Ural-Volga și Vestul Siberiei, precum și construcția de noi și extinderea rafinăriilor de petrol existente. Productivitatea ridicată a câmpurilor a făcut posibilă creșterea producției de petrol cu ​​20-25 de milioane de tone pe an cu investiții de capital specifice minime și costuri relativ scăzute ale resurselor materiale și tehnice. Cu toate acestea, dezvoltarea zăcămintelor s-a realizat într-un ritm inacceptabil de mare (de la 6 la 12% din rezervele inițiale), iar în toți acești ani infrastructura și construcția de locuințe în zonele producătoare de petrol au rămas serios în urmă. În 1988, Rusia a produs cantitatea maximă de condensat de petrol și gaze - 568,3 milioane de tone, sau 91% din producția de petrol din întreaga Uniune. Subsolul teritoriului Rusiei și apele adiacente ale mărilor conțin aproximativ 90% din rezervele dovedite de petrol ale tuturor republicilor care făceau anterior parte din URSS. În întreaga lume, baza de resurse minerale se dezvoltă conform schemei de extindere a reproducerii. Adică, în fiecare an este necesar să se transfere către producătorii de noi zăcăminte cu 10-15% mai mult decât produc. Acest lucru este necesar pentru a menține o structură de producție echilibrată, astfel încât industria să nu se confrunte cu o penurie de materii prime. În anii reformei, problema investițiilor în explorarea geologică a devenit acută. Dezvoltarea a un milion de tone de petrol necesită investiții de la două până la cinci milioane de dolari SUA. Mai mult, aceste fonduri vor da un randament abia după 3-5 ani. Între timp, pentru a compensa scăderea producției, este necesară dezvoltarea a 250-300 de milioane de tone de petrol anual. În ultimii cinci ani, au fost explorate 324 de zăcăminte de petrol și gaze și au fost puse în funcțiune 70-80 de zăcăminte. În 1995, doar 0,35% din PIB a fost cheltuit pentru geologie (în fosta URSS aceste costuri erau de trei ori mai mari). Există o cerere reținută pentru produsele geologilor - zăcăminte explorate. Cu toate acestea, în 1995, Instituția Geologică a reușit încă să oprească scăderea producției în industria sa. Volumul forajelor de explorare adâncă în 1995 a crescut cu 9% față de 1994. Din cele 5,6 trilioane de ruble finanțate, geologii au primit 1,5 trilioane de ruble la nivel central. Pentru 1996, bugetul Roskomnedra este de 14 trilioane de ruble, din care 3 trilioane sunt investiții centralizate. Acesta este doar un sfert din investiție fosta URSSîn geologia Rusiei.

Baza de materie primă a Rusiei, sub rezerva formării unor condiții economice adecvate pentru dezvoltarea explorării geologice, poate asigura pentru o perioadă relativ lungă nivelurile de producție necesare pentru a satisface nevoile de petrol ale țării. Trebuie avut în vedere că în Federația Rusă, după anii șaptezeci, nu a fost descoperit un singur câmp mare, foarte productiv, iar rezervele nou adăugate se deteriorează brusc în condițiile lor. De exemplu, din cauza condițiilor geologice, debitul mediu al unui puț nou din regiunea Tyumen a scăzut de la 138 de tone în 1975 la 10-12 tone în 1994, adică de peste 10 ori. Costurile resurselor financiare, materiale și tehnice pentru crearea a 1 tonă de capacitate nouă au crescut semnificativ. Starea de dezvoltare a câmpurilor mari de mare productivitate se caracterizează prin dezvoltarea rezervelor în volume de 60-90% din rezervele inițiale recuperabile, ceea ce a predeterminat scăderea naturală a producției de petrol.

Din cauza epuizării mari a zăcămintelor mari, foarte productive, calitatea rezervelor s-a schimbat în rău, ceea ce necesită atragerea unor resurse financiare, materiale și tehnice semnificativ mai mari pentru dezvoltarea lor. Din cauza reducerii finanțării, volumul lucrărilor de explorare geologică a scăzut în mod inacceptabil și, ca urmare, creșterea rezervelor de petrol a scăzut. Dacă în 1986-1990. în Siberia de Vest, creșterea rezervelor a fost de 4,88 miliarde de tone, apoi în 1991-1995. din cauza scăderii volumului de foraj de explorare, această creștere a scăzut cu aproape jumătate și s-a ridicat la 2,8 miliarde de tone. În condițiile actuale, pentru a satisface nevoile țării, chiar și în viitorul apropiat, sunt necesare măsuri guvernamentale de creștere bazin de materii prime.

Trecerea la relațiile de piață dictează necesitatea schimbării abordărilor pentru stabilirea condițiilor economice de funcționare a întreprinderilor aferente industriilor miniere. În industria petrolului, caracterizată prin resurse neregenerabile de materii prime minerale valoroase - petrol, existente abordări economice exclude din dezvoltare o parte semnificativă a rezervelor din cauza ineficacității dezvoltării acestora conform criteriilor economice actuale. Estimările arată că pentru companiile petroliere individuale, din motive economice, de la 160 la 1057 milioane de tone de rezerve de petrol nu pot fi implicate în cifra de afaceri economică.

Industria petrolieră, având o aprovizionare semnificativă de rezerve de sold, în ultimii aniîși deteriorează performanța. În medie, scăderea producției de petrol pe an pentru stocul actual este estimată la 20%. Din acest motiv, pentru a menține nivelul atins de producție de petrol în Rusia, este necesară introducerea de noi capacități de 115-120 milioane tone pe an, ceea ce necesită forarea a 62 milioane m de puțuri de producție, dar de fapt în 1991 27,5 milioane tone. m au fost forați, iar în 1995 - 9,9 milioane m.

Lipsa fondurilor a dus la o reducere bruscă a volumului construcțiilor industriale și civile, în special în Siberia de Vest. Ca urmare, a avut loc o scădere a lucrărilor de dezvoltare a câmpurilor petroliere, construcția și reconstrucția sistemelor de colectare și transport a petrolului, construcția de locuințe, școli, spitale și alte facilități, ceea ce a fost unul dintre motivele tensiunii sociale. situația din regiunile producătoare de petrol. Programul de construcție a instalațiilor asociate de utilizare a gazelor a fost întrerupt. Ca rezultat, peste 10 miliarde m3 de gaz petrolier sunt arși anual. Din cauza imposibilității reconstrucției sistemelor de conducte de petrol, pe câmpuri apar în mod constant numeroase rupturi de conducte. Numai în 1991, din acest motiv, s-au pierdut peste 1 milion de tone de petrol și s-au produs pagube mari mediu. Reducerea comenzilor de construcții a dus la prăbușirea organizațiilor puternice de construcții din Siberia de Vest.

Unul dintre principalele motive pentru criza din industria petrolului este, de asemenea, lipsa echipamentelor de câmp și a conductelor necesare. În medie, deficitul în asigurarea industriei cu resurse materiale și tehnice depășește 30%. În ultimii ani, nu a fost creată o singură unitate mare de producție nouă pentru producția de echipamente pentru câmpuri petroliere în plus, multe fabrici din acest profil au redus producția, iar fondurile alocate pentru achiziții în valută nu au fost suficiente;

Din cauza logisticii proaste, numărul puțurilor de producție inactive a depășit 25 mii de unități, inclusiv 12 mii de unități inactiv peste norma. Aproximativ 100 de mii de tone de petrol se pierd în fiecare zi din puțurile care sunt inactiv dincolo de normă.

O problemă acută pentru dezvoltarea ulterioară a industriei petroliere rămâne furnizarea slabă de mașini și echipamente de înaltă performanță pentru producția de petrol și gaze. Până în 1990, jumătate din industrie mijloace tehnice a avut o uzură de peste 50%, doar 14% din utilaje și echipamente corespundeau standardelor mondiale, cererea pentru principalele tipuri de produse a fost satisfăcută în medie cu 40-80%. Această situație cu furnizarea de echipamente industriei a fost o consecință a slabei dezvoltări a industriei de inginerie petrolieră a țării. Livrările de import în volumul total de echipamente au ajuns la 20%, iar pentru anumite tipuri au ajuns la 40%. Achiziția de țevi ajunge la 40 - 50%.

...

Documente similare

Indicații de utilizare a hidrocarburilor, calitățile lor de consum. Introducerea tehnologiei pentru prelucrarea în profunzime a hidrocarburilor, utilizarea lor ca agenți frigorifici, fluid de lucru pentru senzori de particule, pentru impregnarea recipientelor și a materialelor de ambalare.

raport, adaugat 07.07.2015


Tipurile și compoziția gazelor formate în timpul descompunerii hidrocarburilor petroliere în timpul proceselor sale de rafinare. Utilizarea instalaţiilor de separare a gazelor saturate şi nesaturate şi a instalaţiilor mobile gaz-benzină. Aplicarea industrială a gazelor de prelucrare.

rezumat, adăugat 02.11.2014


Conceptul de gaze petroliere asociate ca un amestec de hidrocarburi care sunt eliberate din cauza scăderii presiunii atunci când petrolul se ridică la suprafața Pământului. Compoziția gazului petrolier asociat, caracteristicile prelucrării și utilizării acestuia, principalele metode de eliminare.

prezentare, adaugat 11.10.2015


Caracteristică starea actuală industria petrolului și gazelor din Rusia. Etapele procesului de rafinare primară a petrolului și distilarea secundară a fracțiilor de benzină și motorină. Procese termice ale tehnologiei de rafinare a petrolului și tehnologiei de prelucrare a gazelor.

test, adaugat 05.02.2011


Sarcinile industriei de rafinare a petrolului și petrochimice. Caracteristici ale dezvoltării industriei de rafinare a petrolului în lume. Natura chimică, compoziție și proprietăți fizice condensat de petrol și gaze. Instalatii industriale pentru rafinarea primara a petrolului.

curs de prelegeri, adăugat 31.10.2012


Importanța procesului de reformare catalitică a benzinei în rafinarea și petrochimia modernă a petrolului. Metode de producere a hidrocarburilor aromatice prin reformare pe catalizatori de platină ca parte a complexelor de procesare a condensatului de petrol și gaz.

lucrare curs, adaugat 16.06.2015


Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului. Procesele primare și secundare de rafinare a petrolului, clasificarea lor. Reformarea și hidrotratarea petrolului. Cracare catalitică și hidrocracare. Cocsificarea și izomerizarea uleiului. Extracție aromatică ca rafinare a petrolului.

lucrare curs, adaugat 13.06.2012


Curba temperaturilor reale de fierbere a uleiului și bilanțul material al instalației primare de rafinare a petrolului. Conținut potențial de fracții în uleiul Vasilyevskaya. Caracteristicile benzinei din rafinarea petrolului primar, cracarea termică și catalitică.

munca de laborator, adaugat 14.11.2010


Caracteristici și structura organizatorica CJSC „Uzina Petrochimică Pavlodar”. Procesul de preparare a uleiului pentru rafinare: sortarea acestuia, purificarea de impurități, principiile rafinării primare a petrolului. Proiectarea și funcționarea coloanelor de distilare, tipurile acestora, tipurile de conexiune.

raport de practică, adăugat la 29.11.2009


Caracteristici generale ulei, determinarea conținutului potențial al produselor petroliere. Selectarea și justificarea uneia dintre opțiunile de rafinare a petrolului, calculul bilanțurilor materiale ale instalațiilor tehnologice și bilanțul de mărfuri al rafinăriei de petrol.

Principalele surse de hidrocarburi sunt petrolul, gazele petroliere naturale și asociate și cărbunele. Rezervele lor nu sunt nelimitate. Potrivit oamenilor de știință, la ritmurile actuale de producție și consum acestea vor dura: petrol timp de 30-90 de ani, gaze timp de 50 de ani, cărbune timp de 300 de ani.

Uleiul și compoziția sa:

Uleiul este un lichid uleios de la maro deschis la maro închis, de culoare aproape neagră cu miros caracteristic, nu se dizolvă în apă, formează o peliculă la suprafața apei care nu permite trecerea aerului. Uleiul este un lichid uleios de culoare maro deschis până la maro închis, aproape negru, cu miros caracteristic, nu se dizolvă în apă, formează o peliculă la suprafața apei care nu permite trecerea aerului. Uleiul este un amestec complex de hidrocarburi saturate și aromatice, cicloparafină, precum și unii compuși organici care conțin heteroatomi - oxigen, sulf, azot etc. Ce nume entuziasti au dat oamenii petrolului: și „ Aur negru„, și „Sângele Pământului”. Uleiul merită cu adevărat admirația și noblețea noastră.

Din punct de vedere al compoziției, uleiul poate fi: parafină - constă din alcani cu catenă liniară și ramificată; naftenic - conține hidrocarburi ciclice saturate; aromatice - include hidrocarburi aromatice (benzenul și omologii săi). În ciuda compoziției componente complexe, compoziția elementară a uleiurilor este mai mult sau mai puțin aceeași: în medie 82-87% hidrocarburi, 11-14% hidrogen, 2-6% alte elemente (oxigen, sulf, azot).

Puțină istorie .

În 1859, în SUA, în statul Pennsylvania, Edwin Drake, în vârstă de 40 de ani, cu ajutorul propriei perseverențe, bani de la o companie petrolieră și un vechi motor cu abur, a forat un puț de 22 de metri adâncime și a extras primul ulei din el.

Prioritatea lui Drake ca pionier în forajele petroliere este contestată, dar numele său este încă asociat cu începutul erei petrolului. Petrolul a fost descoperit în multe părți ale lumii. Omenirea a dobândit în sfârșit în cantități mari o sursă excelentă de iluminare artificială...

Care este originea uleiului?

Două concepte principale dominate în rândul oamenilor de știință: organic și anorganic. Conform primului concept, resturile organice îngropate în sedimente se descompun în timp, transformându-se în petrol, cărbune și gaze naturale; petrol și gaze mai mobile se acumulează apoi în straturile superioare ale rocilor sedimentare care au pori. Alți oameni de știință susțin că petrolul se formează la „adâncimi mari în mantaua Pământului”.

Omul de știință - chimistul rus D.I Mendeleev a fost un susținător al conceptului anorganic. În 1877, El a propus ipoteza mineralelor (carbură), conform căreia apariția petrolului este asociată cu pătrunderea apei în adâncurile Pământului de-a lungul falilor, unde, sub influența sa asupra „metalelor de carbon”, se obțin hidrocarburi.

Dacă ar exista o ipoteză a originii cosmice a petrolului - din hidrocarburile conținute în învelișul gazos al Pământului în timpul stării sale stelare.

Gazul natural este „aur albastru”.

Țara noastră se află pe primul loc în lume la rezervele de gaze naturale. Cele mai importante zăcăminte ale acestui combustibil valoros sunt situate în Siberia de Vest (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), în bazinul Volga-Ural (Vuktylskoye, Orenburgskoye) și în Caucazul de Nord (Stavropolskoye).

Pentru producția de gaze naturale se utilizează de obicei metoda curgerii. Pentru ca gazul să înceapă să curgă la suprafață, este suficient să deschideți un puț forat într-o formațiune cu gaz.

Gazul natural este folosit fără separare prealabilă deoarece este purificat înainte de transport. În special, impuritățile mecanice, vaporii de apă, hidrogenul sulfurat și alte componente agresive sunt îndepărtate din acesta... La fel și majoritatea propanului, butanului și hidrocarburilor mai grele. Metanul rămas aproape pur este consumat, În primul rând ca combustibil: putere calorică mare; ecologic; convenabil pentru extragere, transport, ardere, deoarece starea fizică este gaz.

În al doilea rând, metanul devine o materie primă pentru producerea de acetilenă, funingine și hidrogen; pentru producerea de hidrocarburi nesaturate, în principal etilenă și propilenă; pentru sinteza organica: alcool metilic, formaldehida, acetona, acid acetic si multe altele.

Gaz petrolier asociat

Gazul petrolier asociat este, de asemenea, gaz natural la origine. A primit un nume special, deoarece este situat în depozite împreună cu ulei - este dizolvat în el. Când uleiul este extras la suprafață, acesta este separat de acesta datorită unei scăderi puternice a presiunii. Rusia ocupă unul dintre primele locuri în ceea ce privește rezervele de gaz asociate și producția acesteia.

Compoziția gazului petrolier asociat diferă de gazul natural, conține mult mai mult etan, propan, butan și alte hidrocarburi. În plus, conține gaze atât de rare pe Pământ precum argonul și heliul.

Gazul petrolier asociat este o materie primă chimică valoroasă; Pentru prelucrare chimică se extrag și hidrocarburi individuale: etan, propan, butan etc. Din ele se obțin hidrocarburi nesaturate prin reacție de dehidrogenare.

Cărbune

Rezervele de cărbune din natură depășesc semnificativ rezervele de petrol și gaze. Cărbunele este un amestec complex de substanțe format din diverși compuși de carbon, hidrogen, oxigen, azot și sulf. Compoziția cărbunelui include astfel de substanțe minerale care conțin compuși ai multor alte elemente.

Cărbunii tari au compoziția: carbon - până la 98%, hidrogen - până la 6%, azot, sulf, oxigen - până la 10%. Dar în natură există și cărbuni bruni. Compoziția lor: carbon - până la 75%, hidrogen - până la 6%, azot, oxigen - până la 30%.

Principala metodă de procesare a cărbunelui este piroliza (cocos) - descompunerea substanțelor organice fără acces la aer atunci când temperatură ridicată(aproximativ 1000 C). Se obțin următoarele produse: cocs (combustibil solid artificial de rezistență sporită, utilizat pe scară largă în metalurgie); gudron de cărbune (utilizat în industria chimică); gaz de cocos (utilizat în industria chimică și ca combustibil.)

Gaz cocs

Compușii volatili (gazul cuptorului de cocs) formați în timpul descompunerii termice a cărbunelui intră într-un rezervor comun de colectare. Aici gazul cuptorului de cocs este răcit și trecut prin precipitatoare electrice pentru a separa gudronul de cărbune. În colectorul de gaze, simultan cu rășina, se condensează apa, în care se dizolvă amoniacul, hidrogenul sulfurat, fenolul și alte substanțe. Hidrogenul este izolat din gazul necondensat al cuptorului de cocs pentru diferite sinteze.

După distilarea gudronului de cărbune, rămâne o substanță solidă - smoală, care este utilizată pentru a pregăti electrozi și pâslă de acoperiș.

Rafinarea petrolului

Rafinarea petrolului, sau rectificarea, este procesul de separare termică a petrolului și a produselor petroliere în fracțiuni bazate pe punctul de fierbere.

Distilarea este un proces fizic.

Există două metode de rafinare a petrolului: fizică (prelucrare primară) și chimică (prelucrare secundară).

Rafinarea primară a petrolului se realizează într-o coloană de distilare - un aparat pentru separarea amestecurilor lichide de substanțe care diferă în punctul de fierbere.

Fracțiile de ulei și principalele domenii de utilizare a acestora:

Benzină - combustibil pentru automobile;

Kerosen - combustibil de aviație;

Nafta - producție de materiale plastice, materii prime pentru reciclare;

Benzina - motorina si combustibil pentru cazane, materii prime pentru reciclare;

Păcură - combustibil de fabrică, parafine, uleiuri lubrifiante, bitum.

Metode de curățare a scurgerilor de petrol :

1) Absorbție - Cu toții cunoașteți paie și turbă. Absorb uleiul, după care pot fi colectate și îndepărtate cu grijă, urmate de distrugere. Această metodă este potrivită doar în condiții calme și numai pentru pete mici. Metoda a fost foarte populară în ultima vreme datorită costului scăzut și eficienței ridicate.

Rezultat: Metoda este ieftină, în funcție de condițiile externe.

2) Autolichidare: - aceasta metoda se foloseste daca uleiul este varsat departe de maluri si pata este mica (in acest caz este mai bine sa nu atingeti deloc pata). Treptat se va dizolva în apă și se va evapora parțial. Uneori uleiul nu dispare nici după câțiva ani mici pete ajung pe coastă sub formă de bucăți de rășină alunecoasă.

Concluzie: nu se folosesc substanțe chimice; Uleiul rămâne mult timp la suprafață.

3) Biologic: Tehnologie bazată pe utilizarea microorganismelor capabile să oxideze hidrocarburile.

Rezultat: daune minime; îndepărtarea uleiului de la suprafață, dar metoda necesită multă muncă și consumă mult timp.