Les sources naturelles d'hydrocarbures sont le charbon. Sources naturelles d’hydrocarbures – Hypermarché du savoir

Les principales sources naturelles d’hydrocarbures sont le pétrole, le gaz et le charbon. La plupart des substances en sont isolées chimie organique. En savoir plus sur ce cours matière organique nous parlons ci-dessous.

Composition des minéraux

Les hydrocarbures constituent la classe de substances organiques la plus étendue. Il s'agit notamment des classes de composés acycliques (linéaires) et cycliques. Il existe des hydrocarbures saturés (saturés) et insaturés (insaturés).

Les hydrocarbures saturés comprennent les composés avec des liaisons simples :

• alcanes- les connexions linéaires ;
• cycloalcanes- les substances cycliques.

Les hydrocarbures insaturés comprennent des substances à liaisons multiples :

• alcènes- contenir une double liaison ;
• alcynes- contenir une triple liaison ;
• alcadiènes- inclure deux doubles liaisons.

Il existe une classe distincte d'arènes ou Hydrocarbures aromatiques contenant un cycle benzénique.

Riz. 1. Classification des hydrocarbures.

Les ressources minérales comprennent les hydrocarbures gazeux et liquides. Le tableau décrit plus en détail les sources naturelles d'hydrocarbures.

Chaque année en Russie, plus de 600 milliards de m3 de gaz, 500 millions de tonnes de pétrole et 300 millions de tonnes de charbon sont produits.

Recyclage

Les minéraux sont utilisés sous forme transformée. Le charbon est calciné sans accès à l'oxygène (procédé de cokéfaction) pour séparer plusieurs fractions :

• gaz de cokerie- un mélange de méthane, d'oxydes de carbone (II) et (IV), d'ammoniac, d'azote ;
• goudron de houille- un mélange de benzène, de ses homologues, de phénol, d'arènes, de composés hétérocycliques ;
• eau ammoniaquée- un mélange d'ammoniac, de phénol, d'hydrogène sulfuré ;
• du Coca- le produit final de cokéfaction contenant du carbone pur.

Riz. 2. Cokéfaction.

L’une des principales branches de l’industrie mondiale est le raffinage du pétrole. Le pétrole extrait des profondeurs de la terre est appelé pétrole brut. Il est recyclé. Réalisé pour la première fois nettoyage mécanique des impuretés, puis l'huile purifiée est distillée pour obtenir diverses fractions. Le tableau décrit les principales fractions du pétrole.

Riz. 3. Distillation du pétrole.

Les plastiques, les fibres et les médicaments sont produits à partir d’hydrocarbures. Le méthane et le propane sont utilisés comme combustible domestique. Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier. Produit à partir d'eau ammoniaquée acide nitrique, ammoniac, engrais. Le goudron est utilisé dans la construction.

Qu'avons-nous appris ?

Du sujet de la leçon, nous avons appris de quelles sources naturelles les hydrocarbures sont extraits. Le pétrole, le charbon, les gaz naturels et associés sont utilisés comme matières premières pour les composés organiques. Les minéraux sont purifiés et divisés en fractions, à partir desquelles sont obtenues des substances adaptées à la production ou à une utilisation directe. Les carburants liquides et les huiles sont produits à partir du pétrole. Les gaz contiennent du méthane, du propane, du butane, utilisés comme combustible domestique. Les matières premières liquides et solides sont extraites du charbon pour la production d'alliages, d'engrais et de médicaments.

Test sur le sujet

Évaluation du rapport

Note moyenne: 4.2. Total des notes reçues : 289.

Distillation sèche du charbon.

Les hydrocarbures aromatiques sont obtenus principalement par distillation sèche du charbon. Lors du chauffage du charbon dans des cornues ou des fours à coke sans accès à l'air à 1 000-1 300 °C, les substances organiques du charbon se décomposent avec formation de produits solides, liquides et gazeux.

Le produit solide de la distillation sèche - le coke - est une masse poreuse constituée de carbone mélangée à des cendres. Le coke est produit en grandes quantités et est principalement consommé par l'industrie métallurgique comme agent réducteur dans la production de métaux (principalement du fer) à partir de minerais.

Les produits liquides de la distillation sèche sont du goudron noir visqueux (goudron de houille) et la couche aqueuse contenant de l'ammoniac est de l'eau ammoniaquée. Le goudron de houille est obtenu en moyenne à 3% en poids du charbon d'origine. L’eau ammoniaquée est l’une des sources importantes d’ammoniac. Les produits gazeux de la distillation sèche du charbon sont appelés gaz de cokerie. Le gaz de cokerie a une composition différente selon le type de charbon, le mode de cokéfaction, etc. Le gaz de cokerie produit dans les batteries de cokerie passe à travers une série d'absorbeurs qui capturent les vapeurs de goudron, d'ammoniac et d'huile légère. L'huile légère obtenue par condensation du gaz de cokerie contient 60 % de benzène, de toluène et d'autres hydrocarbures. La plupart de le benzène (jusqu'à 90 %) est obtenu précisément de cette manière et seulement en petite quantité - par fractionnement du goudron de houille.

Traitement du goudron de houille. Le goudron de houille a l’apparence d’une masse résineuse noire à l’odeur caractéristique. Actuellement, plus de 120 produits différents ont été isolés du goudron de houille. Parmi eux figurent les hydrocarbures aromatiques, ainsi que les substances aromatiques oxygénées de nature acide (phénols), les substances azotées de nature basique (pyridine, quinoléine), les substances contenant du soufre (thiophène), etc.

Le goudron de houille est soumis à une distillation fractionnée, ce qui donne plusieurs fractions.

Le pétrole léger contient du benzène, du toluène, des xylènes et quelques autres hydrocarbures.

L’huile moyenne, ou carbolique, contient un certain nombre de phénols.

Pétrole lourd ou créosote : Parmi les hydrocarbures, le pétrole lourd contient du naphtalène.

Obtention d'hydrocarbures à partir du pétrole

Le pétrole est l’une des principales sources d’hydrocarbures aromatiques. La plupart des types d’huile n’en contiennent que très peu un grand nombre de Hydrocarbures aromatiques. Parmi les pétroles nationaux, le pétrole du champ de l'Oural (Perm) est riche en hydrocarbures aromatiques. La deuxième huile de Bakou contient jusqu'à 60 % d'hydrocarbures aromatiques.

En raison de la rareté des hydrocarbures aromatiques, on a désormais recours à « l'aromatisation de l'huile » : les produits pétroliers sont chauffés à une température d'environ 700 °C, ce qui permet d'obtenir 15 à 18 % des hydrocarbures aromatiques à partir des produits de décomposition du pétrole.

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  Reçu aromatique hydrocarbures. Naturel sources
  Reçu hydrocarbures du pétrole. Le pétrole est l’un des principaux sources aromatique hydrocarbures.


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  Reçu aromatique hydrocarbures. Naturel sources. Distillation sèche du charbon. Aromatique hydrocarbures s'obtiennent principalement avec. Nomenclature et isomérie aromatique hydrocarbures.


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  Reçu aromatique hydrocarbures. Naturel sources.
  1. Synthèse de aromatique hydrocarbures et dérivés d'halo gras en présence de catalyse... plus ».


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  Au groupe aromatique les composés comprenaient un certain nombre de substances, reçu depuis naturel résines, baumes et huiles essentielles.
  Noms rationnels aromatique hydrocarbures généralement dérivé du nom. Aromatique hydrocarbures.


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  Naturel sources limite hydrocarbures. Les gaz, liquides et solides sont largement répandus dans la nature. hydrocarbures, dans la plupart des cas introuvable sous la forme composés purs, mais sous forme de mélanges variés, parfois très complexes.


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  Isomérie, naturel sources et les moyens recevoir oléfines L'isomérie des oléfines dépend de l'isomérie de la chaîne d'atomes de carbone, c'est-à-dire du fait que la chaîne soit n. Insaturé (insaturé) hydrocarbures.


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  Hydrocarbures. Les glucides sont largement distribués dans la nature et jouent un rôle très important grand rôle Dans la vie humaine. Ils font partie de l’alimentation et, généralement, les besoins énergétiques d’une personne sont satisfaits pendant la nutrition, en grande partie grâce aux glucides.


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  Le radical H2C=CH- produit à partir de l’éthylène est généralement appelé vinyle ; le radical H2C=CH-CH2- produit à partir du propylène est appelé allyle. Naturel sources et les moyens recevoir oléfines


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  Naturel sources limite hydrocarbures Il existe également des produits issus de la distillation sèche du bois, de la tourbe, de la houille et du schiste bitumineux. Méthodes synthétiques recevoir limite hydrocarbures.

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Objectifs de la leçon:

Éducatif:

• Développer activité cognitiveétudiants.
• Familiariser les étudiants avec les sources naturelles d'hydrocarbures : pétrole, gaz naturel, charbon, leur composition et leurs méthodes de transformation.
• Étudier les principaux gisements de ces ressources dans le monde et en Russie.
• Montrer leur importance dans l’économie nationale.
• Tenez compte des questions de protection de l’environnement.

Éducatif:

• Cultiver l'intérêt pour l'étude du sujet, inculquer culture de la parole dans les cours de chimie.

Éducatif:

• Développer l’attention, l’observation, l’écoute et tirer des conclusions.

Méthodes et techniques pédagogiques :

• Approche perceptuelle.
• Approche gnostique.
• Approche cybernétique.

Équipement: Tableau blanc interactif, multimédia, manuels électroniques de MarSTU, Internet, collections « Pétrole et les principaux produits de sa transformation », « Le charbon et les produits les plus importants de sa transformation ».

Pendant les cours

I. Moment organisationnel.

Je présente le but et les objectifs de cette leçon.

II. Partie principale.

Les sources naturelles d'hydrocarbures les plus importantes sont : le pétrole, le charbon, les gaz de pétrole naturels et associés.

Le pétrole – « l’or noir » (Je présente aux étudiants l'origine du pétrole, les principales réserves, la production, la composition du pétrole, les propriétés physiques, les produits pétroliers).

Au cours du processus de rectification, l'huile est divisée dans les fractions suivantes :

Je montre des échantillons de fractions de la collection (démonstration accompagnée d'explications).

• Gaz de distillation– un mélange d'hydrocarbures de bas poids moléculaire, principalement du propane et du butane, avec une température d'ébullition allant jusqu'à 40°C,
• Fraction essence (essence)– Composition HC C 5 H 12 à C 11 H 24 (point d'ébullition 40-200°C, avec une séparation plus fine de cette fraction on obtient gasoil(éther de pétrole, 40 - 70°C) et essence(70 - 120°C),
• Fraction naphta– Composition HC de C 8 H 18 à C 14 H 30 (température d'ébullition 150 - 250°C),
• Fraction kérosène– Composition HC de C 12 H 26 à C 18 H 38 (température d'ébullition 180 - 300°C),
• Gas-oil – Composition HC de С 13 Н 28 à С 19 Н 36 (t point d'ébullition 200 - 350°С)

Résidus du raffinage du pétrole – essence– contient des hydrocarbures avec un nombre d’atomes de carbone compris entre 18 et 50. La distillation sous pression réduite à partir du fioul produit huile solaire(C 18 H 28 – C 25 H 52), huiles lubrifiantes(C 28 H 58 – C 38 H 78), vaseline Et paraffine– mélanges d'hydrocarbures solides à bas point de fusion. Résidu solide de la distillation du fioul – le goudron et les produits de sa transformation - bitume Et asphalte utilisé pour fabriquer des revêtements routiers.

Les produits obtenus suite à la rectification de l'huile sont soumis à un traitement chimique. L'un d'eux est fissuration.

Le craquage est la décomposition thermique des produits pétroliers, qui conduit à la formation d'hydrocarbures comportant un plus petit nombre d'atomes de carbone dans la molécule. (J'utilise le manuel électronique MarSTU, qui parle des types de fissuration).

Les élèves comparent le craquage thermique et catalytique. (Diapositive n°16)

Fissuration thermique.

La dégradation des molécules d'hydrocarbures se produit à une température plus élevée (470-5 500 C). Le processus se déroule lentement, des hydrocarbures avec une chaîne non ramifiée d'atomes de carbone se forment. L'essence obtenue par craquage thermique, ainsi que les hydrocarbures saturés, contiennent de nombreux hydrocarbures insaturés. Par conséquent, cette essence a une plus grande résistance à la détonation que l’essence purement distillée. L'essence de craquage thermique contient de nombreux hydrocarbures insaturés qui s'oxydent et se polymérisent facilement. Cette essence est donc moins stable lors du stockage. Lorsqu'il brûle, diverses pièces du moteur peuvent se boucher.

Craquage catalytique.

La division des molécules d'hydrocarbures se produit en présence de catalyseurs et à une température plus basse (450-5000 C). L'accent est mis principalement sur l'essence. Ils essaient d'en obtenir davantage et certainement meilleure qualité. Le craquage catalytique est apparu précisément à la suite de la lutte persistante et à long terme des travailleurs du pétrole pour améliorer la qualité de l'essence. Comparé au craquage thermique, le processus se déroule beaucoup plus rapidement et il se produit non seulement la division des molécules d'hydrocarbures, mais également leur isomérisation, c'est-à-dire des hydrocarbures avec une chaîne ramifiée d'atomes de carbone se forment. L’essence de craquage catalytique est encore plus résistante à la détonation que l’essence de craquage thermique.

Charbon. (Je présente aux étudiants l'origine du charbon, les principales réserves, la production, les propriétés physiques, les produits transformés).

Origine: (J'utilise le manuel électronique de MarSTU, où ils parlent de l'origine du charbon).

Principales réserves : (diapositive numéro 18) Sur la carte, je montre aux étudiants les plus grands gisements de charbon de Russie en termes de volume de production : il s'agit des bassins de Toungouska, de Kuznetsk et de Pechora.

Production:(J'utilise le manuel électronique MarSTU, où ils parlent de l'extraction du charbon).

• Gaz de coke– qui comprend H 2, CH 4, CO, CO 2, les impuretés de NH 3, N 2 et d'autres gaz,
• Goudron de houille– contient plusieurs centaines de substances organiques différentes, dont le benzène et ses homologues, le phénol et les alcools aromatiques, le naphtalène et divers composés hétérocycliques,
• Nadsmolnaïa, ou eau ammoniaquée– contient de l'ammoniac dissous, ainsi que du phénol, du sulfure d'hydrogène et d'autres substances,
• du Coca– résidu de cokéfaction solide, carbone presque pur.

Gaz naturels et gaz associés au pétrole. (Je présente aux étudiants les principales réserves, la production, la composition, les produits transformés).

III. Généralisation.

Dans la partie résumé de la leçon, j'ai créé un test à l'aide du programme Turning Point. Les étudiants se sont armés de télécommandes. Lorsqu'une question apparaît à l'écran, en appuyant sur le bouton approprié, ils sélectionnent la bonne réponse.

1. Les principaux composants du gaz naturel sont :

• Éthane;
• Propane;
• Méthane;
• Butane.

2. Quelle fraction de la distillation du pétrole contient de 4 à 9 atomes de carbone par molécule ?

• Naphte;
• Gazole;
• Essence;
• Kérosène.

3. A quoi sert le craquage des produits pétroliers lourds ?

• Production de méthane ;
• Obtention de fractions d'essence à haute résistance à la détonation ;
• Production de gaz de synthèse ;
• Production d'hydrogène.

4. Quel processus n’est pas lié au raffinage du pétrole ?

• Cokéfaction ;
• Distillation fractionnée;
• Craquage catalytique ;
• Fissuration thermique.

5. Lequel des événements suivants est le plus dangereux pour les écosystèmes aquatiques ?

• Violation de l'étanchéité des oléoducs ;
• Déversement de pétrole à la suite d'un accident de pétrolier ;
• Violation de la technologie lors de la production pétrolière en profondeur sur terre ;
• Transport de charbon par mer.

6. De la formation de méthane gaz naturel, obtenir:

• Gaz de synthèse ;
• Éthylène;
• Acétylène;
• Butadiène.

7. Quelles caractéristiques distinguent l’essence de craquage catalytique de l’essence directement distillée ?

• Présence d'alcènes ;
• Présence d'alcynes ;
• La présence d'hydrocarbures à chaîne ramifiée d'atomes de carbone ;
• Haute résistance à la détonation.

Le résultat du test est immédiatement visible sur l'écran.

Devoirs:§ 10, ex.1 – 8

Littérature:

1. L. Yu. Alikberova " Chimie divertissante". – M. : « AST-Presse », 1999.
2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov « Manuel pour professeurs de chimie, 10e année » – M. : « Blik et K », 2001.
3. O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, S.Yu. Ponomarev, V.I. Terenin « Chimie 10e année » – M. : « Drofa », 2003.

Chapitre 1. GÉOCHIMIE DE L'EXPLORATION PÉTROLIÈRE ET FOSSILE.. 3

§ 1. Origine des énergies fossiles. 3

§ 2. Roches gazières et pétrolières. 4

Chapitre 2. SOURCES NATURELLES... 5

Chapitre 3. PRODUCTION INDUSTRIELLE D'HYDROCARBURES... 8

Chapitre 4. TRAITEMENT DU PÉTROLE... 9

§ 1. Distillation fractionnée.. 9

§ 2. Fissuration. 12

§ 3. Réformer. 13

§ 4. Élimination du soufre.. 14

Chapitre 5. APPLICATIONS DES HYDROCARBURES... 14

§ 1. Alcanes.. 15

§ 2. Alcènes.. 16

§ 3. Alcynes.. 18

§ 4. Arènes.. 19

Chapitre 6. Analyse d'état Industrie pétrolière. 20

Chapitre 7. Caractéristiques et principales tendances de l'industrie pétrolière. 27

Liste de la littérature utilisée... 33

Les premières théories qui ont examiné les principes déterminant l'apparition des gisements de pétrole se limitaient généralement principalement à la question de savoir où ils s'accumulaient. Cependant, au cours des 20 dernières années, il est devenu clair que pour répondre à cette question, il est nécessaire de comprendre pourquoi, quand et en quelles quantités le pétrole s'est formé dans un bassin particulier, ainsi que de comprendre et d'établir à la suite de quels processus il s'est formé. originaires, migrés et accumulés. Ces informations sont absolument nécessaires pour améliorer l’efficacité de l’exploration pétrolière.

La formation d'hydrocarbures fossiles, selon les conceptions modernes, s'est produite à la suite d'une séquence complexe de processus géochimiques (voir Fig. 1) à l'intérieur des réservoirs de gaz et de pétrole d'origine. rochers. Dans ces processus, les composants de divers systèmes biologiques (substances d'origine naturelle) ont été transformés en hydrocarbures et, dans une moindre mesure, en composés polaires avec une stabilité thermodynamique différente - en raison de la précipitation de substances d'origine naturelle et de leur recouvrement ultérieur. avec des roches sédimentaires, sous l'influence d'une température et d'une pression élevées dans les couches superficielles de la croûte terrestre. La migration primaire des produits liquides et gazeux de la couche de gazole initiale et leur migration secondaire ultérieure (à travers des horizons porteurs, des déplacements, etc.) vers des roches poreuses saturées de pétrole conduisent à la formation de gisements de matériaux d'hydrocarbures, la migration ultérieure de ce qui est évité en bloquant les dépôts entre des couches de roches non poreuses.

Dans les extraits de matière organique provenant de roches sédimentaires d'origine biogène, on retrouve des composés ayant la même structure chimique que ceux trouvés dans le pétrole. Pour la géochimie, ils ont des important certains de ces composés sont considérés comme des « marqueurs biologiques » (« fossiles chimiques »). Ces hydrocarbures ont beaucoup en commun avec les composés présents dans les systèmes biologiques (par exemple, les lipides, les pigments et les métabolites) à partir desquels le pétrole a été formé. Ces composés démontrent non seulement une origine biogénique hydrocarbures naturels, mais vous permettent également d'obtenir très une information important sur les roches gazières et pétrolières, ainsi que sur la nature de la maturation et de l'origine, de la migration et de la biodégradation qui ont conduit à la formation de gisements spécifiques de gaz et de pétrole.

Figure 1 Processus géochimiques conduisant à la formation d'hydrocarbures fossiles.

Une roche gazole est considérée comme une roche sédimentaire finement dispersée qui, lorsqu'elle s'est déposée naturellement, a conduit ou pourrait conduire à la formation et au rejet de quantités importantes de pétrole et (ou) de gaz. La classification de telles roches repose sur la teneur et le type de matière organique, l'état de son évolution métamorphique (transformations chimiques se produisant à des températures d'environ 50-180°C), ainsi que la nature et la quantité d'hydrocarbures pouvant en être extraits. . La matière organique kérogène présente dans les roches sédimentaires biogéniques se présente sous une grande variété de formes, mais elle peut être divisée en quatre types principaux.

1) Liptinites– avoir une teneur en hydrogène très élevée mais une faible teneur en oxygène ; leur composition est déterminée par la présence de chaînes carbonées aliphatiques. On suppose que les liptinites se sont formées principalement à partir d'algues (généralement soumises à une décomposition bactérienne). Ils ont une grande capacité à se transformer en pétrole.

2) sorties– avoir une teneur élevée en hydrogène (mais inférieure à celle des liptinites), riche en chaînes aliphatiques et en naphtènes saturés (hydrocarbures alicycliques), ainsi qu'en cycles aromatiques et groupes fonctionnels oxygénés. Cette substance organique est formée à partir de tels matériel végétal, comme les spores, le pollen, les cuticules et d’autres parties structurelles des plantes. Les exinites ont une bonne capacité à se transformer en condensat de pétrole et de gaz, et à des stades supérieurs d'évolution métamorphique en gaz.

3) Vitrshita– ont une faible teneur en hydrogène, une teneur élevée en oxygène et sont constitués principalement de structures aromatiques avec de courtes chaînes aliphatiques liées par des groupes fonctionnels contenant de l'oxygène. Ils sont formés de matériaux bois structurés (lignocellulosiques) et possèdent capacité limitée se transformer en pétrole, mais bonne capacité à se transformer en gaz.

4) Inertinites sont des roches clastiques noires et opaques (à haute teneur en carbone et à faible teneur en hydrogène) qui ont été formées à partir de précurseurs ligneux hautement modifiés. Ils n’ont pas la capacité de se transformer en pétrole et en gaz.

Les principaux facteurs permettant de reconnaître une roche gazeuse sont sa teneur en kérogène, le type de matière organique présente dans le kérogène et le stade d'évolution métamorphique de cette matière organique. Les bonnes roches gazoles sont celles qui contiennent 2 à 4 % de matière organique du type à partir duquel les hydrocarbures correspondants peuvent être formés et libérés. Dans des conditions géochimiques favorables, la formation de pétrole peut se produire à partir de roches sédimentaires contenant de la matière organique telle que la liptinite et l'exinite. La formation de gisements de gaz se produit généralement dans des roches riches en vitrinite ou à la suite du craquage thermique du pétrole initialement formé.

En raison de l'enfouissement ultérieur de sédiments de matière organique sous les couches supérieures des roches sédimentaires, ce matériau est exposé à des températures de plus en plus élevées, ce qui conduit à la décomposition thermique du kérogène et à la formation de pétrole et de gaz. La formation de pétrole en quantités intéressantes pour le développement industriel du gisement se produit dans certaines conditions de temps et de température (profondeur d'occurrence), et le temps de formation est d'autant plus long que la température est basse (ce n'est pas difficile à comprendre si l'on suppose que la réaction se déroule selon l'équation du premier ordre et a une dépendance d'Arrhenius avec la température). Par exemple, la même quantité de pétrole qui s'est formée à une température de 100°C en 20 millions d'années environ devrait se former à une température de 90°C en 40 millions d'années et à une température de 80°C en 80 millions d'années. . Le taux de formation d’hydrocarbures à partir du kérogène double environ pour chaque augmentation de température de 10°C. Cependant composition chimique kérogène. peut être extrêmement varié, et par conséquent la relation indiquée entre le temps de maturation de l'huile et la température de ce processus ne peut être considérée que comme base d'estimations approximatives.

Des études géochimiques modernes montrent que sur le plateau continental la mer du Nord Chaque augmentation de 100 m de profondeur s'accompagne d'une augmentation de la température d'environ 3 °C, ce qui signifie que les roches sédimentaires riches en matières organiques ont formé des hydrocarbures liquides à des profondeurs de 2 500 à 4 000 m sur une période de 50 à 80 millions d'années. Des huiles légères et des condensats se seraient formés à une profondeur de 4 000 à 5 000 m, et du méthane (gaz sec) à une profondeur de plus de 5 000 m.

Les sources naturelles d'hydrocarbures sont les combustibles fossiles : pétrole et gaz, charbon et tourbe. Les gisements de pétrole brut et de gaz sont apparus il y a 100 à 200 millions d'années à partir de ressources microscopiques. plantes marines et les animaux qui se sont incrustés dans les sédiments formés au fond de la mer. En revanche, le charbon et la tourbe ont commencé à se former il y a 340 millions d'années à partir de plantes poussant sur terre.

Le gaz naturel et le pétrole brut se trouvent généralement avec l’eau dans les strates pétrolifères situées entre les couches de roches (Figure 2). Le terme « gaz naturel » s'applique également aux gaz formés dans conditions naturellesà la suite de la décomposition du charbon. Le gaz naturel et le pétrole brut sont exploités sur tous les continents, à l'exception de l'Antarctique. Les plus grands producteurs mondiaux de gaz naturel sont la Russie, l'Algérie, l'Iran et les États-Unis. Les plus grands producteurs de pétrole brut sont le Venezuela, Arabie Saoudite, le Koweït et l'Iran.

Le gaz naturel est constitué principalement de méthane (tableau 1).

Le pétrole brut est un liquide huileux dont la couleur peut varier du brun foncé ou du vert à presque incolore. Il contient un grand nombre d'alcanes. Parmi eux, il y a les alcanes droits, les alcanes ramifiés et les cycloalcanes avec un nombre d'atomes de carbone de cinq à 40. Le nom industriel de ces cycloalcanes est nachtany. Le pétrole brut contient également environ 10 % d’hydrocarbures aromatiques, ainsi que de petites quantités d’autres composés contenant du soufre, de l’oxygène et de l’azote.

SOURCES NATURELLES D'HYDROCARBURES

Les hydrocarbures sont tous si différents -
Liquide et solide et gazeux.
Pourquoi y en a-t-il autant dans la nature ?
Il s'agit de carbone insatiable.

En effet, cet élément, comme aucun autre, est « insatiable » : il s’efforce de former des chaînes, droites et ramifiées, des anneaux ou des réseaux à partir de ses nombreux atomes. Il existe donc de nombreux composés d’atomes de carbone et d’hydrogène.

Les hydrocarbures sont à la fois du gaz naturel - le méthane et un autre gaz inflammable domestique utilisé pour remplir les bouteilles - le propane C 3 H 8. Les hydrocarbures comprennent le pétrole, l’essence et le kérosène. Et aussi - le solvant organique C 6 H 6, la paraffine, à partir de laquelle sont fabriquées les bougies du Nouvel An, la vaseline de la pharmacie, et même sac plastique pour emballer des produits...

Les sources naturelles d'hydrocarbures les plus importantes sont les minéraux - charbon, pétrole, gaz.

CHARBON

On en sait davantage sur le globe 36 mille bassins et gisements de charbon, qui occupent ensemble 15% territoires globe. Les bassins houillers peuvent s’étendre sur des milliers de kilomètres. Les réserves géologiques totales de charbon sur la planète sont 5 000 milliards 500 milliards de tonnes, y compris les gisements explorés - 1 000 milliards 750 milliards de tonnes.

Il existe trois principaux types de charbons fossiles. Lorsque le lignite et l'anthracite brûlent, la flamme est invisible et la combustion se fait sans fumée, tandis que le houille produit un fort craquement lors de la combustion.

Anthracite- le plus ancien des charbons fossiles. Il se distingue par sa haute densité et sa brillance. Contient jusqu'à 95% carbone.

Charbon– contient jusqu’à 99% carbone. De tous les charbons fossiles, c’est celui qui est le plus largement utilisé.

charbon marron– contient jusqu’à 72% carbone. A une couleur brune. En tant que plus jeune des charbons fossiles, il conserve souvent des traces de la structure du bois à partir duquel il a été formé. Il se caractérise par une hygroscopique élevée et une teneur élevée en cendres ( de 7% à 38%), il n’est donc utilisé que comme combustible local et comme matière première pour le traitement chimique. En particulier, par hydrogénation, on obtient des types précieux de carburants liquides : essence et kérosène.

Carbone principal composant charbon( 99% ), charbon marron ( jusqu'à 72%). L’origine du nom carbone, c’est-à-dire « donner naissance au charbon ». De même, le nom latin « carboneum » contient la racine carbo-charbon à sa base.

Comme le pétrole, le charbon contient de grandes quantités de matière organique. En plus des substances organiques, il contient également des substances inorganiques, telles que l'eau, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et, bien sûr, le carbone lui-même - le charbon. L'une des principales méthodes de traitement du charbon est la cokéfaction - calcination sans accès à l'air. À la suite de la cokéfaction, qui est réalisée à une température de 1000 0 C, il se forme :

Gaz de coke– il contient de l'hydrogène, du méthane, du dioxyde de carbone et du dioxyde de carbone, des mélanges d'ammoniac, d'azote et d'autres gaz.

Goudron de houille – contient plusieurs centaines de substances organiques différentes, dont le benzène et ses homologues, le phénol et les alcools aromatiques, le naphtalène et divers composés hétérocycliques.

Eau de résine ou d’ammoniaque – contenant, comme son nom l’indique, de l’ammoniac dissous, ainsi que du phénol, du sulfure d’hydrogène et d’autres substances.

du Coca– résidus solides de cokéfaction, carbone pratiquement pur.

Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier, l'ammoniac est utilisé dans la production d'azote et d'engrais combinés, et l'importance des produits de cokéfaction organiques ne peut guère être surestimée. Quelle est la géographie de répartition de ce minéral ?

La majeure partie des ressources en charbon se trouve dans l'hémisphère nord - Asie, Amérique du Nord et Eurasie. Quels pays se démarquent en termes de réserves et de production de charbon ?

Chine, États-Unis, Inde, Australie, Russie.

Les principaux exportateurs de charbon sont les pays.

États-Unis, Australie, Russie, Afrique du Sud.

Principaux centres d'importation.

Japon, Europe étrangère.

Il s'agit d'un carburant très polluant pour l'environnement. Lors de l’extraction du charbon, des explosions et des incendies de méthane se produisent et certains problèmes environnementaux surviennent.

Pollution environnementale Il s'agit de tout changement indésirable dans l'état de cet environnement résultant de l'activité économique humaine. Cela se produit également lors de l'exploitation minière. Imaginons la situation dans une zone minière de charbon. Avec le charbon, il remonte à la surface grande quantité les stériles, qui sont simplement envoyés dans des décharges comme inutiles. Formé progressivement tas de déchets- d'énormes montagnes de stériles en forme de cône, hautes de plusieurs dizaines de mètres, qui déforment l'apparence du paysage naturel. Tout le charbon remonté à la surface sera-t-il transporté jusqu'au consommateur ? Bien sûr que non. Après tout, le processus n’est pas hermétique. Une énorme quantité de poussière de charbon se dépose à la surface de la terre. En conséquence, la composition des sols et des eaux souterraines change, ce qui affectera inévitablement les animaux et monde végétal district.

Le charbon contient du carbone radioactif - C, mais après avoir brûlé le combustible, la substance dangereuse, avec la fumée, pénètre dans l'air, l'eau, le sol et est frittée en scories ou en cendres, qui sont utilisées pour la production de matériaux de construction. En conséquence, les murs et les plafonds des bâtiments résidentiels « coulent » et constituent une menace pour la santé humaine.

HUILE

Le pétrole est connu de l’humanité depuis l’Antiquité. Il a été exploité sur les rives de l'Euphrate

6-7 mille ans avant JC euh . Il était utilisé pour éclairer les maisons, pour préparer des mortiers, comme médicaments et onguents, et pour l'embaumement. Dans le monde antique, le pétrole était une arme redoutable : des rivières de feu se déversaient sur la tête des murs des forteresses qui prenaient d'assaut, des flèches brûlantes trempées dans le pétrole volaient vers les villes assiégées. Le pétrole faisait partie intégrante de l'agent incendiaire, entré dans l'histoire sous le nom "Feu grec" Au Moyen Âge, il était principalement utilisé pour l'éclairage public.

Plus de 600 bassins pétroliers et gaziers ont été explorés, 450 sont en cours de développement , UN nombre total les champs de pétrole atteignent 50 000.

Il existe des huiles légères et lourdes. Le pétrole léger est extrait du sous-sol à l’aide de pompes ou par la méthode de la fontaine. Cette huile est principalement utilisée pour fabriquer de l’essence et du kérosène. Le pétrole lourd est parfois même extrait par la méthode minière (dans la République de Komi), et du bitume, du mazout et diverses huiles en sont préparés.

Le pétrole est le carburant le plus polyvalent, riche en calories. Son extraction est relativement simple et peu coûteuse, car pour extraire le pétrole, il n’est pas nécessaire de mettre les gens sous terre. Le transport du pétrole par pipelines n’est pas un gros problème. Le principal inconvénient de ce type de combustible est la faible disponibilité des ressources (environ 50 ans ) . Les réserves géologiques générales sont égales à 500 milliards de tonnes, dont 140 milliards de tonnes explorées .

DANS 2007 Cette année-là, des scientifiques russes ont prouvé à la communauté mondiale que les dorsales sous-marines Lomonosov et Mendeleïev, situées dans l'océan Arctique, constituent une zone de plateau continental et appartiennent donc à la Fédération de Russie. Un professeur de chimie vous renseignera sur la composition de l'huile et ses propriétés.

Le pétrole est un « bloc d’énergie ». Avec seulement 1 ml, vous pouvez chauffer un seau d'eau entier d'un degré, et pour faire bouillir un seau de samovar, vous avez besoin de moins d'un demi-verre d'huile. En termes de concentration énergétique par unité de volume, le pétrole se classe au premier rang parmi les substances naturelles. Même les minerais radioactifs ne peuvent pas rivaliser avec lui à cet égard, puisque leur contenu substances radioactives si petit que d'en extraire 1 mg. Le combustible nucléaire nécessite le traitement de tonnes de roches.

Le pétrole n’est pas seulement la base du complexe énergétique et énergétique de tout État.

Les paroles célèbres de D.I. Mendeleev sont en place ici "Brûler du mazout, c'est la même chose qu'allumer un fourneau billets de banque". Chaque goutte d'huile contient plus de 900 divers composants chimiques, plus de la moitié des éléments chimiques du tableau périodique. C'est vraiment un miracle de la nature, la base du pétrole industrie chimique. Environ 90 % de tout le pétrole produit est utilisé comme carburant. Malgré “ vos 10 % » , la synthèse pétrochimique permet la production de plusieurs milliers de composés organiques qui répondent aux besoins urgents de la société moderne. Ce n’est pas pour rien que l’on appelle respectueusement le pétrole « l’or noir », « le sang de la Terre ».

L'huile est un liquide huileux brun foncé avec une teinte rougeâtre ou verdâtre, parfois noire, rouge, bleue ou claire et même transparente avec une odeur piquante caractéristique. Il existe du pétrole blanc ou incolore, comme l'eau (par exemple dans le champ de Surukhan en Azerbaïdjan, dans certains champs en Algérie).

La composition de l’huile n’est pas la même. Mais tous contiennent généralement trois types d'hydrocarbures : les alcanes (pour la plupart de structure normale), les cycloalcanes et les hydrocarbures aromatiques. Le rapport de ces hydrocarbures dans le pétrole provenant de différents gisements est différent : par exemple, le pétrole de Mangyshlak est riche en alcanes et le pétrole de la région de Bakou est riche en cycloalcanes.

Les principales réserves de pétrole se situent dans l’hémisphère nord. Total 75 Les pays du monde produisent du pétrole, mais 90 % de sa production provient de seulement 10 pays. Près ? les réserves mondiales de pétrole représentent Pays en voie de développement. (Le professeur nomme et montre sur la carte).

Principaux pays producteurs :

Arabie Saoudite, États-Unis, Russie, Iran, Mexique.

En même temps plus 4/5 La consommation de pétrole représente la part des pays économiquement développés, qui sont les principaux pays importateurs :

Japon, Europe étrangère, USA.

Le pétrole brut n'est utilisé nulle part, mais des produits pétroliers sont utilisés.

Raffinage de pétrole

Une installation moderne se compose d'un four à fioul et d'une colonne de distillation, où le fioul est séparé en factions – séparer les mélanges d'hydrocarbures en fonction de leurs points d'ébullition : essence, naphta, kérosène. Le four est doté d'un long tuyau enroulé en serpentin. Le four est chauffé par les produits de combustion du fioul ou du gaz. L'huile est introduite en continu dans le serpentin : là, elle est chauffée à 320 - 350 0 C sous la forme d'un mélange de liquide et de vapeur et entre dans la colonne de distillation. La colonne de distillation est un appareil cylindrique en acier d'environ 40 m de haut. Il comporte plusieurs dizaines de cloisons horizontales percées de trous à l'intérieur, appelées plaques. La vapeur d'huile entrant dans la colonne monte et passe à travers les trous des plaques. En se refroidissant progressivement à mesure qu'ils remontent, ils se liquéfient partiellement. Les hydrocarbures moins volatils sont déjà liquéfiés sur les premiers plateaux, formant une fraction gazole ; les hydrocarbures plus volatils s'accumulent plus haut et forment la fraction kérosène ; encore plus élevée – fraction naphta. Les hydrocarbures les plus volatils sortent de la colonne sous forme de vapeurs et, après condensation, forment de l'essence. Une partie de l’essence est réinjectée dans la colonne pour « l’irrigation », ce qui contribue à de meilleures conditions de fonctionnement. (Écrire dans un cahier). Essence – contient des hydrocarbures C5 – C11, bouillant entre 40 0 ​​​​​​C et 200 0 C ; naphta – contient des hydrocarbures en C8 à C14 avec un point d'ébullition de 120 0 C à 240 0 C ; kérosène – contient des hydrocarbures en C12 à C18, bouillant à une température de 180 0 C à 300 0 C ; gazole - contient des hydrocarbures en C13 – C15, distillés à des températures de 230 0 C à 360 0 C ; huiles lubrifiantes - C16 - C28, bouillir à une température de 350 0 C et plus.

Après avoir distillé les produits légers du pétrole, il reste un liquide noir visqueux - le fioul. C'est un mélange précieux d'hydrocarbures. Les huiles lubrifiantes sont obtenues à partir du fioul par distillation supplémentaire. La partie non distillable du fioul, appelée goudron, est utilisée dans la construction et pour le pavage des routes (Démonstration d'un fragment vidéo). La fraction la plus précieuse de la distillation directe du pétrole est l’essence. Cependant, le rendement de cette fraction ne dépasse pas 17 à 20 % en poids de pétrole brut. Un problème se pose : comment satisfaire les besoins toujours croissants de la société en carburant automobile et aviation ? La solution a été trouvée à la fin du XIXème siècle par un ingénieur russe Vladimir Grigoriévitch Choukhov. DANS 1891 année où il a réalisé pour la première fois une étude industrielle fissuration fraction kérosène du pétrole, qui a permis d'augmenter le rendement en essence à 65-70 % (sur la base du pétrole brut). Uniquement pour le développement du procédé de craquage thermique des produits pétroliers, l'humanité reconnaissante a inscrit en lettres d'or le nom de cette personne unique dans l'histoire de la civilisation.

Les produits obtenus à la suite de la rectification du pétrole sont soumis à un traitement chimique qui comprend un certain nombre de processus complexes, dont le craquage des produits pétroliers (de l'anglais « Cracking » - splitting). Il existe plusieurs types de craquage : le craquage thermique, catalytique, à haute pression et le craquage par réduction. Le craquage thermique implique la séparation des molécules d'hydrocarbures de longue chaine aux plus petits sous l'influence haute température(470-550 0C). Au cours de ce clivage, des alcènes se forment avec les alcanes :

Actuellement, le craquage catalytique est le plus courant. Elle s'effectue à une température de 450-500 0 C, mais à une vitesse plus élevée et permet d'obtenir une essence de meilleure qualité. Dans des conditions de craquage catalytique, parallèlement aux réactions de division, des réactions d'isomérisation se produisent, c'est-à-dire la conversion d'hydrocarbures de structure normale en hydrocarbures ramifiés.

L'isomérisation affecte la qualité de l'essence, puisque la présence d'hydrocarbures ramifiés augmente considérablement son indice d'octane. Le craquage est classé comme un procédé dit de raffinage secondaire du pétrole. Un certain nombre d'autres procédés catalytiques, tels que le reformage, sont également classés comme secondaires. Réformer- Il s'agit de l'aromatisation de l'essence en la chauffant en présence d'un catalyseur, par exemple le platine. Dans ces conditions, les alcanes et les cycloalcanes sont transformés en hydrocarbures aromatiques, ce qui entraîne une augmentation significative de l'indice d'octane de l'essence.

Écologie et champ pétrolier

Pour la production pétrochimique, le problème environnemental est particulièrement pressant. La production pétrolière implique des coûts énergétiques et une pollution de l’environnement. La production pétrolière offshore est une source dangereuse de pollution de l'océan mondial, et l'océan mondial est également pollué lors du transport du pétrole. Chacun de nous a vu à la télévision les conséquences des accidents de pétroliers. Des rivages noirs recouverts d'une couche de fioul, des vagues noires, des dauphins haletants, des oiseaux dont les ailes sont recouvertes de fioul visqueux, des gens en combinaison de protection ramassant le pétrole avec des pelles et des seaux. Je voudrais fournir des données sur une grave catastrophe environnementale survenue dans le détroit de Kertch en novembre 2007. 2 000 tonnes de produits pétroliers et environ 7 000 tonnes de soufre se sont retrouvées dans l'eau. Les plus touchées par la catastrophe ont été la flèche de Tuzla, située à la jonction des mers Noire et d'Azov, et la flèche de Chushka. Après l'accident, le fioul s'est déposé au fond, provoquant la mort de la petite coquille en forme de cœur, principale nourriture des habitants de la mer. Il faudra 10 ans pour restaurer l’écosystème. Plus de 15 000 oiseaux sont morts. Un litre d'huile, une fois dans l'eau, se répand sur sa surface par endroits d'une superficie de 100 m². Le film d’huile, bien que très mince, forme une barrière insurmontable au passage de l’oxygène de l’atmosphère vers la colonne d’eau. En conséquence, le régime de l’oxygène et l’océan sont perturbés "étouffant". Le plancton, qui constitue la base de la chaîne alimentaire océanique, est en train de mourir. Actuellement, environ 20 % de la superficie de l'océan mondial est déjà recouverte de marées noires et la zone touchée par la pollution pétrolière s'agrandit. Outre le fait que l'océan mondial est recouvert d'un film de pétrole, nous pouvons également l'observer sur terre. Par exemple, dans les champs de pétrole Sibérie occidentale Il y a plus de pétrole déversé chaque année que ce que le pétrolier peut contenir – jusqu'à 20 millions de tonnes. Environ la moitié de ce pétrole finit au sol à la suite d’accidents, le reste étant constitué de jaillissements et de fuites « planifiés » lors du démarrage des puits, des forages exploratoires et des réparations des pipelines. La plus grande superficie de terres contaminées par le pétrole, selon la Commission des environnement Okrug autonome de Yamalo-Nenets, situé dans le district de Purovsky.

GAZ DE PÉTROLE NATUREL ET ASSOCIÉ

Le gaz naturel contient des hydrocarbures à faible masse moléculaire, les principaux composants sont méthane. Sa teneur en gaz provenant de divers gisements varie de 80 % à 97 %. En plus du méthane - éthane, propane, butane. Inorganique : azote – 2 % ; CO2 ; H2O ; H2S, gaz rares. Lorsque le gaz naturel brûle, il produit beaucoup de chaleur.

En termes de propriétés, le gaz naturel en tant que combustible est même supérieur au pétrole : il est plus calorique. Il s'agit de la branche la plus jeune de l'industrie des carburants. Le gaz est encore plus facile à extraire et à transporter. C'est le plus économique de tous les types de carburant. Il existe cependant quelques inconvénients : un transport intercontinental compliqué du gaz. Les méthaniers transportant du gaz à l’état liquéfié sont des structures extrêmement complexes et coûteuses.

Utilisé comme : carburant efficace, matière première dans l'industrie chimique, dans la production d'acétylène, d'éthylène, d'hydrogène, de suie, de plastiques, d'acide acétique, de colorants, de médicaments, etc. Les gaz associés (gaz de pétrole) sont des gaz naturels qui se dissolvent dans le pétrole et sont libéré lors de son extraction Le gaz de pétrole contient moins de méthane, mais plus de propane, de butane et d'autres hydrocarbures supérieurs. Où est produit le gaz ?

Plus de 70 pays dans le monde disposent de réserves de gaz industriel. De plus, comme dans le cas du pétrole, les pays en développement disposent de réserves très importantes. Mais la production de gaz s'effectue principalement les pays développés. Ils ont la possibilité de l’utiliser ou un moyen de vendre du gaz à d’autres pays du même continent. Le commerce international du gaz est moins actif que celui du pétrole. Environ 15 % du gaz mondial est fourni au marché international. Près des deux tiers de la production mondiale de gaz proviennent de Russie et des États-Unis. Sans aucun doute, la principale région de production de gaz non seulement dans notre pays, mais aussi dans le monde est la Yamalo-Nenets. région autonome, où cette industrie se développe depuis 30 ans. Notre ville Nouvel Ourengoï est à juste titre reconnue comme la capitale du gaz. Les plus grands gisements comprennent Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Le gisement Urengoy est inclus dans le Livre Guinness des Records. Les réserves et la production du gisement sont uniques. Les réserves explorées dépassent les 10 000 milliards. m 3, depuis l'exploitation, 6 000 milliards ont déjà été produits. m3. En 2008, OJSC Gazprom prévoit d'extraire 598 milliards de m 3 d'« or bleu » du gisement d'Urengoy.

Gaz et écologie

L'imperfection de la technologie de production de pétrole et de gaz et de leur transport provoque une combustion constante de volumes de gaz dans les unités de chauffage des stations de compression et dans les torchères. Les stations de compression représentent environ 30 % de ces émissions. Environ 450 000 tonnes de gaz naturel et associé sont brûlées chaque année dans les torchères, tandis que plus de 60 000 tonnes de polluants sont rejetées dans l'atmosphère.

Le pétrole, le gaz et le charbon sont des matières premières précieuses pour l'industrie chimique. Dans un avenir proche, un remplaçant leur sera trouvé dans le complexe énergétique et énergétique de notre pays. Actuellement, les scientifiques recherchent des moyens d’utiliser l’énergie solaire, éolienne et le combustible nucléaire pour remplacer complètement le pétrole. Le type de carburant le plus prometteur du futur est l’hydrogène. Réduire l'utilisation du pétrole dans la technique thermique est la voie non seulement vers son utilisation plus rationnelle, mais aussi vers la préservation de cette matière première pour les générations futures. Les matières premières hydrocarbonées ne doivent être utilisées que dans l’industrie de transformation pour obtenir une variété de produits. Malheureusement, la situation n’a pas encore changé et jusqu’à 94 % du pétrole produit sert de carburant. D.I. Mendeleïev a dit judicieusement : « Brûler du fioul équivaut à chauffer un four avec des billets de banque. »