Naravni viri ogljikovodikov so. Naravni viri ogljikovodikov

zanimivo 11.08.2019

1. Naravni viri ogljikovodikov: plin, nafta, premog. Njihova predelava in praktično uporabo.

Glavni naravni viri ogljikovodikov so nafta, naravni in povezani naftni plini ter premog.

Naravni in povezani naftni plini.

Zemeljski plin je mešanica plinov, katere glavna sestavina je metan, ostalo je etan, propan, butan in majhna količina primesi - dušik, ogljikov monoksid (IV), vodikov sulfid in vodna para. 90 % se porabi kot gorivo, preostalih 10 % pa kot surovina za kemično industrijo: proizvodnjo vodika, etilena, acetilena, saj, raznih plastičnih mas, zdravil itd.

Povezani naftni plin je prav tako zemeljski plin, vendar se pojavlja skupaj z nafto – nahaja se nad nafto ali pa je v njej raztopljen pod pritiskom. Povezani plin vsebuje 30-50% metana, ostalo so njegovi homologi: etan, propan, butan in drugi ogljikovodiki. Poleg tega vsebuje enake primesi kot v zemeljskem plinu.

Tri frakcije povezanega plina:

1. bencin; dodaja se bencinu za boljši zagon motorja;

2. mešanica propan-butan; uporablja se kot gorivo za gospodinjstvo;

3. suhi plin; uporabljajo za proizvodnjo acilena, vodika, etilena in drugih snovi, iz katerih se proizvajajo gume, plastika, alkoholi, organske kisline itd.

Olje.

Olje je oljnata tekočina rumene ali svetlo rjave do črne barve z značilnim vonjem. Je lažji od vode in v njej praktično netopen. Nafta je zmes približno 150 ogljikovodikov, pomešanih z drugimi snovmi, zato nima določenega vrelišča.

90% proizvedenega olja se uporablja kot surovina za proizvodnjo različnih goriv in maziv. Hkrati je nafta dragocena surovina za kemično industrijo.

Nafto, pridobljeno iz zemeljskega drobovja, imenujem surova. Surovo olje se ne uporablja, ampak se predeluje. Surovo olje se očisti iz plinov, vode in mehanskih nečistoč, nato pa se podvrže frakcijski destilaciji.

Destilacija je postopek ločevanja mešanic na posamezne komponente ali frakcije na podlagi razlik v njihovih vreliščih.

Pri destilaciji nafte se izolira več frakcij naftnih derivatov:

1. Plinska frakcija (tvre = 40°C) vsebuje normalne in razvejane alkane CH4 - C4H10;

2. Bencinska frakcija (tvre = 40 - 200 °C) vsebuje ogljikovodike C 5 H 12 - C 11 H 24; pri ponovni destilaciji se iz mešanice sproščajo lahki naftni produkti, ki vrejo v nižjih temperaturnih območjih: petroleter, letalski in motorni bencin;

3. Naftna frakcija (težki bencin, vrelišče = 150 - 250 ° C), vsebuje ogljikovodike sestave C 8 H 18 - C 14 H 30, ki se uporabljajo kot gorivo za traktorje, dizelske lokomotive, tovornjake;

4. Kerozinska frakcija (tvre = 180 - 300 °C) vključuje ogljikovodike sestave C 12 H 26 - C 18 H 38; uporablja se kot gorivo za reaktivna letala, rakete;

5. Plinsko olje (tvre = 270 - 350 °C) se uporablja kot dizelsko gorivo in se krekira v velikem obsegu.

Po destilaciji frakcij ostane temna viskozna tekočina - kurilno olje. Iz kurilnega olja izoliramo solarna olja, vazelin, parafin. Ostanek pri destilaciji kurilnega olja je katran, uporablja se pri proizvodnji materialov za gradnjo cest.

Recikliranje olja temelji na kemičnih procesih:

1. Krekiranje - cepitev velikih molekul ogljikovodikov na manjše. Razlikovati med termičnim in katalitskim krekingom, ki je trenutno pogostejši.

2. Reformiranje (aromatizacija) je pretvorba alkanov in cikloalkanov v aromatske spojine. Ta postopek poteka s segrevanjem bencina pri povišanem tlaku v prisotnosti katalizatorja. Reforming se uporablja za pridobivanje aromatskih ogljikovodikov iz bencinskih frakcij.

3. Piroliza naftnih derivatov poteka s segrevanjem naftnih derivatov na temperaturo 650 - 800°C, glavni produkti reakcije so nenasičeni plinasti in aromatski ogljikovodiki.

Nafta je surovina za proizvodnjo ne le goriva, ampak tudi številnih organskih snovi.

Premog.

Premog je tudi vir energije in dragocena kemična surovina. Sestava premoga je predvsem organska snov, pa tudi voda, minerali, ki pri zgorevanju tvorijo pepel.

Ena od vrst predelave črnega premoga je koksanje - to je postopek segrevanja premoga na temperaturo 1000 ° C brez dostopa zraka. Koksanje premoga se izvaja v koksarnah. Koks je sestavljen iz skoraj čistega ogljika. Uporablja se kot reducent pri plavžni proizvodnji grodlja v metalurških obratih.

Hlapne snovi pri kondenzaciji premogov katran (vsebuje veliko različnih organskih snovi, od katerih je večina aromatskih), amonijakova voda (vsebuje amoniak, amonijeve soli) in koksarniški plin (vsebuje amoniak, benzen, vodik, metan, ogljikov monoksid (II), etilen). , dušik in druge snovi).

Najpomembnejši naravni viri ogljikovodikov so olje , zemeljski plin in premog . Tvorijo bogata nahajališča v različnih regijah Zemlje.

Prej so bili pridobljeni naravni proizvodi uporabljeni izključno kot gorivo. Trenutno so razvite in široko uporabljene metode za njihovo predelavo, ki omogočajo izolacijo dragocenih ogljikovodikov, ki se uporabljajo kot visokokakovostno gorivo in kot surovine za različne organske sinteze. Predelava naravnih virov surovin petrokemična industrija . Analizirajmo glavne metode predelave naravnih ogljikovodikov.

Najdragocenejši vir naravnih surovin - olje . Je oljnata tekočina temno rjave ali črne barve z značilnim vonjem, praktično netopna v vodi. Gostota olja je 0,73–0,97 g/cm3. Nafta je kompleksna mešanica različnih tekočih ogljikovodikov, v kateri so raztopljeni plinasti in trdni ogljikovodiki, sestava nafte iz različnih nahajališč pa se lahko razlikuje. V sestavi olja so lahko v različnih razmerjih prisotni alkani, cikloalkani, aromatski ogljikovodiki, pa tudi organske spojine, ki vsebujejo kisik, žveplo in dušik.

Surove nafte se praktično ne uporablja, ampak se predeluje.

Razlikovati primarna rafinacija nafte (destilacija ), tj. ločevanje na frakcije z različnimi vrelišči in recikliranje (pokanje ), med katerim se spremeni struktura ogljikovodikov

dov vključen v njegovo sestavo.

Primarna rafinacija nafte Temelji na dejstvu, da je vrelišče ogljikovodikov tem večje, čim večja je njihova molska masa. Olje vsebuje spojine z vreliščem od 30 do 550°C. Kot rezultat destilacije se olje loči na frakcije, ki vrejo pri drugačna temperatura in vsebuje mešanice ogljikovodikov z različnimi molskimi masami. Te frakcije se uporabljajo na različne načine (glej tabelo 10.2).

Tabela 10.2. Izdelki primarne rafinacije nafte.

Ulomek	Vrelišče, °C	Spojina	Aplikacija
Utekočinjen plin	<30	Ogljikovodiki С 3 -С 4	Plinasta goriva, surovine za kemično industrijo
Bencin	40-200	Ogljikovodiki C 5 - C 9	Letalsko in avtomobilsko gorivo, topilo
Nafta	150-250	Ogljikovodiki C 9 - C 12	Gorivo za dizelske motorje, topilo
kerozin	180-300	Ogljikovodiki С 9 -С 16	Gorivo za dizelske motorje, gorivo za gospodinjstvo, gorivo za razsvetljavo
plinsko olje	250-360	Ogljikovodiki С 12 -С 35	Dizelsko gorivo, surovina za katalitski kreking
kurilno olje	> 360	Višji ogljikovodiki, snovi, ki vsebujejo O-, N-, S-, Me	Gorivo za kotlovnice in industrijske peči, surovina za nadaljnjo destilacijo

Delež kurilnega olja predstavlja približno polovico mase nafte. Zato je tudi podvržen toplotna obdelava. Da preprečimo razgradnjo, se kurilno olje destilira pod znižanim tlakom. V tem primeru dobimo več frakcij: tekoče ogljikovodike, ki se uporabljajo kot mazalna olja ; mešanica tekočih in trdnih ogljikovodikov - petrolatum uporablja se pri pripravi mazil; mešanica trdnih ogljikovodikov - parafin , za proizvodnjo kreme za čevlje, sveč, vžigalic in svinčnikov ter za impregnacijo lesa; nehlapni ostanek katran uporablja se za proizvodnjo cestnega, gradbenega in strešnega bitumna.

Rafiniranje nafte vključuje kemične reakcije, ki spremenijo sestavo in kemično strukturo ogljikovodikov. Njegova raznolikost

ty - termični kreking, katalitski kreking, katalitski reforming.

Toplotno razpokanje običajno izpostavljen kurilnemu olju in drugim frakcijam težkega olja. Pri temperaturi 450–550 °C in tlaku 2–7 MPa mehanizem prostih radikalov razcepi molekule ogljikovodikov na fragmente z manjšim številom ogljikovih atomov, pri čemer nastanejo nasičene in nenasičene spojine:

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

Na ta način se pridobiva avtomobilski bencin.

katalitsko krekiranje izvajajo v prisotnosti katalizatorjev (običajno aluminosilikatov) pri zračni tlak in temperaturo 550 - 600°C. Hkrati se letalski bencin pridobiva iz frakcij nafte iz kerozina in plinskega olja.

Razcepitev ogljikovodikov v prisotnosti aluminosilikatov poteka po ionskem mehanizmu in ga spremlja izomerizacija, tj. tvorba mešanice nasičenih in nenasičenih ogljikovodikov z razvejanim ogljikovim skeletom, na primer:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

mačka., t||

C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C \u003d C - CH-CH 3

katalitsko reformiranje izvedemo pri temperaturi 470-540 °C in tlaku 1-5 MPa z uporabo platinastih ali platina-renijevih katalizatorjev, nanesenih na osnovi Al 2 O 3 . V teh pogojih se transformacija parafinov in

naftnih cikloparafinov do aromatskih ogljikovodikov

mačka., t, str

¾¾¾¾® + 3H 2

mačka., t, str

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

Katalitični procesi omogočajo pridobivanje bencina izboljšane kakovosti zaradi visoke vsebnosti razvejanih in aromatskih ogljikovodikov v njem. Za kakovost bencina je značilna njegova oktansko število. Bolj ko bati stisnejo zmes goriva in zraka, večja je moč motorja. Stiskanje pa se lahko izvaja le do določene meje, nad katero pride do detonacije (eksplozije).

mešanica plinov, kar povzroča pregrevanje in prezgodnjo obrabo motorja. Najnižja odpornost proti detonaciji pri običajnih parafinih. Z zmanjšanjem dolžine verige se poveča njena razvejanost in število dvojnih

ny povezave, se poveča; še posebej veliko je aromatičnih ogljikovih hidratov.

pred porodom. Za oceno odpornosti proti detonaciji različnih vrst bencina jih primerjamo s podobnimi kazalci za mešanico izooktan in n-heptan z različnim razmerjem komponent; oktansko število je enako odstotku izooktana v tej mešanici. Večji kot je, višja je kakovost bencina. Oktansko število lahko povečamo tudi z dodajanjem posebnih sredstev proti detonaciji, npr. tetraetil svinec Pb(C 2 H 5) 4 , vendar so takšen bencin in produkti njegovega zgorevanja strupeni.

Poleg tekočih goriv se v katalitskih procesih pridobivajo nižji plinasti ogljikovodiki, ki se nato uporabljajo kot surovine za organsko sintezo.

Še en pomemben naravni vir ogljikovodikov, katerega pomen nenehno narašča - zemeljski plin. Vsebuje do 98 vol.% metana, 2–3 vol.%. njegovih najbližjih homologov, pa tudi nečistoč vodikovega sulfida, dušika, ogljikovega dioksida, žlahtnih plinov in vode. Plini, ki se sproščajo med proizvodnjo nafte ( mimogrede ), vsebujejo manj metana, vendar več njegovih homologov.

Kot gorivo se uporablja zemeljski plin. Poleg tega se iz njega z destilacijo izolirajo posamezni nasičeni ogljikovodiki, pa tudi sintezni plin , ki sestoji predvsem iz CO in vodika; uporabljajo se kot surovine za različne organske sinteze.

Minirano v velikih količinah premog - nehomogen trdni material črne ali sivo-črne barve. Je kompleksna mešanica različnih makromolekularnih spojin.

Premog se uporablja kot trdno gorivo in je tudi izpostavljen koksanje – suha destilacija brez dostopa zraka pri 1000-1200°C. Kot rezultat tega procesa se oblikujejo: koks , ki je fino zdrobljen grafit in se uporablja v metalurgiji kot redukcijsko sredstvo; premogov katran , ki je podvržen destilaciji in dobimo aromatske ogljikovodike (benzen, toluen, ksilen, fenol itd.) in višina tona , gre za pripravo strešne kritine; amoniakova voda in koksarni plin ki vsebuje približno 60 % vodika in 25 % metana.

Tako zagotavljajo naravni viri ogljikovodikov

kemična industrija z raznolikimi in razmeroma poceni surovinami za organske sinteze, ki omogočajo pridobivanje številnih organskih spojin, ki jih v naravi ni, so pa za človeka nujne.

Splošna shema uporabo naravnih surovin za osnovno organsko in petrokemično sintezo lahko predstavimo na naslednji način.

Arenas Syngas Acetylene Alkenes Alkanes

Osnove organske in petrokemične sinteze

Kontrolne naloge.

1222. Kakšna je razlika med primarno rafinacijo nafte in recikliranje?

1223. Katere spojine določajo visoko kakovost bencina?

1224. Predlagajte metodo, ki omogoča pridobivanje etanola iz olja.

Naravni viri ogljikovodikov Starchevaya Arina Skupina B-105 2013

Naravni viri Naravni viri ogljikovodikov so fosilna goriva – nafta in plin, premog in šota. Nahajališča surove nafte in plina so nastala pred 100–200 milijoni let iz mikroskopskih morskih rastlin in živali, ki so bile vključene v sedimentne kamnine, nastala na dnu morja, Nasprotno sta premog in šota začela nastajati pred 340 milijoni let iz rastlin, ki so rasle na kopnem.

Zemeljski plin in surovo nafto običajno najdemo skupaj z vodo v naftonosnih plasteh, ki se nahajajo med plastmi kamnin (slika 2). Izraz "zemeljski plin" se uporablja tudi za pline, ki nastajajo v naravne razmere iz razgradnje premoga. Zemeljski plin in surovo nafto razvijajo na vseh celinah razen na Antarktiki. Največje proizvajalke zemeljskega plina na svetu so Rusija, Alžirija, Iran in ZDA. Največje proizvajalke surove nafte so Venezuela, Savdska Arabija, Kuvajt in Iran. Zemeljski plin je sestavljen predvsem iz metana. Surova nafta je oljnata tekočina, katere barva se lahko spreminja od temno rjave ali zelene do skoraj brezbarvne. Vsebuje veliko število alkanov. Med njimi so nerazvejeni alkani, razvejeni alkani in cikloalkani s številom ogljikovih atomov od pet do 50. Industrijsko ime teh cikloalkanov je dobro znano. Surova nafta vsebuje tudi približno 10 % aromatskih ogljikovodikov ter majhne količine drugih spojin, ki vsebujejo žveplo, kisik in dušik.

Zemeljski plin se uporablja kot gorivo in kot surovina za proizvodnjo različnih organskih in anorganskih snovi. Že veste, da iz metana, glavne sestavine zemeljskega plina, pridobivajo vodik, acetilen in metilni alkohol, formaldehid in mravljinčno kislino ter številne druge organske snovi. Kot gorivo se zemeljski plin uporablja v elektrarnah, v kotlovnicah za ogrevanje vode stanovanjskih stavb in industrijskih objektov, v plavžu in martovski proizvodnji. Če prižgete vžigalico in prižgete plin v kuhinjskem plinskem štedilniku mestne hiše, "zaženete" verižno reakcijo oksidacije alkanov, ki so del zemeljskega plina. Premog je poleg nafte, naravnega in pripadajočega naftnega plina naravni vir ogljikovodikov. 0n tvori močne plasti v črevesju zemlje, njegove raziskane zaloge znatno presegajo zaloge nafte. Tako kot nafta tudi premog vsebuje veliko količino različnih organskih snovi. Poleg organskih vključuje tudi anorganske snovi, kot so voda, amoniak, vodikov sulfid in seveda sam ogljik - premog. Eden od glavnih načinov predelave premoga je koksanje - žganje brez dostopa zraka. Kot rezultat koksanja, ki se izvaja pri temperaturi okoli 1000 ° C, nastanejo: koksarni plin, ki vključuje vodik, metan, ogljikov monoksid in ogljikov dioksid, nečistoče amoniaka, dušika in drugih plinov; premogov katran, ki vsebuje več sto različnih organskih snovi, vključno z benzenom in njegovimi homologi, fenolom in aromatičnimi alkoholi, naftalenom in različnimi heterocikličnimi spojinami; suprakatran ali amonijakova voda, ki vsebuje, kot že ime pove, raztopljen amoniak, pa tudi fenol, vodikov sulfid in druge snovi; koks - trden ostanek koksanja, skoraj čisti ogljik. Koks se uporablja v proizvodnji železa in jekla, amoniak se uporablja v proizvodnji dušikovih in kombiniranih gnojil, pomena organskih produktov koksanja pa ni mogoče preceniti. Tako povezana nafta in zemeljski plini ter premog niso le najdragocenejši viri ogljikovodikov, ampak tudi del edinstvene shrambe nenadomestljivih naravni viri, katerih skrbna in razumna uporaba je nujen pogoj za progresivni razvoj človeške družbe.

Surova nafta je kompleksna mešanica ogljikovodikov in drugih spojin. V tej obliki se malo uporablja. Najprej se predela v druge izdelke, ki imajo praktično uporabo. Zato se surova nafta prevaža s tankerji ali po cevovodih do rafinerij. Predelava nafte vključuje številne fizikalne in kemične procese: frakcijsko destilacijo, kreking, reforming in razžveplanje.

Surovo nafto ločimo na številne komponente in jo podvržemo enostavni, frakcijski in vakuumski destilaciji. Narava teh procesov ter število in sestava nastalih frakcij nafte so odvisni od sestave surove nafte in zahtev za njene različne frakcije. Iz surove nafte se najprej odstranijo v njej raztopljene plinske nečistoče s preprosto destilacijo. Nato se olje podvrže primarni destilaciji, zaradi česar se loči na plin, lahke in srednje frakcije ter kurilno olje. Nadaljnja frakcijska destilacija lahkih in srednjih frakcij ter vakuumska destilacija kurilnega olja vodi do nastanka veliko število ulomki. V tabeli. 4 prikazuje območja vrelišča in sestavo različnih frakcij olja, na sl. 5 prikazuje diagram naprave primarne destilacijske (rektifikacijske) kolone za destilacijo olja. Preidimo zdaj k opisu lastnosti posameznih oljnih frakcij.

Na naftnih poljih so praviloma velike akumulacije tako imenovanega povezanega naftnega plina, ki se zbira nad nafto v zemeljski skorji in se v njej delno raztopi pod pritiskom prekrivajočih kamnin. Povezani naftni plin je tako kot nafta dragocen naravni vir ogljikovodikov. Vsebuje predvsem alkane, ki imajo v svojih molekulah od 1 do 6 ogljikovih atomov. Očitno je sestava pripadajočega naftnega plina veliko slabša od nafte. Kljub temu pa se pogosto uporablja tudi kot gorivo in kot surovina za kemično industrijo. Do pred nekaj desetletji so na večini naftnih polj sorodni naftni plin sežigali kot neuporaben dodatek k nafti. Trenutno se na primer v Surgutu, najbogatejšem skladišču nafte v Rusiji, proizvaja najcenejša elektrika na svetu z uporabo naftnega plina kot goriva.

Hvala za vašo pozornost.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

MOSKVSKI ODBOR ZA IZOBRAŽEVANJE

JUGOVZHODNI OKROŽNI URAD

Srednje splošna šola№506 s poglobljenim študijem ekonomije

NARAVNI VIRI OGLIKOVODIKOV, NJIHOVA PROIZVODNJA IN UPORABA

Kovčegin Igor 11b

Tiščenko Vitalij 11b

POGLAVJE 1. GEOKEMIJA NAFTE IN RAZISKOVANJE

1.1 Izvor fosilnih goriv

1.2 Plinske in naftne kamnine

POGLAVJE 2. NARAVNI VIRI

POGLAVJE 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA Ogljikovodikov

POGLAVJE 4. RAFINIRANJE NAFTE

4.1 Frakcijska destilacija

4.2 Pokanje

4.3 Preoblikovanje

4.4 Razžveplanje

POGLAVJE 5. UPORABA OGLJIKOVODIKA

5.1 Alkani

5.2 Alkeni

5.3 Alkini

POGLAVJE 6. ANALIZA STANJA NAFTNE INDUSTRIJE

POGLAVJE 7. ZNAČILNOSTI IN GLAVNI TRENDI V NAFTNI INDUSTRIJI

SEZNAM UPORABLJENE LITERATURE

POGLAVJE 1. GEOKEMIJA NAFTE IN RAZISKOVANJE

1 .1 Izvor fosilnih goriv

Prve teorije, ki so upoštevale principe, ki določajo nastanek nahajališč nafte, so bile običajno omejene predvsem na vprašanje, kje se kopiči. Vendar je v zadnjih 20 letih postalo jasno, da je za odgovor na to vprašanje potrebno razumeti, zakaj, kdaj in v kakšnih količinah je nafta nastala v določenem bazenu, ter razumeti in vzpostaviti procese kot zaradi česar je nastala, selila in kopičila. Te informacije so bistvene za izboljšanje učinkovitosti iskanja nafte.

Nastanek virov ogljikovodikov je po sodobnih pogledih nastal kot posledica zapletenega zaporedja geokemičnih procesov (glej sliko 1) znotraj prvotnih plinskih in naftnih kamnin. V teh procesih se sestavine različnih bioloških sistemov (snovi naravnega izvora) spremenili v ogljikovodike in v manjši meri v polarne spojine z različno termodinamično stabilnostjo - kot posledica obarjanja snovi naravnega izvora in njihovega kasnejšega prekrivanja s sedimentnimi kamninami pod vplivom povišane temperature in povečanega tlaka na površini. plasti zemeljska skorja. Primarna migracija tekočih in plinastih produktov iz prvotnega plinsko-oljnega sloja in njihova kasnejša sekundarna migracija (skozi nosilne horizonte, premike itd.) V porozne z nafto nasičene kamnine vodi do nastanka usedlin ogljikovodikov, nadaljnje migracije ki se prepreči z zaklepanjem usedlin med neporoznimi plastmi kamnin.

V izvlečkih organskih snovi iz sedimentnih kamnin biogenega izvora so spojine z enako kemijsko zgradbo kot spojine, ekstrahirane iz nafte. Za geokemijo imajo še posebej pomembnost nekatere od teh spojin veljajo za "biološke označevalce" ("kemične fosile"). Takšni ogljikovodiki imajo veliko skupnega s spojinami, ki jih najdemo v bioloških sistemih (npr. lipidi, pigmenti in metaboliti), iz katerih nastaja nafta. Te spojine ne samo dokazujejo biogenega izvora naravnih ogljikovodikov, temveč zagotavljajo tudi zelo pomembne informacije o kamninah, ki vsebujejo plin in nafto, ter o naravi zorenja in izvora, migracije in biorazgradnje, ki je privedla do nastanka specifičnih nahajališč plina in nafte.

Slika 1 Geokemični procesi, ki vodijo do nastanka fosilnih ogljikovodikov.

1. 2 Naftne in plinske kamnine

Plinsko-oljna kamnina se šteje za fino razpršeno sedimentno kamnino, ki je med naravnim usedanjem povzročila ali bi lahko povzročila nastanek in izpust znatnih količin nafte in (ali) plina. Razvrstitev takih kamnin temelji na vsebnosti in vrsti organske snovi, stanju njene metamorfne evolucije (kemične transformacije, ki se pojavljajo pri temperaturah približno 50-180 ° C), pa tudi naravi in količini ogljikovodikov, ki jih je mogoče pridobiti. iz tega. Organska snov kerogen Kerogen (iz grškega keros, kar pomeni vosek, in gen, kar pomeni "tvorjenje") je organska snov, razpršena v kamninah, netopna v organskih topilih, neoksidirajočih mineralnih kislinah in bazah. v sedimentnih kamninah biogenega izvora ga lahko najdemo v najrazličnejših oblikah, vendar ga lahko razdelimo na štiri glavne vrste.

1) Liptiniti- imajo zelo visoko vsebnost vodika, vendar nizko vsebnost kisika; njihova sestava je posledica prisotnosti alifatskih ogljikovih verig. Predpostavlja se, da so liptiniti nastali predvsem iz alg (običajno podvrženih bakterijskemu razkroju). Imajo visoko sposobnost pretvorbe v olje.

2) Izhodi- imajo visoko vsebnost vodika (vendar nižjo kot pri liptinitih), so bogati z alifatskimi verigami in nasičenimi nafteni (aliciklični ogljikovodiki), pa tudi z aromatskimi obroči in kisikom funkcionalne skupine. Ta organska snov nastane iz rastlinskih materialov, kot so trosi, cvetni prah, povrhnjica in drugi strukturni deli rastlin. Eksiniti imajo dobro sposobnost pretvorbe v nafto in plinski kondenzat. Kondenzat je mešanica ogljikovodikov, ki je na polju plinasta, vendar kondenzira v tekočino, ko jo izvlečemo na površje. , na višjih stopnjah metamorfnega razvoja pa v plin.

3) Vitrshity- imajo nizko vsebnost vodika, visoko vsebnost kisika in so sestavljeni predvsem iz aromatskih struktur s kratkimi alifatskimi verigami, ki so povezane s funkcionalnimi skupinami, ki vsebujejo kisik. Nastanejo iz strukturiranih lesnih (lignoceluloznih) materialov in imajo omejeno sposobnost pretvorbe v olje, vendar dobro sposobnost pretvorbe v plin.

4) Inertinitis so črne, neprozorne klastične kamnine (z visoko vsebnostjo ogljika in malo vodika), ki so nastale iz močno spremenjenih lesnih predhodnikov. Nimajo možnosti, da bi se spremenili v nafto in plin.

Glavni dejavniki, po katerih prepoznamo plinsko olje, so vsebnost kerogena, vrsta organske snovi v kerogenu in stopnja metamorfnega razvoja te organske snovi. Dobre naftne in plinaste kamnine so tiste, ki vsebujejo 2-4 % organske snovi tiste vrste, iz katere se lahko tvorijo in sproščajo ustrezni ogljikovodiki. Pod ugodnimi geokemičnimi pogoji lahko pride do tvorbe nafte iz sedimentnih kamnin, ki vsebujejo organske snovi, kot sta liptinit in eksinit. Tvorba plinskih nahajališč se običajno pojavi v kamninah, bogatih z vitrinitom, ali kot posledica termičnega krekinga prvotno nastale nafte.

Zaradi naknadnega zakopavanja sedimentov organske snovi pod zgornje plasti sedimentnih kamnin je ta snov izpostavljena vedno višjim temperaturam, kar vodi do termičnega razpada kerogena in nastajanja nafte in plina. Nastajanje nafte v količinah, zanimivih za industrijski razvoj polja, poteka pod določenimi časovnimi in temperaturnimi pogoji (globina nahajanja), čas nastajanja pa je tem daljši, čim nižja je temperatura (to zlahka razumemo, če predpostavimo, da reakcija poteka po enačbi prvega reda in je Arrheniusova odvisnost od temperature). Na primer, enaka količina nafte, ki je nastala pri 100 °C v približno 20 milijonih let, bi morala nastati pri 90 °C v 40 milijonih let in pri 80 °C v 80 milijonih let. Hitrost tvorbe ogljikovodikov iz kerogena se približno podvoji za vsakih 10 °C dviga temperature. Vendar kemična sestava kerogen. so lahko izjemno raznolike, zato lahko navedeno razmerje med časom zorenja olja in temperaturo tega procesa štejemo le kot osnovo za približne ocene.

Sodobne geokemijske študije kažejo, da v epikontinentalnem pasu Severnega morja vsakih 100 m povečanja globine spremlja povišanje temperature za približno 3 °C, kar pomeni, da so sedimentne kamnine, bogate z organskimi snovmi, tvorile tekoče ogljikovodike na globini 2500-4000 °C. m za 50-80 milijonov let. Zdi se, da so lahka olja in kondenzati nastali v globinah 4000-5000 m, metan (suh plin) pa v globinah več kot 5000 m.

POGLAVJE 2. NARAVNI VIRI

Naravni viri ogljikovodikov so fosilna goriva – nafta in plin, premog in šota. Nahajališča surove nafte in plina so nastala pred 100–200 milijoni let iz mikroskopskih morskih rastlin in živali, ki so se vdelale v sedimentne kamnine, ki so nastale na morskem dnu, v nasprotju s tem sta se premog in šota začela tvoriti pred 340 milijoni let iz rastlin, ki rastejo na kopnem.

Zemeljski plin je sestavljen predvsem iz metana (tabela 1).

Surova nafta je oljnata tekočina, katere barva se lahko spreminja od temno rjave ali zelene do skoraj brezbarvne. Vsebuje veliko število alkanov. Med njimi so nerazvejeni alkani, razvejeni alkani in cikloalkani s številom ogljikovih atomov od pet do 40. Industrijsko ime teh cikloalkanov je dobro znano. Surova nafta vsebuje tudi približno 10 % aromatskih ogljikovodikov ter majhne količine drugih spojin, ki vsebujejo žveplo, kisik in dušik.

Slika 2 Zemeljski plin in surova nafta sta ujeta med plastmi kamnin.

Tabela 1 Sestava zemeljskega plina

Premog je najstarejši vir energije, ki ga človeštvo pozna. Je mineral (sl. 3), ki je pri tem nastal iz rastlinske snovi metamorfizem. Metamorfne kamnine imenujemo kamnine, katerih sestava se je spremenila v pogojih visokih tlakov in visokih temperatur. Produkt prve stopnje pri nastajanju premoga je šota, ki je razpadla organska snov. Premog nastane iz šote, potem ko ga prekrijejo sedimentne kamnine. Te sedimentne kamnine imenujemo preobremenjene. Preobremenjene padavine zmanjšajo vsebnost vlage v šoti.

Pri razvrščanju premogov se uporabljajo trije kriteriji: čistost(določeno z relativno vsebnostjo ogljika v odstotkih); tip(določeno s sestavo izvorne rastlinske snovi); razred(odvisno od stopnje metamorfizma).

Tabela 2. Vsebnost ogljika v nekaterih gorivih in njihova kalorična vrednost

Najnižji razred fosilnih premogov je rjavi premog in lignit(tabela 2). Najbližje so šoti in zanje je značilna relativno nizka vsebnost ogljika in visoka vsebnost vlage. Premog značilna nižja vsebnost vlage in se pogosto uporablja v industriji. Najbolj suha in najtrša vrsta premoga je antracit. Uporablja se za ogrevanje doma in kuhanje.

V zadnjem času je zaradi tehnološkega napredka vse bolj ekonomičen. uplinjanje premoga. Produkti uplinjanja premoga vključujejo ogljikov monoksid, ogljikov dioksid, vodik, metan in dušik. Uporabljajo se kot plinasto gorivo ali kot surovina za proizvodnjo različnih kemičnih izdelkov in gnojil.

Premog, kot je opisano spodaj, je pomemben vir surovin za proizvodnjo aromatskih spojin.

Slika 3 Različica molekularnega modela nizko kakovostnega premoga. Premog je kompleksna zmes kemične snovi, ki vključujejo ogljik, vodik in kisik, pa tudi majhne količine dušika, žvepla in nečistoč drugih elementov. Poleg tega sestava premoga, odvisno od njegovega razreda, vključuje različno količino vlage in različne minerale.

Slika 4 Ogljikovodiki, ki jih najdemo v bioloških sistemih.

Ogljikovodiki se naravno pojavljajo ne le v fosilnih gorivih, ampak tudi v nekaterih materialih biološkega izvora. Naravni kavčuk je primer naravnega ogljikovodikovega polimera. Molekula kavčuka je sestavljena iz več tisoč strukturnih enot, ki so metilbuta-1,3-dien (izopren); njegova struktura je shematično prikazana na sl. 4. Metilbuta-1,3-dien ima naslednjo zgradbo:

naravni kavčuk. Približno 90 % naravnega kavčuka, ki se trenutno pridobiva po vsem svetu, prihaja iz brazilskega kavčukovca Hevea brasiliensis, ki se goji predvsem v ekvatorialnih državah Azije. Sok tega drevesa, ki je lateks (koloidni vodna raztopina polimer), zbrani iz zarez, narejenih z nožem na lubju. Lateks vsebuje približno 30% kavčuka. Njegovi drobni delci so suspendirani v vodi. Sok nalijemo v aluminijaste posode, kamor dodamo kislino, ki povzroči koagulacijo gume.

Mnoge druge naravne spojine vsebujejo tudi izoprenske strukturne fragmente. Na primer, limonen vsebuje dva izoprenska dela. Limonen je glavni sestavni del olja, pridobljena iz lupine citrusov, kot so limone in pomaranče. Ta spojina spada v razred spojin, imenovanih terpeni. Terpeni vsebujejo 10 atomov ogljika v svojih molekulah (C 10 spojine) in vključujejo dva izoprenska fragmenta, povezana med seboj zaporedno (»glava do repa«). Spojine s štirimi izoprenskimi fragmenti (C 20 -spojine) imenujemo diterpeni, s šestimi izoprenskimi fragmenti pa triterpeni (C 30 -spojine). Skvalen, ki ga najdemo v olju jeter morskega psa, je triterpen. Tetraterpeni (spojine C 40) vsebujejo osem izoprenskih fragmentov. Tetraterpene najdemo v pigmentih rastlinskih in živalskih maščob. Njihova barva je posledica prisotnosti dolgega konjugiranega sistema dvojnih vezi. β-karoten je na primer odgovoren za značilno oranžno barvo korenja.

POGLAVJE 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA Ogljikovodikov

Alkane, alkene, alkine in arene pridobivamo z rafiniranjem nafte (glej spodaj). Premog je tudi pomemben vir surovin za proizvodnjo ogljikovodikov. V ta namen se premog segreva brez dostopa zraka v retortni peči. Rezultat so koks, premogov katran, amoniak, vodikov sulfid in premogov plin. Ta proces se imenuje destruktivna destilacija premoga. Z nadaljnjo frakcijsko destilacijo premogovega katrana dobimo različne arene (preglednica 3). Pri interakciji koksa s paro nastane vodni plin:

Tabela 3 Nekatere aromatske spojine, pridobljene s frakcijsko destilacijo premogovega katrana (katran)

Alkane in alkene je mogoče pridobiti iz vodnega plina s Fischer-Tropschevim postopkom. Da bi to naredili, se vodni plin zmeša z vodikom in se spusti čez površino katalizatorja iz železa, kobalta ali niklja pri povišana temperatura in pod pritiskom 200-300 atm.

Fischer-Tropschov postopek omogoča tudi pridobivanje metanola in drugih organskih spojin, ki vsebujejo kisik, iz vodnega plina:

Ta reakcija poteka v prisotnosti katalizatorja kromovega (III) oksida pri temperaturi 300 °C in pod pritiskom 300 atm.

V industrializiranih državah se ogljikovodiki, kot sta metan in etilen, vedno bolj proizvajajo iz biomase. Bioplin je sestavljen predvsem iz metana. Etilen lahko pridobimo z dehidracijo etanola, ki nastane v procesih fermentacije.

Kalcijev dikarbid se pridobiva tudi iz koksa s segrevanjem njegove mešanice s kalcijevim oksidom pri temperaturah nad 2000 ° C v električni peči:

Ko kalcijev dikarbid reagira z vodo, nastane acetilen. Tak postopek odpira še eno možnost za sintezo nenasičenih ogljikovodikov iz koksa.

POGLAVJE 4. RAFINIRANJE NAFTE

Predelava nafte vključuje številne fizikalne in kemične procese: frakcijsko destilacijo, kreking, reforming in razžveplanje.

4.1 Frakcijska destilacija

Iz surove nafte se najprej odstranijo v njej raztopljene plinske nečistoče s preprosto destilacijo. Olje je nato izpostavljeno primarna destilacija, zaradi česar je razdeljen na plin, lahke in srednje frakcije ter kurilno olje. Nadaljnja frakcijska destilacija lahkih in srednjih frakcij ter vakuumska destilacija kurilnega olja povzroči nastanek velikega števila frakcij. V tabeli. 4 prikazuje območja vrelišča in sestavo različnih frakcij olja, na sl. 5 prikazuje diagram naprave primarne destilacijske (rektifikacijske) kolone za destilacijo olja. Preidimo zdaj k opisu lastnosti posameznih oljnih frakcij.

Tabela 4 Tipične frakcije destilacije olja

	Vrelišče, °C	Število ogljikovih atomov v molekuli


Nafta (nafta)

Mazalno olje in vosek

Slika 5 Primarna destilacija surove nafte.

plinska frakcija. Plini, pridobljeni pri rafiniranju nafte, so najpreprostejši nerazvejani alkani: etan, propan in butani. Ta frakcija ima industrijsko ime rafinerijski (naftni) plin. Odstrani se iz surove nafte, preden se podvrže primarni destilaciji, ali pa se loči od bencinske frakcije po primarni destilaciji. Rafinerijski plin se uporablja kot plinasto gorivo ali pa se utekočini pod tlakom, da dobimo utekočinjen naftni plin. Slednji gre v prodajo kot tekoče gorivo ali pa se uporablja kot surovina za proizvodnjo etilena v obratih za kreking.

bencinska frakcija. Ta frakcija se uporablja za pridobivanje različnih vrst motornega goriva. Je zmes različnih ogljikovodikov, vključno z ravnimi in razvejanimi alkani. Značilnosti zgorevanja nerazvejanih alkanov niso idealne za motorje z notranjim zgorevanjem. Zato se bencinska frakcija pogosto termično reformira, da pretvori nerazvejene molekule v razvejane. Pred uporabo se ta frakcija običajno zmeša z razvejanimi alkani, cikloalkani in aromatskimi spojinami, pridobljenimi iz drugih frakcij s katalitskim krekingom ali reformingom.

Kakovost bencina kot pogonskega goriva določa njegovo oktansko število. Označuje prostorninski odstotek 2,2,4-trimetilpentana (izooktana) v mešanici 2,2,4-trimetilpentana in heptana (ravnoverižnega alkana), ki ima enake lastnosti detonacijskega zgorevanja kot preskusni bencin.

Slabo motorno gorivo ima oktansko število nič, dobro gorivo pa oktansko število 100. Oktansko število bencinske frakcije, pridobljene iz surove nafte, je običajno nižje od 60. Zgorevalne lastnosti bencina se izboljšajo z dodatkom aditiv proti detonaciji, ki se uporablja kot tetraetil svinec (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4 . Tetraetil svinec je brezbarvna tekočina, pridobljena s segrevanjem kloroetana z zlitino natrija in svinca:

Pri zgorevanju bencina, ki vsebuje ta aditiv, nastajajo delci svinca in svinčev(II) oksid. Upočasnijo določene stopnje zgorevanja bencinskega goriva in tako preprečijo njegovo detonacijo. Skupaj s tetraetil svincem se bencinu doda 1,2-dibromoetan. Reagira s svincem in svincem (II), da nastane svinčev (II) bromid. Ker je svinčev (II) bromid hlapna spojina, se iz avtomobilskega motorja odstrani z izpušnimi plini.

Nafta (nafta). To frakcijo destilacije nafte dobimo v intervalu med bencinsko in kerozinsko frakcijo. Sestoji predvsem iz alkanov (tabela 5).

Nafto pridobivamo tudi s frakcijsko destilacijo frakcije lahkega olja, pridobljene iz premogovega katrana (tabela 3). Nafta iz premogovega katrana ima visoko vsebnost aromatskih ogljikovodikov.

Večina nafte, proizvedene z rafiniranjem surove nafte, se spremeni v bencin. Vendar se velik del tega uporablja kot surovina za proizvodnjo drugih kemikalij.

Tabela 5 Sestava ogljikovodikov frakcije nafte tipične nafte Bližnjega vzhoda

kerozin. Kerozinsko frakcijo destilacije nafte sestavljajo alifatski alkani, naftaleni in aromatski ogljikovodiki. Del se ga rafinira za uporabo kot vir nasičenih parafinskih ogljikovodikov, drugi del pa se krekira, da se pretvori v bencin. Vendar se večina kerozina uporablja kot gorivo za reaktivna letala.

plinsko olje. Ta del rafiniranja nafte je znan kot dizelsko gorivo. Nekaj jih je krekiranih za proizvodnjo rafinerijskega plina in bencina. Vendar se plinsko olje uporablja predvsem kot gorivo za dizelske motorje. Pri dizelskem motorju se gorivo vžge s povečanjem tlaka. Zato so brez svečk. Plinsko olje se uporablja tudi kot gorivo za industrijske peči.

kurilno olje. Ta frakcija ostane po odstranitvi vseh drugih frakcij iz olja. Največ se ga uporablja kot tekoče gorivo za ogrevanje kotlov in pridobivanje pare v industrijskih obratih, elektrarnah in ladijskih motorjih. Nekaj kurilnega olja pa je podvrženo vakuumski destilaciji, da dobimo mazalna olja in parafinski vosek. Mazivna olja se dodatno rafinirajo z ekstrakcijo s topilom. Temni viskozni material, ki ostane po vakuumski destilaciji kurilnega olja, se imenuje "bitumen" ali "asfalt". Uporablja se za izdelavo cestnih površin.

Razpravljali smo o tem, kako lahko frakcijska in vakuumska destilacija, skupaj z ekstrakcijo s topilom, loči surovo nafto v različne praktično pomembne frakcije. Vsi ti procesi so fizični. Kemični postopki pa se uporabljajo tudi za rafiniranje nafte. Te procese lahko razdelimo na dve vrsti: razpokanje in reformiranje.

4.2 Pokanje

V tem procesu se velike molekule frakcij z visokim vreliščem surove nafte razgradijo v manjše molekule, ki sestavljajo frakcije z nizkim vreliščem. Krekiranje je potrebno, ker povpraševanje po oljnih frakcijah z nizkim vreliščem - zlasti bencinu - pogosto presega zmožnost njihove pridobitve s frakcijsko destilacijo surove nafte.

Kot posledica krekinga se poleg bencina pridobivajo tudi alkeni, ki so nujni kot surovine za kemično industrijo. Kreking pa delimo na tri glavne vrste: hidrokreking, katalitski kreking in termični kreking.

Hidrokreking. Ta vrsta krekinga omogoča pretvorbo oljnih frakcij z visokim vreliščem (voski in težka olja) v frakcije z nizkim vreliščem. Postopek hidrokrekinga je sestavljen iz dejstva, da se frakcija, ki jo je treba krekirati, segreje pod zelo nizko temperaturo visok pritisk v vodikovi atmosferi. To vodi do lomljenja velikih molekul in dodajanja vodika njihovim fragmentom. Posledično nastanejo nasičene molekule majhnih velikosti. Hidrokreking se uporablja za proizvodnjo plinskih olj in bencinov iz težjih frakcij.

katalitsko krekiranje. Rezultat te metode je mešanica nasičenih in nenasičenih produktov. Katalitski kreking poteka pri relativno nizkih temperaturah, kot katalizator pa se uporablja mešanica silicijevega dioksida in aluminijevega oksida. Na ta način se iz težkih naftnih frakcij pridobiva kakovosten bencin in nenasičeni ogljikovodiki.

Toplotno razpokanje. Velike molekule ogljikovodikov, ki jih vsebuje težke frakcije olja lahko razgradimo na manjše molekule s segrevanjem teh frakcij na temperature nad njihovim vreliščem. Kot pri katalitskem krekingu tudi v tem primeru dobimo mešanico nasičenih in nenasičenih produktov. na primer

Termično krekiranje je še posebej pomembno za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov, kot sta etilen in propen. Parni krekerji se uporabljajo za termično krekiranje. V teh enotah se ogljikovodikova surovina najprej segreje v peči na 800 °C in nato razredči s paro. To poveča izkoristek alkenov. Ko se velike molekule prvotnih ogljikovodikov razdelijo na manjše molekule, se vroči plini ohladijo na približno 400 °C z vodo, ki se pretvori v stisnjeno paro. Nato ohlajeni plini vstopijo v destilacijsko (frakcijsko) kolono, kjer se ohladijo na 40°C. Kondenzacija večjih molekul povzroči nastanek bencina in plinskega olja. Nekondenzirani plini so stisnjeni v kompresorju, ki ga poganja stisnjena para, pridobljena iz stopnje hlajenja plina. Končno ločevanje produktov poteka v frakcijskih destilacijskih kolonah.

Tabela 6 Izkoristek produktov parnega krekinga iz različnih ogljikovodikovih surovin (masni %)

Izdelki	Ogljikovodične surovine






Buta-1,3-dien

Tekoče gorivo

AT evropskih državah Nafta je glavna surovina za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov s katalitskim krekingom. V Združenih državah je etan glavna surovina za ta namen. Z lahkoto se pridobiva v rafinerijah kot sestavina utekočinjenega naftnega plina ali zemeljskega plina in tudi iz naftnih vrtin kot sestavina naravnih povezanih plinov. Kot surovina za parni kreking se uporabljajo tudi propan, butan in plinsko olje. Produkti krekinga etana in nafte so navedeni v tabeli. 6.

Reakcije razpok potekajo po radikalnem mehanizmu.

4.3 Preoblikovanje

Za razliko od procesov krekinga, pri katerih gre za cepljenje večjih molekul na manjše, procesi reformiranja vodijo do spremembe strukture molekul ali njihovega združevanja v večje molekule. Reforming se uporablja pri rafiniranju surove nafte za pretvorbo nizkokakovostnih kosov bencina v visokokakovostne reze. Poleg tega se uporablja za pridobivanje surovin za petrokemično industrijo. Postopke reformiranja lahko razvrstimo v tri vrste: izomerizacija, alkilacija ter ciklizacija in aromatizacija.

Izomerizacija. V tem procesu se molekule enega izomera prerazporedijo in tvorijo drug izomer. Postopek izomerizacije je zelo pomemben za izboljšanje kakovosti bencinske frakcije, pridobljene po primarni destilaciji surove nafte. Poudarili smo že, da ta frakcija vsebuje preveč nerazvejenih alkanov. Lahko jih pretvorimo v razvejane alkane s segrevanjem te frakcije na 500-600 °C pod pritiskom 20-50 atm. Ta proces se imenuje toplotno reformiranje.

Uporablja se lahko tudi za izomerizacijo ravnoverižnih alkanov katalitsko reformiranje. Na primer, butan lahko izomeriziramo v 2-metilpropan z uporabo katalizatorja iz aluminijevega klorida pri 100 °C ali več:

Ta reakcija ima ionski mehanizem, ki se izvaja s sodelovanjem karbokationov.

Alkiliranje. V tem procesu se alkani in alkeni, ki nastanejo pri krekingu, rekombinirajo v visoko kakovostne bencine. Takšni alkani in alkeni imajo običajno dva do štiri ogljikove atome. Postopek poteka pri nizki temperaturi z uporabo močnega kislinskega katalizatorja, kot je žveplova kislina:

Ta reakcija poteka po ionskem mehanizmu s sodelovanjem karbokationa (CH 3) 3 C +.

Ciklizacija in aromatizacija. Ko se frakcije bencina in nafte, pridobljene kot rezultat primarne destilacije surove nafte, prepeljejo čez površino katalizatorjev, kot sta platina ali molibden(VI) oksid, na substratu iz aluminijevega oksida, pri temperaturi 500 °C in pod tlakom 10–20 atm pride do ciklizacije z naknadno aromatizacijo heksana in drugih alkanov z daljšimi ravnimi verigami:

Izločanje vodika iz heksana in nato iz cikloheksana se imenuje dehidrogenacija. Ta vrsta reformiranja je v bistvu eden od procesov krekinga. Imenuje se platformiranje, katalitično reformiranje ali preprosto reformiranje. V nekaterih primerih se v reakcijski sistem vnese vodik, da se prepreči popolna razgradnja alkana na ogljik in ohrani aktivnost katalizatorja. V tem primeru se postopek imenuje hidroformiranje.

4.4 Odstranjevanje žvepla

Surova nafta vsebuje vodikov sulfid in druge spojine, ki vsebujejo žveplo. Vsebnost žvepla v nafti je odvisna od polja. Nafta, ki jo pridobivajo iz epikontinentalnega pasu Severnega morja, ima nizko vsebnost žvepla. Med destilacijo surove nafte se organske spojine, ki vsebujejo žveplo, razgradijo, posledično pa nastane dodaten vodikov sulfid. Vodikov sulfid vstopi v rafinerijski plin ali frakcijo LPG. Ker ima vodikov sulfid lastnosti šibke kisline, ga je mogoče odstraniti z obdelavo naftnih proizvodov z nekakšno šibko bazo. Žveplo je mogoče pridobiti iz tako dobljenega vodikovega sulfida s sežiganjem vodikovega sulfida na zraku in prehajanjem produktov zgorevanja čez površino katalizatorja iz aluminijevega oksida pri temperaturi 400 °C. Celotno reakcijo tega procesa opisuje enačba

Približno 75 % vsega elementarnega žvepla, ki ga trenutno uporablja industrija nesocialističnih držav, se pridobi iz surove nafte in zemeljskega plina.

POGLAVJE 5. UPORABA OGLJIKOVODIKA

Približno 90 % vse proizvedene nafte se porabi kot gorivo. Čeprav je delež nafte, ki se uporablja za proizvodnjo petrokemičnih izdelkov, majhen, imajo ti izdelki zelo velik pomen. Več tisoč organskih spojin se pridobiva iz produktov destilacije olja (tabela 7). Ti pa se uporabljajo za proizvodnjo na tisoče izdelkov, ki zadovoljujejo več kot le osnovne potrebe. moderna družba, temveč tudi potrebo po udobju (slika 6).

Tabela 7 Ogljikovodikove surovine za kemično industrijo

	Kemični izdelki

	Metanol, ocetna kislina, klorometan, etilen
	Etil klorid, tetraetil svinec (IV)
	Metanal, etanal

	Polietilen, polikloroetilen (polivinilklorid), poliestri, etanol, etanal (acetaldehid)
	Polipropilen, propanon (aceton), propenal, propan-1,2,3-triol (glicerin), propennitril (akrilonitril), epoksi propan
	Sintetični kavčuk

Acetilen	Kloroetilen (vinil klorid), 1,1,2,2-tetrakloroetan

	(1-metil)benzen, fenol, polifeniletilen

Čeprav so različne skupine kemičnih izdelkov, prikazane na sl. 6 na splošno imenujemo petrokemične snovi, ker so pridobljene iz nafte, je treba opozoriti, da je veliko organskih proizvodov, zlasti aromatičnih, industrijsko pridobljenih iz premogovega katrana in drugih surovin. Pa vendar je približno 90 % vseh surovin za ekološko industrijo pridobljenih iz nafte.

Nekaj tipičnih primerov, ki prikazujejo uporabo ogljikovodikov kot surovin za kemično industrijo, bo obravnavanih spodaj.

Slika 6 Uporaba petrokemičnih izdelkov.

5.1 Alkani

Metan ni le eno najpomembnejših goriv, ampak ima tudi številne druge uporabe. Uporablja se za pridobivanje t.i sintezni plin ali sintetični plin. Tako kot vodni plin, ki je narejen iz koksa in pare, je sintezni plin zmes ogljikovega monoksida in vodika. Sintezni plin se proizvaja s segrevanjem metana ali nafte na približno 750 °C pri tlaku približno 30 atm v prisotnosti nikljevega katalizatorja:

Sintezni plin se uporablja za proizvodnjo vodika v Haberjevem procesu (sinteza amoniaka).

Sintezni plin se uporablja tudi za proizvodnjo metanola in drugih organskih spojin. V procesu pridobivanja metanola poteka sintezni plin preko površine katalizatorja iz cinkovega oksida in bakra pri temperaturi 250 °C in tlaku 50–100 atm, kar vodi do reakcije

Sintezni plin, ki se uporablja za ta proces, mora biti temeljito očiščen nečistoč.

Metanol se zlahka podvrže katalitični razgradnji, pri kateri se iz njega ponovno pridobi sintezni plin. Zelo priročno ga je uporabljati za transport sintetičnega plina. Metanol je ena najpomembnejših surovin za petrokemično industrijo. Uporablja se na primer za pridobivanje ocetne kisline:

Katalizator tega procesa je topen anionski rodijev kompleks. Ta metoda se uporablja za industrijsko proizvodnjo ocetne kisline, katere povpraševanje presega obseg njene proizvodnje zaradi procesa fermentacije.

Topne rodijeve spojine se lahko v prihodnosti uporabljajo kot homogeni katalizatorji za proizvodnjo etan-1,2-diola iz sinteznega plina:

Ta reakcija poteka pri temperaturi 300 °C in tlaku približno 500-1000 atm. Trenutno ta postopek ni ekonomsko upravičen. Produkt te reakcije (njegovo trivialno ime je etilen glikol) se uporablja kot antifriz in za proizvodnjo različnih poliestrov, kot je terilen.

Metan se uporablja tudi za proizvodnjo klorometanov, kot je triklorometan (kloroform). Klorometani imajo različne uporabe. Klorometan se na primer uporablja pri proizvodnji silikonov.

Nazadnje, metan se vedno bolj uporablja za proizvodnjo acetilena.

Ta reakcija poteka pri približno 1500 °C. Da bi metan segreli na to temperaturo, ga sežgejo v pogojih omejenega dostopa zraka.

Etan ima tudi številne pomembne uporabe. Uporablja se v procesu pridobivanja kloroetana (etil klorida). Kot je navedeno zgoraj, se etil klorid uporablja za proizvodnjo tetraetil svinca (IV). V Združenih državah Amerike je etan pomembna surovina za proizvodnjo etilena (tabela 6).

Propan ima pomembno vlogo pri industrijski proizvodnji aldehidov, kot sta metanal (formaldehid) in etanal (ocetni aldehid). Te snovi so še posebej pomembne v industriji plastike. Butan se uporablja za proizvodnjo buta-1,3-diena, ki se, kot bo opisano v nadaljevanju, uporablja za proizvodnjo sintetičnega kavčuka.

5.2 Alkeni

Etilen. Eden najpomembnejših alkenov in nasploh eden najpomembnejših produktov petrokemične industrije je etilen. Je surovina za številne plastike. Naj jih naštejemo.

Polietilen. Polietilen je produkt polimerizacije etilena:

Polikloroetilen. Ta polimer se imenuje tudi polivinilklorid (PVC). Pridobiva se iz kloroetilena (vinilklorida), ta pa iz etilena. Skupna reakcija:

1,2-dikloroetan pridobivamo v obliki tekočine ali plina z uporabo cinkovega klorida ali železovega (III) klorida kot katalizatorja.

Ko 1,2-dikloroetan segrejemo na temperaturo 500 °C pod tlakom 3 atm v prisotnosti plovca, nastane kloroetilen (vinil klorid).

Druga metoda za proizvodnjo kloroetilena temelji na segrevanju mešanice etilena, vodikovega klorida in kisika na 250 °C v prisotnosti bakrovega (II) klorida (katalizator):

poliestrsko vlakno. Primer takega vlakna je terilen. Pridobiva se iz etan-1,2-diola, ki se nato sintetizira iz epoksietana (etilen oksida) na naslednji način:

Etan-1,2-diol (etilen glikol) se uporablja tudi kot antifriz in za proizvodnjo sintetičnih detergenti.

Etanol se pridobiva s hidratacijo etilena z uporabo fosforne kisline na silicijevem nosilcu kot katalizatorja:

Etanol se uporablja za proizvodnjo etanala (acetaldehida). Poleg tega se uporablja kot topilo za lake in lake ter v kozmetični industriji.

Končno se etilen uporablja tudi za proizvodnjo kloroetana, ki se, kot je navedeno zgoraj, uporablja za izdelavo tetraetil svinca (IV), aditiva proti detonaciji za bencin.

propen. Propen (propilen) se tako kot etilen uporablja za sintezo različnih kemičnih izdelkov. Mnogi od njih se uporabljajo v proizvodnji plastike in gume.

polipropen. Polipropen je produkt polimerizacije propena:

Propanon in propenal. Propanon (aceton) se pogosto uporablja kot topilo in se uporablja tudi pri izdelavi plastike, znane kot pleksi steklo (polimetil metakrilat). Propanon se pridobiva iz (1-metiletil) benzena ali iz propan-2-ola. Slednji se pridobiva iz propena na naslednji način:

Oksidacija propena v prisotnosti katalizatorja bakrovega (II) oksida pri temperaturi 350 °C vodi do proizvodnje propenala (akrilnega aldehida): ogljikovodika za predelavo nafte

Propan-1,2,3-triol. Propan-2-ol, vodikov peroksid in propenal, pridobljeni po zgoraj opisanem postopku, lahko uporabimo za pridobivanje propan-1,2,3-triola (glicerola):

Glicerin se uporablja pri izdelavi celofanske folije.

propennitril (akrilonitril). Ta spojina se uporablja za proizvodnjo sintetičnih vlaken, gume in plastike. Pridobiva se s prehodom mešanice propena, amoniaka in zraka čez površino molibdatnega katalizatorja pri temperaturi 450 °C:

Metilbuta-1,3-dien (izopren). Sintetični kavčuk se pridobiva z njegovo polimerizacijo. Izopren se proizvaja z naslednjim večstopenjskim postopkom:

Epoksi propan uporablja se za proizvodnjo poliuretanskih pen, poliestrov in sintetičnih detergentov. Sintetizira se na naslednji način:

But-1-en, but-2-en in buta-1,2-dien uporabljajo za proizvodnjo sintetičnega kavčuka. Če kot surovino za ta proces uporabimo butene, jih najprej pretvorimo v buta-1,3-dien z dehidrogenacijo v prisotnosti katalizatorja - mešanice kromovega (III) oksida z aluminijevim oksidom:

5. 3 alkini

Najpomembnejši predstavnik vrste alkinov je etin (acetilen). Acetilen ima številne uporabe, kot so:

- kot gorivo v oksi-acetilenskih gorilnikih za rezanje in varjenje kovin. Ko acetilen gori v čistem kisiku, se v njegovem plamenu razvijejo temperature do 3000 °C;

- pridobivanje kloroetilena (vinilklorida), čeprav etilen trenutno postaja najpomembnejša surovina za sintezo kloroetilena (glej zgoraj).

- za pridobitev topila 1,1,2,2-tetrakloroetana.

5.4 arene

Benzen in metilbenzen (toluen) nastajata v velikih količinah pri rafiniranju surove nafte. Ker v tem primeru dobimo metilbenzen celo v večjih količinah, kot je potrebno, se del pretvori v benzen. V ta namen se mešanica metilbenzena z vodikom pri temperaturi 600 °C pod tlakom spusti čez površino platinastega katalizatorja, podprtega z aluminijevim oksidom:

Ta proces se imenuje hidroalkiliranje.

Benzen se uporablja kot surovina za številne plastike.

(1-metiletil)benzen(kumen ali 2-fenilpropan). Uporablja se za proizvodnjo fenola in propanona (acetona). Fenol se uporablja pri sintezi različnih gum in plastičnih mas. Spodaj so navedeni trije koraki v procesu proizvodnje fenola.

poli(feniletilen)(polistiren). Monomer tega polimera je fenil-etilen (stiren). Pridobiva se iz benzena:

POGLAVJE 6. ANALIZA STANJA NAFTNE INDUSTRIJE

Delež Rusije v svetovni proizvodnji mineralnih surovin ostaja visok in znaša 11,6% za nafto, 28,1% za plin in 12-14% za premog. Glede na raziskane mineralne rezerve ima Rusija vodilno mesto na svetu. Z zasedenim ozemljem 10 % je v črevesju Rusije skoncentriranih 12-13 % svetovnih zalog nafte, 35 % plina in 12 % premoga. V strukturi baze mineralnih surovin države več kot 70% rezerv odpade na vire gorivnega in energetskega kompleksa (nafta, plin, premog). Skupni stroški raziskanih in ocenjenih mineralnih surovin znašajo 28,5 trilijonov dolarjev, kar je za red velikosti višje od stroškov vseh privatiziranih nepremičnin v Rusiji.

Tabela 8 Gorivno-energetski kompleks Ruska federacija

Gorivno-energetski kompleks je hrbtenica domačega gospodarstva: delež gorivnega in energetskega kompleksa v celotnem izvozu bo leta 1996 znašal skoraj 40% (25 milijard dolarjev). Približno 35% vseh prihodkov zveznega proračuna za leto 1996 (121 od 347 trilijonov rubljev) naj bi prejeli od dejavnosti podjetij kompleksa. Oprijemljiv je delež gorivnega in energetskega kompleksa v skupni količini tržnih izdelkov, ki jih nameravajo ruska podjetja proizvesti v letu 1996. Od 968 trilijonov rubljev. tržnih izdelkov (v trenutnih cenah) bo delež podjetij za gorivo in energijo znašal skoraj 270 bilijonov rubljev ali več kot 27% (tabela 8). Gorivno-energetski kompleks ostaja največji industrijski kompleks, ki izvaja kapitalske naložbe (več kot 71 trilijonov rubljev leta 1995) in privablja naložbe (1,2 milijarde dolarjev samo od Svetovne banke v zadnjih dveh letih) v podjetja vseh njihovih panog.

Naftna industrija Ruske federacije se je v daljšem obdobju močno razvila. To je bilo doseženo z odkritjem in zagonom velikih visoko produktivnih polj v regiji Ural-Volga in Zahodni Sibiriji v 50-ih in 70-ih letih prejšnjega stoletja ter z izgradnjo novih in širitvijo obstoječih rafinerij nafte. Visoka produktivnost polj je omogočila povečanje proizvodnje nafte za 20-25 milijonov ton na leto z minimalnimi specifičnimi kapitalskimi naložbami in relativno nizkimi stroški materialnih in tehničnih virov. Vendar pa je hkrati razvoj nahajališč potekal z nesprejemljivo visoko stopnjo (od 6 do 12% črpanja iz začetnih rezerv), vsa ta leta pa sta infrastruktura in stanovanjska gradnja resno zaostajali za nafto. proizvodne regije. Leta 1988 je bila v Rusiji proizvedena največja količina nafte in plinskega kondenzata - 568,3 milijona ton ali 91% vsezvezne proizvodnje nafte. Črevesje ruskega ozemlja in sosednjih vodnih območij morij vsebuje približno 90% dokazanih zalog nafte vseh republik, ki so bile prej del ZSSR. Povsod po svetu se baza mineralnih surovin razvija po shemi širitve reprodukcije. To pomeni, da je treba ribičem letno prenesti 10-15% več novih nahajališč, kot jih proizvedejo. To je potrebno za ohranitev uravnotežene strukture proizvodnje, da industrija ne bo občutila surovin. V letih reform se je zaostrilo vprašanje naložb v raziskovanje. Za razvoj enega milijona ton nafte so potrebne naložbe v višini od dva do pet milijonov ameriških dolarjev. Poleg tega se bodo ta sredstva povrnila šele po 3-5 letih. Da bi nadomestili padec proizvodnje, je treba letno pridobiti 250-300 milijonov ton nafte. V zadnjih petih letih je bilo raziskanih 324 naftnih in plinskih polj, v obratovanje pa je bilo vključenih 70-80 polj. Za geologijo je bilo leta 1995 porabljenih le 0,35 % BDP (v nekdanji ZSSR so bili ti stroški trikrat višji). Obstaja zadržano povpraševanje po izdelkih geologov - raziskanih nahajališčih. Geološkemu zavodu je leta 1995 vendarle uspelo ustaviti upad proizvodnje v svoji panogi. Obseg globokega raziskovalnega vrtanja se je leta 1995 povečal za 9% v primerjavi z letom 1994. Od 5,6 bilijona rubljev financiranja so geologi centralno prejeli 1,5 bilijona rubljev. Proračun Roskomnedra za leto 1996 znaša 14 bilijonov rubljev, od tega 3 bilijone centraliziranih naložb. To je le četrtina naložb nekdanje ZSSR v geologijo Rusije.

Osnova virov Rusije, pod pogojem oblikovanja ustreznih gospodarskih pogojev za razvoj geološkega raziskovanja, lahko relativno dolgo zagotovi raven proizvodnje, ki je potrebna za zadovoljitev potreb države po nafti. Upoštevati je treba, da v Ruski federaciji po sedemdesetih letih ni bilo odkritega niti enega velikega visoko produktivnega polja, na novo povečane rezerve pa se glede na stanje močno poslabšujejo. Tako je na primer zaradi geoloških razmer povprečni pretok ene nove vrtine v regiji Tjumen padel s 138 ton leta 1975 na 10-12 ton leta 1994, to je več kot 10-krat. Znatno so se povečali stroški finančnih in materialnih ter tehničnih virov za ustvarjanje 1 tone nove zmogljivosti. Za stanje razvoja velikih visoko produktivnih polj je značilen razvoj zalog v višini 60-90% začetnih izterljivih zalog, kar je vnaprej določilo naravni upad proizvodnje nafte.

Zaradi visoke izčrpanosti velikih visoko produktivnih nahajališč se je kakovost zalog spremenila na slabše, kar zahteva vključevanje bistveno večjih finančnih in materialno-tehničnih sredstev za njihov razvoj. Zaradi zmanjšanja financiranja se je nesprejemljivo zmanjšal obseg raziskovalnih del, posledično pa se je zmanjšalo tudi povečanje zalog nafte. Če v letih 1986-1990. v Zahodni Sibiriji je povečanje zalog znašalo 4,88 milijarde ton, nato pa v letih 1991-1995. zaradi zmanjšanja obsega raziskovalnega vrtanja se je to povečanje skoraj prepolovilo in je znašalo 2,8 milijarde ton.V trenutnih razmerah je za zadovoljitev potreb države, tudi na kratek rok, potrebno sprejeti vladne ukrepe za povečanje bazen virov.

Prehod na tržne odnose narekuje potrebo po spremembi pristopov k ustvarjanju gospodarskih pogojev za delovanje podjetij, povezanih z rudarsko industrijo. V naftni industriji so značilni neobnovljivi viri dragocenih mineralnih surovin - olj, ki obstajajo ekonomski pristopi izključiti pomemben del rezerv iz razvoja zaradi neučinkovitosti njihovega razvoja glede na sedanja gospodarska merila. Ocene kažejo, da posamezna naftna podjetja zaradi ekonomskih razlogov ne morejo imeti gospodarskega prometa od 160 do 1057 milijonov ton zalog nafte.

Naftna industrija, ki ima znatne bilančne zaloge, v Zadnja leta poslabša delovanje. V povprečju je upad proizvodnje nafte na leto za tekoči sklad ocenjen na 20%. Zaradi tega je za ohranitev dosežene ravni proizvodnje nafte v Rusiji treba uvesti nove zmogljivosti 115-120 milijonov ton na leto, kar zahteva vrtanje 62 milijonov metrov proizvodnih vrtin, dejansko pa leta 1991 27,5 milijona. metrov, v letu 1995 pa 9,9 milijona m.

Pomanjkanje sredstev je povzročilo močno zmanjšanje obsega industrijske in civilne gradnje, zlasti v Zahodni Sibiriji. Posledično se je zmanjšalo delo pri razvoju naftnih polj, izgradnji in rekonstrukciji sistemov za zbiranje in transport nafte, gradnji stanovanj, šol, bolnišnic in drugih objektov, kar je bil eden od razlogov za napeto socialno stanje v regijah proizvodnje nafte. Program izgradnje objektov za izkoriščanje pripadajočega plina je bil moten. Posledično se letno sežge več kot 10 milijard m3 naftnega plina. Zaradi nezmožnosti rekonstrukcije naftovodnih sistemov na poljih nenehno prihaja do številnih razpok cevovodov. Samo leta 1991 je bilo zaradi tega izgubljenih več kot 1 milijon ton nafte in nastala je velika škoda okolju. Zmanjšanje gradbenih naročil je povzročilo razpad močnih gradbenih organizacij v Zahodni Sibiriji.

Eden glavnih razlogov za krizo v naftni industriji je tudi pomanjkanje potrebne terenske opreme in cevi. V povprečju primanjkljaj pri zagotavljanju industrije z materialnimi in tehničnimi viri presega 30%. V zadnjih letih ni bila ustvarjena niti ena nova velika proizvodna enota za proizvodnjo opreme za naftna polja, poleg tega so številni obrati tega profila zmanjšali proizvodnjo, dodeljena sredstva za nakupe deviz pa niso bila dovolj.

Zaradi slabe logistike je število nedelujočih proizvodnih vrtin preseglo 25.000, od tega 12.000 nedelujočih. V vrtinah, ki ne delujejo nad normo, se vsak dan izgubi približno 100.000 ton nafte.

Akuten problem nadaljnjega razvoja naftne industrije ostaja njena slaba oskrba z visoko zmogljivimi stroji in opremo za pridobivanje nafte in plina. Do leta 1990 polovica industrije tehnična sredstva imel več kot 50-odstotno obrabo, le 14% strojev in opreme je ustrezalo svetovni ravni, povpraševanje po glavnih vrstah izdelkov je bilo v povprečju zadovoljeno za 40-80%. Takšno stanje z opremo industrije je bilo posledica slabega razvoja naftne industrije v državi. Uvozne dobave v skupnem obsegu opreme dosegajo 20 %, pri nekaterih tipih pa tudi do 40 %. Nakup cevi doseže 40 - 50%.

...

Podobni dokumenti

Navodila za uporabo ogljikovodikov, njihove potrošniške lastnosti. Uvedba tehnologije za globinsko predelavo ogljikovodikov, njihova uporaba kot hladilna sredstva, delovna tekočina senzorjev elementarnih delcev, za impregnacijo posod in embalažnih materialov.

poročilo, dodano 07.07.2015

Vrste in sestava plinov, ki nastanejo pri razgradnji ogljikovodikov nafte v procesih njene predelave. Uporaba naprav za ločevanje nasičenih in nenasičenih plinov in mobilnih bencinskih naprav. Industrijska uporaba procesnih plinov.

povzetek, dodan 11.2.2014

Koncept naftnih plinov kot mešanice ogljikovodikov, ki se sproščajo zaradi zmanjšanja tlaka, ko se nafta dvigne na površje Zemlje. Sestava povezanega naftnega plina, značilnosti njegove predelave in uporabe, glavni načini uporabe.

predstavitev, dodana 10.11.2015

Značilnosti trenutnega stanja naftne in plinske industrije v Rusiji. Procesne stopnje primarne rafinacije nafte in sekundarne destilacije bencinskih in dizelskih frakcij. Termični procesi tehnologije rafiniranja nafte in tehnologije predelave plina.

test, dodan 5.2.2011

Naloge rafinerije nafte in petrokemične industrije. Značilnosti razvoja industrije rafiniranja nafte v svetu. Kemična narava, sestava in fizične lastnosti nafta in plinski kondenzat. Industrijske naprave za primarno rafinacijo nafte.

potek predavanj, dodan 31.10.2012

Pomen procesa katalitskega reforminga bencinov v sodobni rafineriji nafte in petrokemiji. Metode za proizvodnjo aromatskih ogljikovodikov z reformingom na platinskih katalizatorjih kot del kompleksov za predelavo nafte in plinskega kondenzata.

seminarska naloga, dodana 16.06.2015

Fizikalne in kemijske lastnosti olja. Primarni in sekundarni procesi rafiniranja nafte, njihova klasifikacija. Reforming in hidrotretiranje olja. Katalitski kreking in hidrokreking. Koksanje in izomerizacija olja. Pridobivanje aromatov kot rafiniranje nafte.

seminarska naloga, dodana 13.06.2012

Krivulja pravih vrelišč olja in materialna bilanca obrata za primarno predelavo olja. Možna vsebnost frakcij v Vasiljevskem olju. Značilnosti bencina primarne rafinacije nafte, termičnega in katalitskega krekinga.

laboratorijske vaje, dodano 14.11.2010

Značilnost in organizacijska struktura CJSC "Petrokemijska tovarna Pavlodar" Postopek priprave olja za predelavo: njegovo sortiranje, čiščenje nečistoč, principi primarne rafinacije olja. Naprava in delovanje destilacijskih stolpcev, njihove vrste, vrste povezave.

poročilo o praksi, dodano 29.11.2009

splošne značilnosti nafte, določanje potencialne vsebnosti naftnih derivatov. Izbira in utemeljitev ene od možnosti za rafiniranje nafte, izračun materialnih bilanc procesnih enot in blagovne bilance rafinerije nafte.

Glavni viri ogljikovodikov so nafta, naravni in povezani naftni plini ter premog. Njihove rezerve niso neomejene. Po mnenju znanstvenikov bo pri trenutni stopnji proizvodnje in porabe dovolj: nafte - 30 - 90 let, plina - za 50 let, premoga - za 300 let.

Olje in njegova sestava:

Olje je oljnata tekočina od svetlo rjave do temno rjave, skoraj črne barve z značilnim vonjem, se ne topi v vodi, na površini vode tvori film, ki ne prepušča zraka. Olje je oljnata tekočina svetlo rjave do temno rjave, skoraj črne barve, značilnega vonja, se ne topi v vodi, na površini vode tvori film, ki ne prepušča zraka. Nafta je kompleksna mešanica nasičenih in aromatskih ogljikovodikov, cikloparafina, pa tudi nekaterih organskih spojin, ki vsebujejo heteroatome - kisik, žveplo, dušik itd. Kakšnih navdušenih imen niso dali ljudje nafte: in “ črno zlato«, in »Kri zemlje«. Nafta si resnično zasluži naše občudovanje in plemenitost.

Sestava olja je: parafinska - sestavljena iz alkanov z ravno in razvejeno verigo; naftenski - vsebuje nasičene ciklične ogljikovodike; aromatski - vključuje aromatske ogljikovodike (benzen in njegove homologe). Kljub kompleksni komponentni sestavi je elementarna sestava olj bolj ali manj enaka: v povprečju 82-87% ogljikovodikov, 11-14% vodika, 2-6% drugih elementov (kisik, žveplo, dušik).

Malo zgodovine .

Leta 1859 je v ZDA, v zvezni državi Pennsylvania, 40-letni Edwin Drake s pomočjo lastne vztrajnosti, denarja od izkopavanja nafte in starega parnega stroja izvrtal vrtino globoko 22 metrov in iz nje izkopal prvo nafto. to.

Drakeova prednostna naloga kot pionirja na področju črpanja nafte je sporna, a njegovo ime še vedno povezujejo z začetkom naftne dobe. Nafto so odkrili v mnogih delih sveta. Človeštvo je končno v velikih količinah pridobilo odličen vir umetne razsvetljave ....

Kakšen je izvor nafte?

Med znanstveniki sta prevladovala dva glavna koncepta: organski in anorganski. Po prvem konceptu se organski ostanki, zakopani v sedimentnih kamninah, sčasoma razgradijo in spremenijo v nafto, premog in zemeljski plin; bolj gibljiva nafta in plin se nato kopičita v zgornjih plasteh sedimentnih kamnin s porami. Drugi znanstveniki trdijo, da nafta nastaja v "velikih globinah zemeljskega plašča".

Ruski znanstvenik - kemik D. I. Mendelejev je bil zagovornik anorganskega koncepta. Leta 1877 je predlagal mineralno (karbidno) hipotezo, po kateri je nastanek nafte povezan s prodiranjem vode v globino Zemlje vzdolž prelomov, kjer se pod njenim vplivom na "ogljikove kovine" pridobivajo ogljikovodiki.

Če bi obstajala hipoteza o kozmičnem izvoru nafte - iz ogljikovodikov, ki jih vsebuje plinasti ovoj Zemlje tudi v njenem zvezdnem stanju.

Zemeljski plin je »modro zlato«.

Naša država je po zalogah zemeljskega plina na prvem mestu na svetu. Najpomembnejša nahajališča tega dragocenega goriva se nahajajo v Zahodni Sibiriji (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), v Volga-Uralskem bazenu (Vuktylskoye, Orenburgskoye), na severnem Kavkazu (Stavropolskoye).

Za proizvodnjo zemeljskega plina se običajno uporablja pretočna metoda. Da plin začne teči na površje, je dovolj, da odpremo vrtino, izvrtano v plinonosnem rezervoarju.

Zemeljski plin se uporablja brez predhodne separacije, ker se pred transportom očisti. Iz njega se odstranijo predvsem mehanske nečistoče, vodna para, vodikov sulfid in druge agresivne komponente ... In tudi večina propana, butana in težjih ogljikovodikov. Preostali praktično čisti metan se porabi, Prvič kot gorivo: visoka kalorična vrednost; okolju prijazen; primeren za pridobivanje, transport, sežig, ker je agregatno stanje plin.

Drugič, metan postane surovina za proizvodnjo acetilena, saj in vodika; za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov, predvsem etilena in propilena; za organsko sintezo: metilni alkohol, formaldehid, aceton, ocetna kislina in še veliko več.

Povezani naftni plin

Povezani naftni plin je po izvoru tudi zemeljski plin. Posebno ime je dobil, ker je v nahajališčih skupaj z oljem - v njem je raztopljen. Pri črpanju nafte na površje se zaradi močnega padca tlaka loči od nje. Rusija zaseda eno od prvih mest glede zalog povezanega plina in njegove proizvodnje.

Povezani naftni plin se po sestavi razlikuje od zemeljskega plina – vsebuje veliko več etana, propana, butana in drugih ogljikovodikov. Poleg tega vsebuje tako redke pline na Zemlji, kot sta argon in helij.

Povezani naftni plin je dragocena kemična surovina, iz njega je mogoče pridobiti več snovi kot iz zemeljskega plina. Za kemično predelavo se pridobivajo tudi posamezni ogljikovodiki: etan, propan, butan itd. Iz njih z reakcijo dehidrogenacije pridobivajo nenasičene ogljikovodike.

Premog

Zaloge premoga v naravi znatno presegajo zaloge nafte in plina. Premog je kompleksna mešanica snovi, ki jo sestavljajo različne spojine ogljika, vodika, kisika, dušika in žvepla. Sestava premoga vključuje takšne mineralne snovi, ki vsebujejo spojine številnih drugih elementov.

Trdi premog ima sestavo: ogljik - do 98%, vodik - do 6%, dušik, žveplo, kisik - do 10%. Toda v naravi obstajajo tudi rjavi premogi. Njihova sestava: ogljik - do 75%, vodik - do 6%, dušik, kisik - do 30%.

Glavna metoda predelave premoga je piroliza (kokoacija) - razgradnja organskih snovi brez dostopa zraka, ko visoka temperatura(približno 1000 C). V tem primeru dobimo naslednje izdelke: koks (umetno trdno gorivo povečane trdnosti, ki se pogosto uporablja v metalurgiji); premogov katran (uporablja se v kemični industriji); kokosov plin (uporablja se v kemični industriji in kot gorivo.)

koksarni plin

Hlapne spojine (koksarni plin), ki nastanejo pri termični razgradnji premoga, vstopajo v splošno zbirko. Tu se plin iz koksarne ohladi in prehaja skozi elektrostatične filtre, da se loči premogov katran. V zbiralniku plinov voda kondenzira hkrati s smolo, v kateri se raztopijo amoniak, vodikov sulfid, fenol in druge snovi. Vodik se izolira iz nekondenziranega koksarniškega plina za različne sinteze.

Po destilaciji premogovega katrana ostane trdna snov - smola, ki se uporablja za pripravo elektrod in strešnega katrana.

Rafiniranje nafte

Rafinacija nafte ali rektifikacija je postopek toplotnega ločevanja nafte in naftnih derivatov na frakcije glede na vrelišče.

Destilacija je fizični proces.

Obstajata dva načina rafiniranja nafte: fizikalni (primarna predelava) in kemični (sekundarna predelava).

Primarna predelava olja se izvaja v destilacijskem stolpu - aparatu za ločevanje tekočih mešanic snovi, ki se razlikujejo po vrelišču.

Oljne frakcije in glavna področja njihove uporabe:

Bencin - avtomobilsko gorivo;

Kerozin - letalsko gorivo;

Ligroin - proizvodnja plastike, surovin za reciklažo;

Plinsko olje - dizelsko in kotlovsko gorivo, surovine za reciklažo;

Kurilno olje - tovarniško gorivo, parafini, mazalna olja, bitumen.

Metode za čiščenje oljnih madežev :

1) Absorpcija - vsi poznate slamo in šoto. Absorbirajo olje, nato pa jih je mogoče skrbno zbrati in odstraniti z naknadnim uničenjem. Ta metoda je primerna samo v mirnih razmerah in samo za majhne lise. Metoda je v zadnjem času zelo priljubljena zaradi nizkih stroškov in visoke učinkovitosti.

Pod črto: Metoda je poceni, odvisna od zunanjih pogojev.

2) Samolikvidacija: - ta metoda se uporablja, če je nafta razlita daleč od obale in je madež majhen (v tem primeru je bolje, da se madeža sploh ne dotikate). Postopoma se bo raztopil v vodi in delno izhlapel. Včasih olje ne izgine in po nekaj letih majhne lise dosežejo obalo v obliki koščkov spolzke smole.

Bottom line: ne uporabljajo se kemikalije; olje ostane na površini dolgo časa.

3) Biološki: Tehnologija, ki temelji na uporabi mikroorganizmov, ki lahko oksidirajo ogljikovodike.

Bottom line: minimalna škoda; odstranjevanje olja s površine, vendar je metoda težavna in dolgotrajna.