Looduslikud süsivesinike allikad. Maagaas: koostis, kasutamine kütusena

Postitus teemal: looduslikud allikad süsivesinikud"

Valmistatud

süsivesinikud

Süsivesinikud on ühendid, mis koosnevad ainult süsiniku- ja vesinikuaatomitest.

Süsivesinikud jagunevad tsüklilisteks (karbotsüklilised ühendid) ja atsüklilisteks.

Tsüklilisteks (karbotsüklilisteks) ühenditeks nimetatakse ühendeid, mis sisaldavad ühte või mitut tsüklit, mis koosnevad ainult süsinikuaatomitest (erinevalt heterotsüklilistest ühenditest, mis sisaldavad heteroaatomeid - lämmastik, väävel, hapnik jne).

d.). Karbotsüklilised ühendid jagunevad omakorda aromaatseteks ja mittearomaatseteks (alitsüklilisteks) ühenditeks.

Atsüklilised süsivesinikud hõlmavad orgaanilisi ühendeid, mille molekulide süsinikskelett on avatud ahelad.

Neid ahelaid võivad moodustada üksiksidemed (CnH2n+2 alkaanid), need sisaldavad ühte kaksiksidet (CnH2n alkeenid), kahte või enamat kaksiksidet (dieenid või polüeenid), ühte kolmiksidet (CnH2n-2 alküünid).

Nagu teate, on süsinikuahelad osa enamikust orgaaniline aine. Seega on süsivesinike uurimine eriti oluline, kuna need ühendid on teiste klasside struktuurne alus. orgaanilised ühendid.

Lisaks on süsivesinikud, eriti alkaanid, peamised looduslikud orgaaniliste ühendite allikad ning olulisemate tööstuslike ja laboratoorsete sünteeside aluseks.

Süsivesinikud on kõige tähtsam keemiatööstuse tooraine. Süsivesinikud on omakorda looduses üsna laialt levinud ja neid saab eraldada erinevatest looduslikest allikatest: nafta, sellega seotud nafta ja maagaas, kivisüsi.

Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

Õli on süsivesinike, peamiselt hargnemata ja hargnenud ahelaga alkaanide looduslik komplekssegu, mis sisaldab molekulides 5–50 süsinikuaatomit, ja teiste orgaaniliste ainetega.

Selle koostis sõltub oluliselt selle tootmiskohast (ladustamiskohast), see võib lisaks alkaanidele sisaldada tsükloalkaane ja aromaatseid süsivesinikke.

Õli gaasilised ja tahked komponendid lahustuvad selle vedelates komponentides, mis määrab selle agregatsiooni olek. Õli on tumedat (pruunist mustani) värvi iseloomuliku lõhnaga õline vedelik, mis ei lahustu vees. Selle tihedus on väiksem kui vee tihedus, seetõttu levib õli sellesse sattudes pinnale, takistades hapniku ja muude õhugaaside lahustumist vees.

Ilmselgelt põhjustab nafta sattumine looduslikesse veekogudesse mikroorganismide ja loomade surma, põhjustades keskkonnakatastroofe ja isegi katastroofe. On baktereid, mis võivad kasutada õli komponente toiduna, muutes selle oma elutähtsa tegevuse kahjututeks toodeteks. On selge, et nende bakterite kultuuride kasutamine on keskkonnasõbralikum ja paljutõotavam viis naftareostuse vastu võitlemiseks selle tootmise, transpordi ja töötlemise protsessis.

Looduses täidavad nafta ja sellega seotud naftagaas, millest tuleb juttu allpool, maa sisemuse õõnsusi. Segu esindamine erinevaid aineidõlil ei ole pidevat keemistemperatuuri. On selge, et iga selle komponent säilitab segus oma individuaalsed füüsikalised omadused, mis võimaldab eraldada õli selle komponentideks. Selleks puhastatakse see mehaanilistest lisanditest, väävlit sisaldavatest ühenditest ja allutatakse nn fraktsioneerivale destilleerimisele ehk rektifikatsioonile.

Fraktsiooniline destilleerimine on füüsikaline meetod erineva keemistemperatuuriga komponentide segu eraldamiseks.

Rektifitseerimise käigus jagatakse õli järgmisteks fraktsioonideks:

Rektifikatsioonigaasid - madala molekulmassiga süsivesinike, peamiselt propaani ja butaani segu, mille keemistemperatuur on kuni 40 ° C;

Bensiinifraktsioon (bensiin) - süsivesinikud koostisega C5H12 kuni C11H24 (keemistemperatuur 40-200 °C); selle fraktsiooni peenemal eraldamisel saadakse bensiin (petrooleeter, 40–70 ° C) ja bensiin (70–120 ° C);

Tööstusbensiini fraktsioon - süsivesinikud koostisega C8H18 kuni C14H30 (keemistemperatuur 150-250 °C);

Petrooleumi fraktsioon - süsivesinikud koostisega C12H26 kuni C18H38 (keemistemperatuur 180-300 °C);

Diislikütus - süsivesinikud koostisega C13H28 kuni C19H36 (keemistemperatuur 200-350 °C).

Õli destilleerimise jääk - kütteõli - sisaldab süsivesinikke süsinikuaatomite arvuga 18 kuni 50. Alandatud rõhu all destilleerimisel saadakse päikeseõli (С18Н28-С25Н52), määrdeõlid (С28Н58-С38Н78), vaseliini ja parafiinist. kütteõli - tahkete süsivesinike sulavad segud.

Kütteõli destilleerimise tahket jääki - tõrva ja selle töötlemisprodukte - bituumenit ja asfalti kasutatakse teekatete valmistamiseks.

Seotud naftagaas

Naftaväljad sisaldavad reeglina suuri kuhjumeid nn assotsieerunud naftagaasist, mis koguneb nafta kohale maapõues ja lahustub selles osaliselt katvate kivimite survel.

Nagu nafta, on ka sellega seotud naftagaas väärtuslik looduslik süsivesinike allikas. See sisaldab peamiselt alkaane, mille molekulides on 1 kuni 6 süsinikuaatomit. Ilmselgelt on sellega seotud naftagaasi koostis palju vaesem kui nafta. Kuid vaatamata sellele kasutatakse seda laialdaselt nii kütusena kui ka keemiatööstuse toorainena. Veel mõnikümmend aastat tagasi põletati enamikul naftaväljadel sellega seotud naftagaasi kasutu lisandina naftale.

Praegu toodetakse näiteks Venemaa rikkaimas naftasahvris Surgutis maailma odavaimat elektrit, kasutades kütusena sellega seotud naftagaasi.

Seotud naftagaas on erinevate süsivesinike koostiselt rikkam kui maagaas. Jagades need murdosadeks, saavad nad:

Looduslik bensiin – väga lenduv segu, mis koosneb peamiselt lentaanist ja heksaanist;

Propaani-butaani segu, mis koosneb, nagu nimigi ütleb, propaanist ja butaanist ning muutub rõhu tõustes kergesti vedelaks;

Kuiv gaas - segu, mis sisaldab peamiselt metaani ja etaani.

Looduslik bensiin, mis on väikese molekulmassiga lenduvate komponentide segu, aurustub hästi isegi madalad temperatuurid. See võimaldab kasutada gaasibensiini Kaug-Põhjas sisepõlemismootorite kütusena ja mootorikütuse lisandina, mis muudab mootorite käivitamise talvistes tingimustes lihtsamaks.

Propaani-butaani segu vedelgaasina kasutatakse kodukütusena (maal teile tuttavad gaasiballoonid) ja tulemasinate täitmiseks.

Maanteetranspordi järkjärguline üleminek vedelgaasile on üks peamisi viise ülemaailmsest kütusekriisist ülesaamiseks ja keskkonnaprobleemide lahendamiseks.

Kütusena kasutatakse laialdaselt ka kuiva gaasi, mis on koostiselt lähedane maagaasile.

Seotud naftagaasi ja selle komponentide kasutamine kütusena ei ole aga kaugeltki kõige lootustandvam viis selle kasutamiseks.

Palju tõhusam on kasutada seotud naftagaasi komponente kemikaalide tootmise lähteainena. Vesinik, atsetüleen, küllastumata ja aromaatsed süsivesinikud ja nende derivaadid saadakse alkaanidest, mis on osa seotud naftagaasist.

Gaasilised süsivesinikud ei saa mitte ainult maapõues naftaga kaasas käia, vaid moodustada ka iseseisvaid kogumeid – maagaasimaardlaid.

Maagaas

Maagaas on väikese molekulmassiga gaasiliste küllastunud süsivesinike segu. Maagaasi põhikomponendiks on metaan, mille osakaal on olenevalt valdkonnast 75-99 mahuprotsenti.

Maagaas sisaldab lisaks metaanile etaani, propaani, butaani ja isobutaani, samuti lämmastikku ja süsihappegaasi.

Sarnaselt sellega seotud naftagaasile kasutatakse maagaasi nii kütusena kui ka toorainena erinevate orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete tootmiseks.

Te juba teate, et maagaasi põhikomponendist metaanist saadakse vesinikku, atsetüleeni ja metüülalkoholi, formaldehüüdi ja sipelghapet ning paljusid teisi orgaanilisi aineid. Kütusena kasutatakse maagaasi elektrijaamades, elamute ja tööstushoonete vee soojendamise katlasüsteemides, kõrgahju- ja ahjutootmises.

Löödes tikku ja süüdates linnamaja köögi gaasipliidi gaasi, "hakkate" ahelreaktsioon maagaasi kuuluvate alkaanide oksüdeerimine.

Kivisüsi

Lisaks naftale, looduslikele ja nendega seotud naftagaasidele on looduslik süsivesinike allikas kivisüsi.

0n moodustab maa sisikonnas võimsaid kihte, selle uuritud varud ületavad oluliselt naftavarusid. Nagu õli, sisaldab kivisüsi suur hulk mitmesugused orgaanilised ained.

Lisaks orgaanilisele sisaldab see ka anorgaanilised ained, nagu näiteks vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise – kivisüsi. Üks peamisi kivisöe töötlemise viise on koksimine – kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta. Temperatuuril umbes 1000 ° C läbiviidava koksimise tulemusena moodustuvad:

koksiahju gaas, mis sisaldab vesinikku, metaani, süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi, ammoniaagi lisandeid, lämmastikku ja muid gaase;
kivisöetõrv, mis sisaldab mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseeni ja selle homolooge, fenooli ja aromaatseid alkohole, naftaleeni ja mitmesuguseid heterotsüklilisi ühendeid;
supra-tõrv ehk ammoniaagivesi, mis sisaldab, nagu nimigi viitab, lahustunud ammoniaaki, samuti fenooli, vesiniksulfiidi ja muid aineid;
koks - koksimise tahke jääk, peaaegu puhas süsinik.

Koksi kasutatakse raua ja terase tootmisel, ammoniaaki kasutatakse lämmastiku ja kombineeritud väetiste tootmisel ning orgaaniliste koksitoodete tähtsust ei saa üle hinnata.

Järeldus: seega pole nafta, sellega seotud nafta ja maagaasid, kivisüsi mitte ainult kõige väärtuslikumad süsivesinike allikad, vaid ka osa ainulaadsest asendamatute loodusvarade sahvrist, mille hoolikas ja mõistlik kasutamine - vajalik tingimus inimühiskonna järkjärguline areng.

Looduslikud süsivesinike allikad on fossiilsed kütused. Enamik orgaanilisi aineid pärineb looduslikest allikatest. Orgaaniliste ühendite sünteesi käigus kasutatakse toorainena looduslikke ja nendega seotud gaase, kivisütt ja pruunsütt, õli, põlevkivi, turvast, loomset ja taimset päritolu tooteid.

Mis on maagaasi koostis

Maagaasi kvalitatiivne koostis koosneb kahest komponentide rühmast: orgaaniline ja anorgaaniline.

Orgaaniliste komponentide hulka kuuluvad: metaan - CH4; propaan - C3H8; butaan - C4H10; etaan - C2H4; raskemad süsivesinikud, milles on rohkem kui viis süsinikuaatomit. Anorgaanilised komponendid hõlmavad järgmisi ühendeid: vesinik (väikestes kogustes) - H2; süsinikdioksiid - CO2; heelium – mitte; lämmastik - N2; vesiniksulfiid - H2S.

Mis konkreetse segu koostis täpselt saab, sõltub allikast, see tähendab ladestus. Samad põhjused seletavad erinevaid füüsikalised keemilised omadused maagaas.

Keemiline koostis
Põhiosa maagaasist moodustab metaan (CH4) – kuni 98%. Maagaasi koostis võib sisaldada ka raskemaid süsivesinikke:
* etaan (C2H6),
* propaan (C3H8),
* butaan (C4H10)
- metaani homoloogid, aga ka muud ained, mis ei ole süsivesinikud:
* vesinik (H2),
* vesiniksulfiid (H2S),
* süsinikdioksiid (CO2),
* lämmastik (N2),
* heelium (He) .

Maagaas on värvitu ja lõhnatu.

Selleks, et leket oleks võimalik lõhna järgi tuvastada, lisatakse gaasile väike kogus merkaptaane, millel on tugev ebameeldiv lõhn.

Millised on maagaasi eelised teiste kütuste ees

1. lihtsustatud ekstraheerimine (ei vaja kunstlikku pumpamist)

2. kasutusvalmis ilma vahepealse töötlemiseta (destilleerimiseta)

transportimine nii gaasilises kui vedelas olekus.

4. minimaalsed kahjulike ainete heitkogused põlemisel.

5. juba gaasilises olekus kütuse tarnimise mugavus selle põlemise ajal (madalamad seadmete maksumus seda liiki kütus)

teistest kütustest suuremad varud (madalam turg/väärtus)

7. kasutamine suuremates majandussektorites kui muud kütused.

piisavas koguses Venemaa soolestikus.

9. Kütuse enda heitmed õnnetuste ajal on keskkonnale vähem toksilised.

10. kõrge põlemistemperatuur kasutamiseks rahvamajanduse vooskeemides jne jne.

Kasutamine keemiatööstuses

Seda kasutatakse plasti, alkoholi, kummi, orgaaniliste hapete tootmiseks. Ainult maagaasi kasutamisega on võimalik selliseid sünteesida keemilised ained, mida looduses lihtsalt ei leidu, näiteks polüetüleen.

metaani kasutatakse lähteainena atsetüleeni, ammoniaagi, metanooli ja vesiniktsüaniidi tootmisel. Samal ajal on maagaas peamine tooraine baas ammoniaagi tootmisel. Peaaegu kolmveerand kogu ammoniaagist kulub lämmastikväetiste tootmiseks.

Vesiniktsüaniid, mis on juba saadud ammoniaagist, on koos atsetüleeniga erinevate sünteetiliste kiudude tootmise algtooraineks. Atsetüleenist saab toota erinevaid kihte, mida kasutatakse üsna laialdaselt tööstuses ja igapäevaelus.

See toodab ka atsetaatsiidi.

Maagaas on üks parimaid kütuseid, mida tööstuses ja kodumajapidamises kasutatakse. Selle väärtus kütusena seisneb ka selles, et see mineraalkütus on üsna keskkonnasõbralik. Selle põletamisel ilmneb palju vähem kahjulikke aineid võrreldes muude kütuseliikidega.

Olulisemad naftatooted

Töötlemisel olevast õlist kütus (vedel ja gaasiline), määrdeõlid ja -määrded, lahustid, üksikud süsivesinikud - etüleen, propüleen, metaan, atsetüleen, benseen, tolueen, ksülo jne, tahked ja pooltahked süsivesinike segud (parafiin, vaseliin, tseresiin), naftabituumen, tahm (tahm), naftahapped ja nende derivaadid.

Nafta rafineerimisel saadavad vedelkütused jagunevad mootori- ja katlakütusteks.

Gaaskütuste hulka kuuluvad süsivesinikest veeldatud küttegaasid, mida kasutatakse koduteenuste jaoks. Need on propaani ja butaani segud erinevates vahekordades.

Määrdeõlid, mis on ette nähtud mitmesuguste masinate ja mehhanismide vedelaks määrimiseks, jagunevad olenevalt rakendusest tööstus-, turbiini-, kompressori-, jõuülekande-, isolatsiooni- ja mootoriõlideks.

Määrded on seepide, tahkete süsivesinike ja muude paksendajatega paksendatud naftaõlid.

Nafta rafineerimise tulemusena saadud üksikud süsivesinikud ja naftagaasid, on toorainena polümeeride ja orgaanilise sünteesi toodete tootmiseks.

Neist olulisemad on piiravad - metaan, etaan, propaan, butaan; küllastumata - etüleen, propüleen; aromaatsed - benseen, tolueen, ksüleenid. Samuti on nafta rafineerimistooted suure molekulmassiga (C16 ja rohkem) küllastunud süsivesinikud - parafiinid, tseresiinid, mida kasutatakse parfüümitööstuses ja määrde paksendajatena.

Raskeõli jääkidest oksüdatsiooni teel saadud naftabituumenit kasutatakse teedeehitusel, katusematerjalide tootmiseks, asfaltlakkide ja trükivärvide valmistamiseks jne.

Nafta rafineerimise üks peamisi tooteid on mootorikütus, mis hõlmab lennuki- ja mootoribensiini.

Millised on peamised looduslikud süsivesinike allikad, mida teate?

Looduslikud süsivesinike allikad on fossiilsed kütused.

Enamik orgaanilisi aineid pärineb looduslikest allikatest. Orgaaniliste ühendite sünteesi käigus kasutatakse toorainena looduslikke ja nendega seotud gaase, kivisütt ja pruunsütt, õli, põlevkivi, turvast, loomset ja taimset päritolu tooteid.

12Järgmine ⇒

Vastused lõikele 19

1. Millised on peamised looduslikud süsivesinike allikad, mida te teate?
Nafta, maagaas, põlevkivi, kivisüsi.

Mis on maagaasi koostis? Näidake geograafilisel kaardil olulisemad maardlad: a) maagaas; b) õli; c) kivisüsi.

3. Millised eelised on maagaasil teiste kütuste ees? Milleks kasutatakse maagaasi keemiatööstuses?
Maagaasi on teiste süsivesinike allikatega võrreldes kõige lihtsam kaevandada, transportida ja töödelda.

Keemiatööstuses kasutatakse maagaasi madala molekulmassiga süsivesinike allikana.

4. Kirjutage valemid reaktsioonide kohta, mille abil saadakse: a) atsetüleen metaanist; b) atsetüleenist kloropreenkummi; c) süsiniktetrakloriid metaanist.

5. Mis vahe on seotud naftagaasidel ja maagaasil?
Seotud gaasid on õlis lahustunud lenduvad süsivesinikud.

Nende eraldamine toimub destilleerimise teel. Erinevalt maagaasist võib seda eralduda naftavälja arengu mis tahes etapis.

6. Kirjeldage seotud naftagaasidest saadavaid peamisi tooteid.
Peamised tooted: metaan, etaan, propaan, n-butaan, pentaan, isobutaan, isopentaan, n-heksaan, n-heptaan, heksaan ja heptaani isomeerid.

Nimetage olulisemad naftasaadused, märkige nende koostis ja kasutusalad.

8. Milliseid määrdeõlisid tootmises kasutatakse?
Käigukasti mootoriõlid, tööstuslikud, tööpinkide määrdejahutusemulsioonid jne.

Kuidas toimub nafta rafineerimine?

10. Mis on õli krakkimine? Kirjutage süsivesinike lõhustumise reaktsioonide võrrand ja selle protsessi käigus.

Miks on nafta otsesel destilleerimisel võimalik saada kuni 20% bensiini?
Kuna bensiini fraktsiooni sisaldus õlis on piiratud.

12. Mis vahe on termilisel krakkimisel ja katalüütilisel krakkimisel? Kirjeldage termiliselt ja katalüütiliselt krakitud bensiine.
Termokrakkimisel on vaja reagente kuumutada kõrgete temperatuurideni, katalüütilise krakkimise korral vähendab katalüsaatori sisseviimine reaktsiooni aktiveerimisenergiat, mis võimaldab reaktsiooni temperatuuri oluliselt alandada.

Kui praktiliselt saab krakitud bensiini eristada otsejooksuga bensiinist?
Krakitud bensiinil on suurem oktaanarv kui otsejooksubensiinil, s.t. detonatsioonile vastupidavam ja soovitatav kasutada sisepõlemismootorites.

14. Mis on õli aromatiseerimine? Kirjutage reaktsioonivõrrandid, mis seda protsessi selgitavad.

Millised on peamised tooted, mida saadakse kivisöe koksimisel?
Naftaleen, antratseen, fenantreen, fenoolid ja kivisöeõlid.

16. Kuidas koksi toodetakse ja kus seda kasutatakse?
Koks on tahke poorne toode halli värvi, mis saadakse kivisöe katmisel temperatuuril 950–1100 °C ilma hapnikuta.

Seda kasutatakse raua sulatamiseks, suitsuvaba kütusena, redutseerijana rauamaak, küpsetuspulber laadimismaterjalide jaoks.

17. Millised on peamised tooted, mida saab:
a) kivisöetõrvast; b) tõrvaveest; c) koksiahju gaasist? Kus neid rakendatakse? Milliseid orgaanilisi aineid saab koksiahju gaasist?
a) benseen, tolueen, naftaleen – keemiatööstus
b) ammoniaak, fenoolid, orgaanilised happed – keemiatööstus
c) vesinik, metaan, etüleen – kütus.

Pidage meeles kõiki peamisi saamise viise aromaatsed süsivesinikud. Mille poolest erinevad kivisöe ja nafta koksiproduktidest aromaatsete süsivesinike saamise meetodid? Kirjutage vastavate reaktsioonide võrrandid.
Need erinevad tootmismeetodite poolest: esmane õli rafineerimine põhineb erinevusel füüsikalised omadused mitmesugused fraktsioonid ja koksimine põhineb puhtalt kivisöe keemilistel omadustel.

Selgitage, kuidas riigi energiaprobleemide lahendamise käigus täiustatakse looduslike süsivesinike ressursside töötlemise ja kasutamise viise.
Uute energiaallikate otsimine, õlitootmise ja rafineerimisprotsesside optimeerimine, uute katalüsaatorite väljatöötamine kogu toodangu maksumuse vähendamiseks jne.

20. Millised on väljavaated saada kivisöest vedelkütust?
Tulevikus on vedelkütuse saamine kivisöest võimalik, kui selle tootmiskulud vähenevad.

Ülesanne 1.

Teadaolevalt sisaldab gaas mahuosasid 0,9 metaani, 0,05 etaani, 0,03 propaani, 0,02 lämmastikku. Kui palju õhku on vaja 1 m3 selle gaasi põletamiseks tavatingimustes?

2. ülesanne.

Kui palju õhku (N.O.) on vaja 1 kg heptaani põletamiseks?

Ülesanne 3. Arvutage, milline maht (l) ja mis mass (kg) süsinikmonooksiidi (IV) saadakse 5 mooli oktaanarvu (n.o.) põletamisel.

Peamised süsivesinike allikad meie planeedil on maagaas, õli ja kivisüsi. Miljoneid aastaid kestnud säilivus maa sisikonnas on vastu pidanud kõige stabiilsematele süsivesinikele: küllastunud ja aromaatsetele.

Maagaas koosneb peamiselt metaan muude gaasiliste alkaanide, lämmastiku, süsinikdioksiidi ja mõnede muude gaaside lisanditega; kivisüsi sisaldab peamiselt polütsüklilist aromaatsed süsivesinikud.

Erinevalt maagaasist ja kivisöest sisaldab nafta tervet rida komponente:

Õlis on ka muid aineid: heteroaatomilised orgaanilised ühendid (sisaldavad väävlit, lämmastikku, hapnikku ja muid elemente), vesi koos selles lahustunud sooladega, teiste kivimite tahked osakesed ja muud lisandid.

Huvitav teada! Süsivesinikke leidub ka kosmoses, sealhulgas teistel planeetidel.

Näiteks moodustab metaan suure osa Uraani atmosfäärist ja vastutab selle heleda türkiissinise värvi eest teleskoobi kaudu vaadatuna. Saturni suurima satelliidi Titani atmosfäär koosneb peamiselt lämmastikust, kuid sisaldab ka süsivesinikke metaani, etaani, propaani, etiini, propüüni, butadiini ja nende derivaate; mõnikord sajab metaani ja süsivesinikjõed voolavad Titani pinnal asuvatesse süsivesinikjärvedesse.

Küllastumata süsivesinike olemasolu koos küllastunud ja molekulaarse vesinikuga on tingitud päikesekiirguse mõjust.

Mendelejevile kuulub fraas: "Õli põletamine on sama, mis rahatähtedega ahju kuumutamine." Tänu nafta rafineerimistehnoloogiate tekkimisele ja arengule muutus 20. sajandil nafta tavalisest kütusest kõige väärtuslikumaks. tooraine allikas keemiatööstuse jaoks.

Naftatooteid kasutatakse praegu peaaegu kõigis tööstusharudes.

Esmane nafta rafineerimine on koolitust st õli puhastamine anorgaanilistest lisanditest ja selles lahustunud naftagaasist ning destilleerimine, st füüsiline jaotus fraktsioonid sõltuvalt keemistemperatuurist:

Kütteõlist, mis jääb alles pärast õli destilleerimist ajal atmosfääri rõhk, vaakumi toimel eraldatakse suure molekulmassiga komponendid, mis sobivad töötlemiseks mineraalõlideks, mootorikütusteks ja muudeks toodeteks ning ülejäänud - tõrva- kasutatakse bituumeni tootmiseks.

Selle protsessi käigus ringlussevõttõli, allutatakse üksikutele fraktsioonidele keemilised transformatsioonid.

Need on krakkimine, reformimine, isomerisatsioon ja paljud muud protsessid, mis võimaldavad saada küllastumata ja aromaatseid süsivesinikke, hargnenud ahelaga alkaane ja muid väärtuslikke naftasaadusi. Osa neist kulub kvaliteetsete kütuste ja erinevate lahustite tootmiseks ning osa on tooraineks uute orgaaniliste ühendite tootmiseks ja materjalideks erinevatele tööstusharudele.

Kuid tuleb meeles pidada, et süsivesinike varud looduses täienevad palju aeglasemalt, kui inimkond neid tarbib, ning naftasaaduste töötlemise ja põletamise protsess toob kaasa tugevaid kõrvalekaldeid looduse keemilises tasakaalus.

Muidugi, varem või hiljem loodus taastab tasakaalu, kuid see võib muutuda inimestele tõsisteks probleemideks. Seetõttu on vajalik uued tehnoloogiad et tulevikus loobuda süsivesinike kasutamisest kütusena.

Selliste globaalsete probleemide lahendamiseks on see vajalik fundamentaalteaduse areng ja meid ümbritseva maailma sügav mõistmine.

Kõige olulisemad süsivesinike allikad on looduslikud ja nendega seotud naftagaasid, nafta ja kivisüsi.

Reservide järgi maagaas esikoht maailmas kuulub meie riigile. Maagaas sisaldab madala molekulmassiga süsivesinikke. Sellel on järgmine ligikaudne koostis (mahu järgi): 80-98% metaani, 2-3% selle lähimatest homoloogidest - etaan, propaan, butaan ja väike kogus lisandeid - vesiniksulfiid H 2 S, lämmastik N 2, väärisgaasid , süsinikmonooksiid (IV ) CO 2 ja veeaur H 2 O . Gaasi koostis on iga välja jaoks spetsiifiline. Seal on järgmine muster: mida kõrgem on suhteline molekulmass süsivesinik, seda vähem seda maagaas sisaldab.

Maagaasi kasutatakse laialdaselt odava kõrge kütteväärtusega kütusena (1m 3 põlemisel eraldub kuni 54 400 kJ). See on üks parimaid kütuseliike kodu- ja tööstuslike vajaduste jaoks. Lisaks on maagaas väärtuslik tooraine keemiatööstusele: atsetüleeni, etüleeni, vesiniku, tahma, erinevate plastide, äädikhappe, värvainete, ravimite ja muude toodete tootmiseks.

Seotud naftagaasid on maardlates koos õliga: need on selles lahustunud ja asuvad õli kohal, moodustades gaasikorgi. Õli pinnale eraldamisel eralduvad sellest gaasid rõhu järsu languse tõttu. Varem seotud gaase ei kasutatud ja neid põletati naftatootmise ajal. Praegu püütakse neid kinni ja kasutatakse kütusena ja väärtusliku keemilise toorainena. Seotud gaasid sisaldavad vähem metaani kui maagaas, kuid rohkem etaani, propaani, butaani ja kõrgemaid süsivesinikke. Lisaks sisaldavad need põhimõtteliselt samu lisandeid, mis maagaasis: H 2 S, N 2, väärisgaasid, H 2 O aur, CO 2 . Seotud gaasidest ekstraheeritakse üksikud süsivesinikud (etaan, propaan, butaan jne), nende töötlemine võimaldab saada dehüdrogeenimise teel küllastumata süsivesinikke - propüleen, butüleen, butadieen, millest seejärel sünteesitakse kummid ja plastid. Kodumajapidamises kasutatava kütusena kasutatakse propaani ja butaani segu (vedelgaas). Looduslikku bensiini (pentaani ja heksaani segu) kasutatakse bensiini lisandina kütuse paremaks süttimiseks mootori käivitamisel. Süsivesinike oksüdeerimisel tekivad orgaanilised happed, alkoholid ja muud tooted.

Õli- tumepruuni või peaaegu musta värvi õline tuleohtlik iseloomuliku lõhnaga vedelik. See on veest kergem (= 0,73–0,97 g / cm 3), vees praktiliselt lahustumatu. Koostiselt on õli mitmesuguse molekulmassiga süsivesinike kompleksne segu, mistõttu sellel ei ole kindlat keemistemperatuuri.

Nafta koosneb peamiselt vedelatest süsivesinikest (neis on lahustunud tahked ja gaasilised süsivesinikud). Tavaliselt on need alkaanid (peamiselt normaalse struktuuriga), tsükloalkaanid ja areenid, mille suhe erinevatest põldudest pärit õlides on väga erinev. Uurali õli sisaldab rohkem areene. Lisaks süsivesinikele sisaldab õli hapnikku, väävlit ja lämmastikku sisaldavaid orgaanilisi ühendeid.

Toornafta tavaliselt ei kasutata. Tehniliselt väärtuslike toodete saamiseks naftast töödeldakse seda.

Esmane töötlemineõli koosneb selle destilleerimisest. Destilleerimine toimub rafineerimistehastes pärast seotud gaaside eraldamist. Õli destilleerimisel saadakse kergeid naftasaadusi:

bensiin ( t kip \u003d 40–200 ° С) sisaldab süsivesinikke С 5 -С 11,

tööstusbensiin ( t kip \u003d 150–250 ° С) sisaldab süsivesinikke С 8 -С 14,

petrooleum ( t kip \u003d 180–300 ° С) sisaldab süsivesinikke С 12 -С 18,

gaasiõli ( t kip > 275 °C),

ja ülejäänud osas - viskoosne must vedelik - kütteõli.

Õli töödeldakse edasi. Seda destilleeritakse alandatud rõhul (lagunemise vältimiseks) ja eraldatakse määrdeõlid: spindel, mootor, silinder jne. Mõne õliklassi kütteõlist eraldatakse vaseliin ja parafiin. Kütteõli jääk pärast destilleerimist - tõrv - pärast osalist oksüdatsiooni kasutatakse asfaldi tootmiseks. Nafta rafineerimise peamiseks puuduseks on bensiini madal saagis (mitte rohkem kui 20%).

Nafta destilleerimistoodetel on mitmesuguseid kasutusalasid.

Bensiin kasutatakse suurtes kogustes lennuki- ja autokütusena. Tavaliselt koosneb see süsivesinikest, mis sisaldavad molekulides keskmiselt 5–9 süsinikuaatomit. Tööstusbensiin Seda kasutatakse traktorite kütusena, samuti lahustina värvi- ja lakitööstuses. Suured kogused töödeldakse bensiiniks. Petrooleum Seda kasutatakse kütusena traktoritele, reaktiivlennukitele ja rakettidele, aga ka olmevajadusteks. päikeseõli - gaasiõli- kasutatakse mootorikütusena ja määrdeõlid- määrdemehhanismide jaoks. Vaseliin kasutatakse meditsiinis. See koosneb vedelate ja tahkete süsivesinike segust. Parafiin kasutatakse kõrgemate karboksüülhapete saamiseks, puidu immutamiseks tikkude ja pliiatsite valmistamisel, küünalde, jalanõude valmistamisel jne. See koosneb tahkete süsivesinike segust. kütteõli lisaks töötlemisele määrdeõlideks ja bensiiniks kasutatakse seda katla vedelkütusena.

Kell sekundaarsed töötlemismeetodidõli on selle koostise moodustavate süsivesinike struktuuri muutus. Nende meetodite hulgas suur tähtsus on õli süsivesinike krakkimine, mida tehakse bensiini saagise suurendamiseks (kuni 65-70%).

Pragunemine- õlis sisalduvate süsivesinike lõhustamise protsess, mille tulemusena tekivad molekulis väiksema arvu C-aatomitega süsivesinikud. Krakkimist on kahte peamist tüüpi: termiline ja katalüütiline.

Termiline pragunemine viiakse läbi lähteaine (kütteõli jms) kuumutamisel temperatuuril 470–550 °C ja rõhul 2–6 MPa. Sel juhul jagatakse suure hulga C-aatomitega süsivesinike molekulid molekulideks, milles on nii küllastunud kui ka küllastumata süsivesinike aatomeid. Näiteks:

(radikaalne mehhanism),

Sel viisil saadakse peamiselt autobensiini. Selle naftatoodang ulatub 70% -ni. Termilise pragunemise avastas vene insener V. G. Shukhov 1891. aastal.

katalüütiline krakkimine viiakse läbi katalüsaatorite (tavaliselt alumiiniumsilikaatide) juuresolekul temperatuuril 450–500 °C ja atmosfäärirõhul. Nii saadakse kuni 80% saagisega lennukibensiini. Seda tüüpi krakkimist mõjutavad peamiselt nafta petrooleumi ja gaasiõli fraktsioonid. Katalüütilise krakkimise korral toimuvad koos lõhustamisreaktsioonidega isomerisatsioonireaktsioonid. Viimase tulemusena moodustuvad molekulide hargnenud süsiniku karkassiga küllastunud süsivesinikud, mis parandavad bensiini kvaliteeti:

Katalüütiliselt krakitud bensiin on kvaliteetsem. Selle hankimise protsess kulgeb palju kiiremini ja vähem soojusenergiat kulutades. Lisaks tekib katalüütilise krakkimise käigus suhteliselt palju hargnenud ahelaga süsivesinikke (isoühendeid), millel on suur väärtus orgaanilise sünteesi jaoks.

Kell t= 700 °C ja üle selle, toimub pürolüüs.

Pürolüüs- orgaaniliste ainete lagunemine ilma õhu juurdepääsuta kl kõrge temperatuur. Õlipürolüüsi käigus on peamisteks reaktsiooniproduktideks küllastumata gaasilised süsivesinikud (etüleen, atsetüleen) ja aromaatsed süsivesinikud – benseen, tolueen jne Kuna õlipürolüüs on üks olulisemaid viise aromaatsete süsivesinike saamiseks, nimetatakse seda protsessi sageli õli aromatiseerimiseks.

Aromatiseerimine– alkaanide ja tsükloalkaanide muundumine areeenideks. Naftasaaduste raskete fraktsioonide kuumutamisel katalüsaatori (Pt või Mo) juuresolekul muundatakse süsivesinikud, mis sisaldavad 6–8 C-aatomit molekuli kohta, aromaatseteks süsivesinikeks. Need protsessid toimuvad reformimisel (bensiini täiustamisel).

Reformimine- see on bensiinide aromatiseerimine, mis viiakse läbi nende kuumutamisel katalüsaatori, näiteks Pt, juuresolekul. Nendes tingimustes muunduvad alkaanid ja tsükloalkaanid aromaatseteks süsivesinikeks, mille tulemusena suureneb oluliselt ka bensiini oktaanarv. Aromatiseerimist kasutatakse üksikute aromaatsete süsivesinike (benseen, tolueen) saamiseks õli bensiinifraktsioonidest.

Viimastel aastatel on naftasüsivesinikke laialdaselt kasutatud keemiliste toorainete allikana. Erinevad viisid neist saadakse plastide, sünteetiliste tekstiilkiudude, sünteetilise kautšuki, alkoholide, hapete, sünteetiliste pesuvahendite, lõhkeainete, pestitsiidide, sünteetiliste rasvade jms tootmiseks vajalikke aineid.

Kivisüsi nagu maagaas ja nafta, on see energiaallikas ja väärtuslik keemiline tooraine.

Peamine kivisöe töötlemise meetod on koksistamine(kuivdestilleerimine). Kokseerimisel (kuumutamine kuni 1000 °С - 1200 °С ilma õhu juurdepääsuta) saadakse mitmesuguseid tooteid: koks, kivisöetõrv, tõrvavesi ja koksiahjugaas (skeem).

Skeem

Koksi kasutatakse metallurgiatehastes raua tootmisel redutseerijana.

Kivisöetõrv on aromaatsete süsivesinike allikas. Seda destilleeritakse rektifitseerimisel ja saadakse benseen, tolueen, ksüleen, naftaleen, aga ka fenoole, lämmastikku sisaldavaid ühendeid jne.

Tõrvaveest saadakse ammoniaaki, ammooniumsulfaati, fenooli jne.

Koksiahjude kütmiseks kasutatakse koksiahju gaasi (1 m 3 põlemisel vabaneb umbes 18 000 kJ), kuid peamiselt töödeldakse seda keemiliselt. Niisiis ekstraheeritakse sellest vesinikku ammoniaagi sünteesiks, mida kasutatakse seejärel lämmastikväetiste, aga ka metaani, benseeni, tolueeni, ammooniumsulfaadi ja etüleeni tootmiseks.

Süsivesinikel on suur majanduslik tähtsus, kuna need on kõige olulisem tooraine peaaegu kõigi kaasaegse orgaanilise sünteesi tööstuse toodete saamiseks ja neid kasutatakse laialdaselt energeetilisel eesmärgil. Tundub, et need kogunevad päikese soojus ja põletamisel vabanev energia. Turvas, kivisüsi, põlevkivi, õli, looduslikud ja nendega seotud naftagaasid sisaldavad süsinikku, mille põlemisel hapnikuga ühinemisega kaasneb soojuse eraldumine.

kivisüsi	turvas	õli	maagaas
tahke	tahke	vedel	gaas
ilma lõhnata	ilma lõhnata	Tugev lõhn	ilma lõhnata
ühtlane koostis	ühtlane koostis	ainete segu	ainete segu
kõrge põlevainesisaldusega tumedat värvi kivim, mis tuleneb erinevate taimede kuhjumise mattumisest settekihtidesse	soode ja kinnikasvanud järvede põhja kogunenud poollagunenud taimemassi kuhjumine	looduslik põlev õline vedelik, koosneb vedelate ja gaasiliste süsivesinike segust	gaaside segu, mis tekib Maa soolestikus orgaaniliste ainete anaeroobsel lagunemisel, gaas kuulub setete rühma kivid
Kütteväärtus - kalorite arv, mis vabaneb 1 kg kütuse põletamisel
7 000 - 9 000	500 - 2 000	10000 - 15000	?

Kivisüsi.

Kivisüsi on alati olnud paljutõotav energia ja paljude keemiatoodete tooraine.

Alates 19. sajandist on esimeseks suuremaks kivisöe tarbijaks transport, seejärel hakati kivisütt kasutama elektri tootmiseks, metallurgiliseks koksiks, erinevate toodete tootmiseks keemilisel töötlemisel, süsinik-grafiitkonstruktsioonimaterjalideks, plastideks, mägivahaks, sünteetilised, vedelad ja gaasilised kõrge kalorsusega kütused, kõrge lämmastikusisaldusega happed väetiste tootmiseks.

Kivisüsi on keeruline segu makromolekulaarsetest ühenditest, mis sisaldavad järgmisi elemente: C, H, N, O, S. Kivisüsi sisaldab sarnaselt naftaga suures koguses erinevaid orgaanilisi aineid, aga ka anorgaanilisi aineid, nagu nt. , vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise – kivisüsi.

Kivisöe töötlemine toimub kolmes põhisuunas: koksimine, hüdrogeenimine ja mittetäielik põlemine. Üks peamisi kivisöe töötlemise viise on koksistamine– kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta koksiahjudes temperatuuril 1000–1200°C. Sellel temperatuuril, ilma hapniku juurdepääsuta, toimub kivisüsi kõige keerulisemad keemilised muutused, mille tulemusena moodustuvad koks ja lenduvad saadused:

1. koksigaas (vesinik, metaan, süsinikoksiid ja süsinikdioksiid, ammoniaagi lisandid, lämmastik ja muud gaasid);

2. kivisöetõrv (mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseen ja selle homoloogid, fenool ja aromaatsed alkoholid, naftaleen ja mitmesugused heterotsüklilised ühendid);

3. supra-tõrv ehk ammoniaak, vesi (lahustunud ammoniaak, samuti fenool, vesiniksulfiid ja muud ained);

4. koks (tahke koksimise jääk, praktiliselt puhas süsinik).

Jahutatud koks saadetakse metallurgiatehastesse.

Lenduvate saaduste (koksiahjugaas) jahutamisel kondenseeruvad kivisöetõrv ja ammoniaagivesi.

Kondenseerimata toodete (ammoniaak, benseen, vesinik, metaan, CO 2, lämmastik, etüleen jne) juhtimisel läbi väävelhappe lahuse eraldatakse ammooniumsulfaat, mida kasutatakse mineraalväetisena. Benseen võetakse lahustis ja destilleeritakse lahusest välja. Pärast seda kasutatakse koksigaasi kütusena või keemilise toorainena. Kivisöetõrva saadakse väikestes kogustes (3%). Kuid tootmismahtu arvestades peetakse kivisöetõrva tooraineks mitmete orgaaniliste ainete saamiseks. Kui kuni 350 °C keevad tooted vaigust eemale tõrjuda, jääb järele tahke mass - pigi. Seda kasutatakse lakkide valmistamiseks.

Söe hüdrogeenimine toimub temperatuuril 400–600°C vesiniku rõhul kuni 25 MPa katalüsaatori juuresolekul. Sel juhul tekib vedelate süsivesinike segu, mida saab kasutada mootorikütusena. Vedelkütuse saamine kivisöest. Vedelad sünteetilised kütused on kõrge oktaanarvuga bensiin, diislikütus ja katlakütused. Kivisöest vedelkütuse saamiseks on vaja selle vesinikusisaldust suurendada hüdrogeenimise teel. Hüdrogeenimine toimub mitme tsirkulatsiooni abil, mis võimaldab teil kogu söe orgaanilise massi muuta vedelikuks ja gaasitada. Selle meetodi eeliseks on madala kvaliteediga pruunsöe hüdrogeenimise võimalus.

Söe gaasistamine võimaldab kasutada soojuselektrijaamades madala kvaliteediga pruun- ja mustasütt ilma saastamist keskkond väävliühendid. See on ainus meetod kontsentreeritud süsinikmonooksiidi (süsinikmonooksiidi) CO saamiseks. Söe mittetäielikul põlemisel tekib süsinikmonooksiid (II). Katalüsaatoril (nikkel, koobalt) normaalsel või kõrgendatud rõhul saab vesinikku ja CO-d kasutada küllastunud ja küllastumata süsivesinikke sisaldava bensiini tootmiseks:

nCO+ (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH20;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Kui söe kuivdestilleerimine toimub temperatuuril 500–550 °C, saadakse tõrv, mida kasutatakse koos bituumeniga ehitustööstuses sideainena katusekatete, hüdroisolatsioonikatete (katusematerjal, katusepapp, jne.).

Looduses leidub kivisütt järgmistes piirkondades: Moskva piirkond, Lõuna-Jakutski jõgikond, Kuzbass, Donbass, Petšora vesikond, Tunguska vesikond, Lena jõgikond.

Maagaas.

Maagaas on gaaside segu, mille põhikomponendiks on metaan CH 4 (olenevalt valdkonnast 75-98%), ülejäänu on etaan, propaan, butaan ja vähesel määral lisandeid - lämmastik, süsinikoksiid (IV ), vesiniksulfiid ja veeaurud, ja peaaegu alati vesiniksulfiid ja õli orgaanilised ühendid - merkaptaanid. Just nemad annavad gaasile spetsiifilise ebameeldiva lõhna ja põletamisel põhjustavad mürgise vääveldioksiidi SO 2 moodustumist.

Üldiselt, mida suurem on süsivesiniku molekulmass, seda vähem on seda maagaasis. Erinevatest väljadest pärit maagaasi koostis ei ole sama. Selle keskmine koostis mahuprotsentides on järgmine:

Metaan tekib taimsete ja loomsete jääkide anaeroobsel (ilma õhu juurdepääsuta) kääritamisel, seetõttu tekib see põhjasetetes ja seda nimetatakse "rabagaasiks".

Metaani ladestused hüdraatunud kristalsel kujul, nn metaanhüdraat, leitud igikeltsa kihi alt ja ookeanide suurel sügavusel. Madalatel temperatuuridel (−800ºC) ja kõrged rõhud metaani molekulid asuvad tühimike kristallvõre vesi jää. Ühe kuupmeetri metaanhüdraadi jäätühjustes on 164 kuupmeetrit gaasi "koipallid".

Metaanhüdraadi tükid näevad välja nagu määrdunud jää, kuid õhus põlevad nad kollakassinise leegiga. Hinnanguliselt ladestub planeedile metaanhüdraadina 10 000–15 000 gigatonni süsinikku (giga on 1 miljard). Sellised mahud on kordades suuremad kui kõik praegu teadaolevad maagaasivarud.

Maagaas on taastuv loodusvara, kuna seda sünteesitakse looduses pidevalt. Seda nimetatakse ka "biogaasiks". Seetõttu seostavad paljud keskkonnateadlased tänapäeval inimkonna õitsengu väljavaateid just gaasi kasutamisega alternatiivkütusena.

Maagaasil on kütusena suured eelised tahkete ja vedelate kütuste ees. Selle kütteväärtus on palju suurem, põletamisel ei jää tuhka, põlemissaadused on palju keskkonnasõbralikumad. Seetõttu põletatakse umbes 90% kogu toodetavast maagaasist kütusena soojuselektrijaamades ja katlamajades, tööstusettevõtete soojusprotsessides ja igapäevaelus. Umbes 10% maagaasist kasutatakse väärtusliku toorainena keemiatööstuses: vesiniku, atsetüleeni, tahma, erinevate plastide, ravimite tootmiseks. Maagaasist eraldatakse metaan, etaan, propaan ja butaan. Metaanist saadavad tooted on suure tööstusliku tähtsusega. Metaani kasutatakse paljude orgaaniliste ainete sünteesiks – sünteesgaasiks ja sellel põhinevaks alkoholide edasiseks sünteesiks; lahustid (süsiniktetrakloriid, metüleenkloriid jne); formaldehüüd; atsetüleen ja tahm.

Maagaas moodustab iseseisvaid maardlaid. Põhilised looduslike põlevgaaside leiukohad asuvad Põhja- ja Lääne-Siber, Volga-Uurali vesikond, Põhja-Kaukaasias (Stavropol), Komi Vabariigis, Astrahani piirkond, Barentsi meri.

Tunni jooksul saab uurida teemat „Süsivesinike looduslikud allikad. Nafta rafineerimine". Rohkem kui 90% kogu inimkonna poolt praegu tarbitavast energiast saadakse fossiilsetest looduslikest orgaanilistest ühenditest. Saate teada loodusvaradest (maagaas, nafta, kivisüsi), mis juhtub naftaga pärast selle kaevandamist.

Teema: Piirata süsivesinikke

Õppetund: süsivesinike looduslikud allikad

Umbes 90% kaasaegse tsivilisatsiooni tarbitavast energiast saadakse looduslike fossiilkütuste – maagaasi, nafta ja kivisöe – põletamisel.

Venemaa on looduslike fossiilkütuste poolest rikas riik. Lääne-Siberis ja Uuralites on suured nafta- ja maagaasivarud. Kivisüsi kaevandatakse Kuznetski, Lõuna-Jakutski vesikondades ja teistes piirkondades.

Maagaas koosneb keskmiselt 95 mahuprotsenti metaanist.

Erinevatest väljadest pärit maagaas sisaldab lisaks metaanile lämmastikku, süsihappegaasi, heeliumi, vesiniksulfiidi ja teisi kergeid alkaane – etaani, propaani ja butaane.

Maagaasi ammutatakse maa-alustest maardlatest, kus see on kõrge rõhu all. Metaan ja teised süsivesinikud tekivad taimse ja loomse päritoluga orgaanilistest ainetest nende lagunemisel ilma õhu juurdepääsuta. Metaani tekib pidevalt ja praegu mikroorganismide tegevuse tulemusena.

Planeetidelt leitud metaan Päikesesüsteem ja nende kaaslased.

Puhas metaan on lõhnatu. Igapäevaelus kasutataval gaasil on aga iseloomulik ebameeldiv lõhn. See on spetsiaalsete lisandite - merkaptaanide lõhn. Merkaptaanide lõhn võimaldab õigel ajal tuvastada kodugaasi lekke. Metaani ja õhu segud on plahvatusohtlikud laias vahemikus - 5 kuni 15% gaasi mahust. Seega, kui tunnete ruumis gaasilõhna, võite mitte ainult tule süüdata, vaid kasutada ka elektrilüliteid. Väikseim säde võib põhjustada plahvatuse.

Riis. 1. Nafta erinevatest põldudest

Õli- paks vedelik nagu õli. Selle värvus on helekollasest pruuni ja mustani.

Riis. 2. Naftaväljad

Erinevatest põldudest pärit õli on koostiselt väga erinev. Riis. 1. Põhiosa naftast moodustavad süsivesinikud, mis sisaldavad 5 või enamat süsinikuaatomit. Põhimõtteliselt on need süsivesinikud küllastunud, st. alkaanid. Riis. 2.

Õli koostises on ka väävlit, hapnikku, lämmastikku sisaldavad orgaanilised ühendid Õli sisaldab vett ja anorgaanilisi lisandeid.

Gaasid lahustuvad õlis, mis eralduvad selle ekstraheerimisel - seotud naftagaasid. Need on metaan, etaan, propaan, lämmastikulisanditega butaanid, süsinikdioksiid ja vesiniksulfiid.

Kivisüsi, nagu õli, on keeruline segu. Süsiniku osakaal selles moodustab 80-90%. Ülejäänud on vesinik, hapnik, väävel, lämmastik ja mõned muud elemendid. Pruunisöes süsiniku ja orgaanilise aine osakaal on väiksem kui kivis. Veel vähem orgaanilist põlevkivi.

Tööstuses kuumutatakse kivisütt ilma õhuta temperatuurini 900-1100 0 C. Seda protsessi nimetatakse koksistamine. Tulemuseks on metallurgia jaoks vajalik kõrge süsinikusisaldusega koks, koksigaas ja kivisöetõrv. Gaasist ja tõrvast eraldub palju orgaanilisi aineid. Riis. 3.

Riis. 3. Koksiahju seade

Maagaas ja nafta on keemiatööstuse kõige olulisemad tooraineallikad. Nafta sellisel kujul, nagu seda toodetakse, või "toornaftat" on raske kasutada isegi kütusena. Seetõttu jagatakse toornafta fraktsioonideks (inglise keelest "fraction" - "osa"), kasutades selle koostisainete keemistemperatuuride erinevusi.

Õli eraldamise meetod põhineb erinevad temperatuurid selle koostises olevate süsivesinike keetmist nimetatakse destilleerimiseks või destilleerimiseks. Riis. neli.

Riis. 4. Nafta rafineerimise tooted

Fraktsiooni, mis destilleeritakse umbes 50–180 0 C, nimetatakse bensiin.

Petrooleum keeb temperatuuril 180-300 0 C.

Paksu musta jääki, mis ei sisalda lenduvaid aineid, nimetatakse kütteõli.

Samuti on palju vahefraktsioone, mis keevad kitsamates vahemikes - petrooleetrid(40-70 0 C ja 70-100 0 C), lakibensiin (149-204 ° C) ja gaasiõli (200-500 0 C). Neid kasutatakse lahustitena. Kütteõli saab destilleerida alandatud rõhul, nii saadakse sellest määrdeõlid ja parafiin. Kütteõli destilleerimisel tekkiv tahke jääk - asfalt. Seda kasutatakse teekatete tootmiseks.

Seotud naftagaaside töötlemine on omaette tööstusharu ja võimaldab saada mitmeid väärtuslikke tooteid.

Õppetunni kokkuvõte

Tunnis õppisite teemat „Süsivesinike looduslikud allikad. Nafta rafineerimine". Rohkem kui 90% kogu inimkonna poolt praegu tarbitavast energiast saadakse fossiilsetest looduslikest orgaanilistest ühenditest. Õppisite loodusvarade (maagaas, nafta, kivisüsi) kohta, mis juhtub naftaga pärast selle kaevandamist.

Bibliograafia

1. Rudzitis G.E. Keemia. Üldkeemia alused. 10. klass: õpik õppeasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. trükk. - M.: Haridus, 2012.

2. Keemia. 10. klass. Profiili tase: õpingud. üldhariduse jaoks institutsioonid / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ja teised - M.: Drofa, 2008. - 463 lk.

3. Keemia. 11. klass. Profiili tase: õpik. üldhariduse jaoks institutsioonid / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin ja teised - M.: Drofa, 2010. - 462 lk.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Keemiaülesannete kogu ülikoolidesse astujatele. - 4. väljaanne - M .: RIA " Uus laine": Kirjastus Umerenkov, 2012. - 278 lk.

Kodutöö

1. Nr 3, 6 (lk 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Keemia: orgaaniline keemia. 10. klass: õpik õppeasutustele: algtase / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. trükk. - M.: Haridus, 2012.

2. Mis vahe on seotud naftagaasil ja maagaasil?

3. Kuidas toimub nafta rafineerimine?

Tuleb märkida, et süsivesinikud on looduses laialt levinud. Enamik orgaanilisi aineid pärineb looduslikest allikatest. Orgaaniliste ühendite sünteesi käigus kasutatakse toorainena looduslikke ja nendega seotud gaase, kivisütt ja pruunsütt, õli, turvast, loomset ja taimset päritolu tooteid.

Looduslikud süsivesinike allikad: maagaasid.

Maagaasid on looduslikud segud erineva struktuuriga süsivesinikest ja mõningatest gaasilisanditest (vesiniksulfiid, vesinik, süsihappegaas), mis täidavad maakoores olevaid kivimeid. Need ühendid tekivad orgaaniliste ainete hüdrolüüsi tulemusena Maa paksuse suurtel sügavustel. Neid leidub vabas olekus tohutute kogunemiste kujul - gaas, gaasikondensaat ning nafta- ja gaasiväljad.

Põlevate maagaaside põhilised konstruktsioonikomponendid on CH₄ (metaan - 98%), С₂Н₆ (etaan - 4,5%), propaan (С₃Н₈ - 1,7%), butaan (С₄Н₁₀ - 0,8%), pentaan (С₁.6%) (С₁5%). . Seotud naftagaas on osa õlist lahustunud olekus ja vabaneb sellest rõhu languse tõttu, kui õli tõuseb pinnale. Gaasi- ja naftamaardlates sisaldab üks tonn naftat 30–300 ruutmeetrit. m gaasi. Looduslikud süsivesinike allikad on orgaanilise sünteesitööstuse jaoks väärtuslik kütus ja tooraine. Gaasi tarnitakse gaasitöötlemisettevõtetesse, kus seda saab töödelda (nafta, madalatemperatuuriline adsorptsioon, kondensatsioon ja rektifikatsioon). See on jagatud eraldi komponentideks, millest igaüht kasutatakse konkreetsetel eesmärkidel. Näiteks metaani sünteesigaasist, mis on põhitooraineks muude süsivesinike tootmisel, atsetüleenist, metanoolist, metanaalist, kloroformist.

Looduslikud süsivesinike allikad: õli.

Õli on keeruline segu, mis koosneb peamiselt nafteen-, parafiin- ja aromaatsetest süsivesinikest. Õli koostis sisaldab asfalt-vaiguseid aineid, mono- ja disulfiide, merkaptaane, tiofeeni, tiofaani, vesiniksulfiidi, piperidiini, püridiini ja selle homolooge, aga ka muid aineid. Toodete põhjal saadakse naftakeemiliste sünteesimeetoditega üle 3000 erineva toote, sh. etüleen, benseen, propüleen, dikloroetaan, vinüülkloriid, stüreen, etanool, isopropanool, butüleenid, erinevad plastid, keemilised kiud, värvained, pesuained, ravimid, lõhkeained jne.

Turvas on taimset päritolu settekivim. Seda ainet kasutatakse kütusena (peamiselt soojuselektrijaamades), keemilise toorainena (paljude orgaaniliste ainete sünteesiks), farmides, eriti linnukasvatusettevõtetes, antiseptilise allapanuna ning aia- ja põllukultuuride väetiste komponendina.

Looduslikud süsivesinike allikad: ksüleem või puit.

Ksüleem on kõrgemate taimede kude, mille kaudu vesi ja lahustunud toitaineid tulevad süsteemi risoomilt lehtedele, aga ka teistesse taime organitesse. See koosneb jäiga kestaga rakkudest, millel on veresoonte juhtivussüsteem. Olenevalt puiduliigist sisaldab see erinevas koguses pektiini ja mineraalseid ühendeid (peamiselt kaltsiumisoolasid), lipiide ja eeterlikud õlid. Kütusena kasutatakse puitu, millest saab sünteesida metüülalkoholi, äädikhapet, tselluloosi ja muid aineid. Mõnest puiduliigist saadakse värvaineid (sandlipuu, palkpuit), tanniine (tamm), vaike ja palsameid (seeder, mänd, kuusk), alkaloide (ööviha, moon, ranunculus, vihmavarju perekondadest taimed). Mõnda alkaloide kasutatakse ravimitena (kitiin, kofeiin), herbitsiididena (anabasiin), insektitsiididena (nikotiin).