Содержание.
ВВЕДЕНИЕ....................................................................................
1
Природные источники углеводородов.
Природный газ……………………………………………..
2
Совокупный нефтяной
газ. ……………………………. 3
Экология..…………………………………………………………………..
4
Нефть и нефтепродукты…………………………………..
5
Каменный уголь……………………………………………
8
Введение.
Углеводороды — соединения, состоящие только из атомов
углерода и водорода.
Углеводороды встречаются в природе
в виде преимущественно природного газа,
нефти, каменного угля.
Углеводороды
делят на циклические (карбоциклические
соединения) и ациклические. К ациклическим
углеводородам относят органические соединения,
углеродный скелет молекул которых представляет
собой незамкнутые цепи.
Вы уже знаете, что
углеводороды являются важнейшим видом
сырья для химической
промышленности. Есть 2 способа использования
этих горючих ископаемых:
а) в виде топлива – как источник
энергии,
б) в виде сырья для дальнейшей
переработки – органический синтез.
Углеводороды,
в особенности алканы, — это основные
природные источники органических соединений
и основа наиболее важных промышленных
и лабораторных синтезов.
Эти цепи
могут быть образованы одинарными связями
(ал-каны), содержать одну двойную связь
(алкены), две или несколько двойных связей
(диены или полиены), одну тройную связь
(алкины).
Сторонники
теории органического происхождения считают,
что залежи образуются из остатков вымерших
растений и животных, превратились в смеси
углеводов в толще Земли предприятие действием
бактерий, высоких давлений и t °.
По теории минерального (вулканического)
происхождения горючих ископаемых, на
первоначальной стадии формирования планеты
Земля металлы сочетались с углеродом,
образуя карбиды. В результате реакции
карбидов с водой (водным паром) в глубинах
образуют газообразные углеводороды (метан,
ацетилен), предприятие влиянием t °, радиации,
катализаторов из них утворююся другие
соединения, содержащиеся в нефти. В верхних
слоях литосферы жидкие нефтяные компоненты
испарившиеся, жидкость загусала, превращалась
в асфальт и дальше на уголь.
Эту историю впервые высказал
Д. Менделеев. А в начале ХХ ст. фр. Вч. П.
Сабатье смоделировал описан процесс
в лаборатории и добыл смесь углеводородов,
подобную нефти.
В толщине
земной коры природный газ находится в
сжатом состоянии .Если просверлить скважину
, газ под давлением выходит на поверхность
. Направив газ в газопровод , можно транспортировать
его на большие расстояния. Оттуда газ идет на заводы, жилые
помещения (как топливо). При использовании
в быту газа сгорает много ценных веществ,
хотя его используют в быту вместо дров
и угля считают теперь прогрессом.
Природный газ еще перерабатывают
на различные ценные химические продукты:
как сырье для извлечения ацетилена, водорода
(в химическом синтезе аммиака). Сажа из
металла используется для изготовления
друковои краски, резиновых изделий.
Сажа , добытая из метана , используется
для изготовления печатной краски ,резиновых
изделий (как наполнитель) . Применение
природного газа — это , по сути , применение
метана.
Совокупный нефтяной газ.
Есть залежи природного газа,
который залегает вместе с нефтью и вместе
с ней выходит на поверхность из скважины.
Это совокупный нефтяной газ
– смесь летучих углеводородов: метана
до 40%, остальные его гомологи и другие
газы.
Смесь газов разделяют и используют
как топливо и как химическое сырье. Смесь
пропана и бутана сжижают и сохраняют
предприятие давлением в Балан, что позволяет
транспортировать газ в места, не подключенные
к сети газопроводов.
Кроме трубопроводного
транспорта широко используют специальные
танкеры — газовозы. Это специальные
суда, на которых газ перевозится в сжиженном
состоянии в специализированных изотермических
емкостях при температуре от −160 до −150
°С. Для сжижения газ охлаждают при повышенном
давлении. При этом степень сжатия достигает
600 раз в зависимости от потребностей.
Таким образом, для транспортировки газа
этим способом, необходимо протянуть газопровод
от месторождения до ближайшего морского
побережья, построить на берегу терминал,
который значительно дешевле обычного
порта, для сжижения газа и закачки его
на танкеры, и сами танкеры. Обычная вместимость
современных танкеров составляет от 150
000 до 250 000 м³. Такой метод транспортировки
является значительно более экономичным,
чем трубопроводный, начиная с расстояний
до потребителя сжиженного газа более
2000—3000 км, так как основную стоимость составляет
не транспортировка, а погрузочно — разгрузочные
работы, но требует более высоких начальных
вложений в инфраструктуру, чем трубопроводный.
К его достоинствам относится также тот
факт, что сжиженный газ куда более безопасен
при перевозке и хранении, чем сжатый.
Кроме трубопроводного
транспорта широко используют специальные
танкеры — газовозы. Это специальные
суда, на которых газ перевозится в сжиженном
состоянии в специализированных изотермических
емкостях при температуре от −160 до −150
°С. Для сжижения газ охлаждают при повышенном
давлении. При этом степень сжатия достигает
600 раз в зависимости от потребностей.
Таким образом, для транспортировки газа
этим способом, необходимо протянуть газопровод
от месторождения до ближайшего морского
побережья, построить на берегу терминал,
который значительно дешевле обычного
порта, для сжижения газа и закачки его
на танкеры, и сами танкеры. Обычная вместимость
современных танкеров составляет от 150
000 до 250 000 м³. Такой метод транспортировки
является значительно более экономичным,
чем трубопроводный, начиная с расстояний
до потребителя сжиженного газа более
2000—3000 км, так как основную стоимость составляет
не транспортировка, а погрузочно — разгрузочные
работы, но требует более высоких начальных
вложений в инфраструктуру, чем трубопроводный.
К его достоинствам относится также тот
факт, что сжиженный газ куда более безопасен
при перевозке и хранении, чем сжатый.
Сжиженный газ используют в
газовых запальника.
Попутный нефтяной газ по сравнению
с природным более богат по составу различными
УВ. Разделяя их на фракции, получают:
Газовый бензин – легколетучую смесь, состоящую
в основном из пентана и гексана,
Пропано-бутановую смесь – состоящая в основном из пентана
и гексана,
Сухой газ – смесь, содержащая в основном
метан и этан.
Экология.
В экологическом отношении
природный газ является самым чистым видом
органического топлива. При его сгорании
образуется значительно меньшее количество
вредных веществ по сравнению с другими
видами топлива. Однако сжигание человечеством
огромного количества различных видов
топлива, в том числе природного газа,
за последние полвека привело к некоторому
незначительному увеличению содержания
углекислого газа в атмосфере, который
является парниковым
газом. Некоторые ученые на этом
основании делают вывод об опасности возникновения
парникового эффекта и как следствие —
потепление климата. В связи с этим в 1997
году некоторыми странами был подписан Киотский
протокол по ограничению парникового
эффекта. По состоянию на 26 марта 2009 года
Протокол был ратифицирован 181 страной
мира (на эти страны совокупно приходится
более чем 61 % общемировых выбросов).
Следующим шагом было
внедрение в действие с весны 2004 года негласной
альтернативной глобальной программы
ускоренного преодоления последствий
техноэкологического кризиса. Основой
программы стало установление адекватного
ценообразования на энергоносители по
их топливной калорийности. Цена определяется
исходя из стоимости получаемых энергий
на конечном потреблении из единицы измерения
энергоносителя. С августа 2004 года по август
2007 года было рекомендовано и поддерживалось
регуляторами соотношение 0,10 долларов
США за киловатт-час
(средняя стоимость нефти — 68 долларов
за баррель).
С августа 2007 года была произведена ревальвация
соотношения до 0,15 долларов за киловатт-час
(средняя стоимость нефти — 102 доллара
за баррель). Финансово-экономический
кризис внёс свои коррективы, но указанное
соотношение будет восстановлено регуляторами.
Отсутствие управляемости на рынке газа
задерживает установление адекватного
ценобразования. Средняя стоимость газа
при указанном соотношении — 648 долларов
за 1000 м³.
Каменный уголь — осадочная порода, представляющая
собой продукт глубокого разложения остатков
растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). По химическому составу
каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных
полициклических ароматических
соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими
количествами минеральных примесей, при
сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются
друг от друга соотношением слагающих
их компонентов, что определяет их теплоту
сгорания. Ряд органических соединений,
входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.
Содержание углерода в каменном
угле, в зависимости от его сорта, составляет
от 75 % до 95 %. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней),
поэтому имеют более высокую теплоту сгорания
по сравнению с бурыми углями. Содержат
до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо
воспламеняются. Образуются из бурого
угля на глубинах порядка 3 километров.
Запасы каменного угля в природе значительно
превышают запасы нефти. Поэтому каменный
уголь – важнейший вид сырья для химической
отрасли промышленности.
В настоящее время в промышленности используется
несколько путей переработки каменного
угля: сухая перегонка (коксование, полукоксование),
гидрирование, неполное сгорание, получение
карбида кальция. Сухая перегонка угля
используется для получения кокса в металлургии
или бытового газа.
Основные запасы нефти находятся в северном
полушарии, преимущественно в отложениях
мезозоя. По количеству нефтеносных бассейнов-гигантов
и запасам особо выделяется район Персидского
залива.
Залежи нефти находятся в недрах
Земли на разной глубине, где нефть заполняет
свободное пространство между некоторыми
породами. Если она находится под давлением
газов, то поднимается по скважине на поверхность
Земли.
Керосин. Керосиновая фракция перегонки
нефти состоит из алифатических алканов,
нафталинов и ароматических углеводородов.
Часть ее подвергается очистке для использования
в качестве источника насыщенных углеводородов-парафинов,
а другая часть подвергается крекингу
с целью превращения в бензин. Однако основная
часть керосина используется в качестве
горючего для реактивных самолетов.
Газойль.
Эта фракция переработки нефти известна
под названием дизельного топлива. Часть
ее подвергают крекингу для получения
нефтезаводского газа и бензина. Однако
главным образом газойль используют в
качестве горючего для дизельных двигателей.
В дизельном двигателе зажигание топлива
производится в результате повышения
давления. Поэтому они обходятся без свечей
зажигания. Газойль используется также
как топливо для промышленных печей.
Мазут.
Эта фракция остается после удаления из
нефти всех остальных фракций. Большая
его часть используется в качестве жидкого
топлива для нагревания котлов и получения
пара на промышленных предприятиях, электростанциях
и в корабельных двигателях. Однако некоторую
часть мазута подвергают вакуумной перегонке
для получения смазочных масел и парафинового
воска .Темный вязкий материал, остающийся
после вакуумной перегонки мазута, называется
«битум», или «асфальт». Он используется
для изготовления дорожных покрытий.
5.Крекинг.
При вторичных методах переработки нефти
и происходит изменение структуры углеводородов,
входящих в ее состав. Среди этих методов
большое значение имеет крекинг (расщепление)
углеводородов нефти, проводимый для повышения
выхода бензина. В этом процессе крупные
молекулы высококипящих фракций сырой
нефти расщепляются на меньшие молекулы,
из которых состоят низкокипящие фракции
В результате крекинга кроме бензина получают
также алкены, необходимые как сырье для
химической промышленности.
сырой нефти
С16Н34 → С8Н16 + С8Н18
Гексадекан октен октан
С8Н18 → С4Н10 + С4Н8
Октан бутан бутен
С4Н10 → С2Н6 + С2Н4
Переработка нефти
Первый завод по очистке нефти
был построен в России в 1745 году, в период правления Елизаветы
Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле.
В Санкт-Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами,
а в малых городах — лучинами. Но уже тогда
во многих церквях горели неугасаемые
лампады. В них наливалось горное масло,
которое было не чем иным, как смесью очищенной
нефти с растительным маслом. Купец Набатов
был единственным поставщиком очищенной
нефти для соборов и монастырей. В конце
XVIII столетия была изобретена лампа. С
появлением ламп возрос спрос на керосин.
Очистка нефти — удаление из нефтепродуктов
нежелательных компонентов, отрицательно
влияющих на эксплуатационные свойства
топлив и масел. Химическая очистка производится
путём воздействия различных реагентов
на удаляемые компоненты очищаемых продуктов.
Наиболее простым способом является очистка
92-96 % серной
кислотой или олеумом, применяемая для удаления
непредельных и ароматических углеводородов.
Физико-химическая очистка производится
с помощью растворителей, избирательно
удаляющих нежелательные компоненты из
очищаемого продукта. Неполярные растворители
(пропан и бутан) используются для удаления
из остатков переработки нефти (гудронов)
ароматических углеводородов (процесс
деасфальтации). Полярные растворители
(фенол и др.) применяются для удаления
полициклических ароматических углеродов
с короткими боковыми цепями, сернистых
и азотистых соединений из масляных дистиллятов.
При адсорбционной очистке из нефтепродуктов
удаляются непредельные углеводороды,
смолы, кислоты и др. Адсорбционную очистку
осуществляют при контактировании нагретого
воздуха с адсорбентами или фильтрацией
продукта через зерна адсорбента. Каталитическая
очистка — гидрогенизация в мягких условиях,
применяемая для удаления сернистых и
азотистых соединений.
Д. И.
Менделеев впервые обратил внимание на
то, что нефть является важнейшим источником
химического сырья, а не только топливом;
он посвятил ряд работ происхождению и
рациональной переработке нефти. Ему принадлежит
известное высказывание о попытках топить
паровые котлы нефтью вместо угля: «Можно
топить и ассигнациями» (1885).[42]
Большое значение имели работы В. В.
Марковникова (1880-е годы), посвящённые изучению
состава нефти; им был открыт в нефти новый
класс углеводородов, названный им нафтенами, и изучено строение многих
углеводородов. Л. Г. Гурвич на основании
своих исследований разработал физико-химическую
основу очистки нефти и нефтепродуктов
и значительно усовершенствовал методы
её переработки. Продолжая работы Марковникова, Н. Д.
Зелинский разработал в 1918 году каталитический
способ получения бензина из тяжёлых остатков нефти.
Многие годы в области химии нефти работал С. С.
Намёткин; им разработаны методы определения
содержания в нефти углеводородов разных
классов (определение группового состава)
и указаны способы повышения выхода нефтепродуктов. В. Г.
Шухов изобрел первую в мире промышленную
установку термического крекинга нефти (1891), был автором проекта
и главным инженером строительства первого
российского нефтепровода (1878), заложил основы конструирования нефтепроводов, нефтехранилищ и оборудования нефтепереработки.