Dabiskie ogļūdeņražu avoti. Dabasgāze: sastāvs, izmantošana kā kurināmais

Raksts par tēmu: dabiskie avoti ogļūdeņraži"

Sagatavots

ogļūdeņraži

Ogļūdeņraži ir savienojumi, kas sastāv tikai no oglekļa un ūdeņraža atomiem.

Ogļūdeņražus iedala cikliskajos (karbocikliskajos savienojumos) un acikliskajos.

Cikliskos (karbocikliskos) savienojumus sauc par savienojumiem, kas ietver vienu vai vairākus ciklus, kas sastāv tikai no oglekļa atomiem (atšķirībā no heterocikliskajiem savienojumiem, kas satur heteroatomus - slāpekli, sēru, skābekli utt.).

d.). Karbocikliskos savienojumus savukārt iedala aromātiskajos un nearomātiskajos (alicikliskajos) savienojumos.

Acikliskie ogļūdeņraži ietver organiskos savienojumus, kuru molekulu oglekļa karkass ir atvērtas ķēdes.

Šīs ķēdes var veidot ar vienvietīgām saitēm (CnH2n+2 alkīni), satur vienu dubultsaiti (CnH2n alkēni), divas vai vairākas dubultsaites (diēnus vai poliēnus), vienu trīskāršu saiti (CnH2n-2 alkīni).

Kā jūs zināt, oglekļa ķēdes ir daļa no vairuma organiskās vielas. Tādējādi ogļūdeņražu izpēte ir īpaši svarīga, jo šie savienojumi ir citu klašu strukturālais pamats. organiskie savienojumi.

Turklāt ogļūdeņraži, īpaši alkāni, ir galvenie dabiskie organisko savienojumu avoti un svarīgāko rūpniecisko un laboratorijas sintēžu pamatā.

Ogļūdeņraži ir svarīgākā izejvielas ķīmiskajai rūpniecībai. Savukārt ogļūdeņraži ir diezgan plaši izplatīti dabā un tos var izolēt no dažādiem dabas avotiem: naftas, saistītās naftas un dabasgāzes, akmeņoglēm.

Apsvērsim tos sīkāk.

Eļļa ir dabisks sarežģīts ogļūdeņražu maisījums, galvenokārt lineāri un sazaroti alkāni, kas molekulās satur no 5 līdz 50 oglekļa atomiem, ar citām organiskām vielām.

Tās sastāvs būtiski ir atkarīgs no ražošanas (nogulsnes) vietas, tas var papildus alkāniem saturēt cikloalkānus un aromātiskos ogļūdeņražus.

Eļļas gāzveida un cietās sastāvdaļas ir izšķīdinātas tās šķidrajās sastāvdaļās, kas nosaka tās agregācijas stāvoklis. Eļļa ir eļļains tumšas (no brūnas līdz melnai) krāsas šķidrums ar raksturīgu smaržu, nešķīst ūdenī. Tā blīvums ir mazāks nekā ūdens blīvums, tāpēc, nokļūstot tajā, eļļa izplatās pa virsmu, neļaujot ūdenī izšķīst skābekļa un citām gaisa gāzēm.

Acīmredzot naftas nokļūšana dabiskajās ūdenstilpēs izraisa mikroorganismu un dzīvnieku nāvi, izraisot vides katastrofas un pat katastrofas. Ir baktērijas, kas var izmantot eļļas sastāvdaļas kā pārtiku, pārvēršot to nekaitīgos savas dzīvības darbības produktos. Ir skaidrs, ka šo baktēriju kultūru izmantošana ir videi drošākais un daudzsološākais veids, kā cīnīties ar naftas piesārņojumu tās ieguves, transportēšanas un pārstrādes procesā.

Dabā nafta un ar to saistītā naftas gāze, kas tiks apspriesta turpmāk, aizpilda zemes iekšpuses dobumus. Pārstāvot maisījumu dažādas vielas eļļai nav pastāvīgas viršanas temperatūras. Ir skaidrs, ka katra tā sastāvdaļa maisījumā saglabā savas individuālās fizikālās īpašības, kas ļauj sadalīt eļļu tā sastāvdaļās. Lai to izdarītu, to attīra no mehāniskiem piemaisījumiem, sēru saturošiem savienojumiem un pakļauj tā sauktajai frakcionētai destilācijai jeb rektifikācijai.

Frakcionālā destilācija ir fizikāla metode komponentu maisījuma atdalīšanai ar dažādiem viršanas punktiem.

Rektifikācijas procesā eļļu iedala šādās frakcijās:

Rektifikācijas gāzes - zemas molekulmasas ogļūdeņražu maisījums, galvenokārt propāns un butāns, ar viršanas temperatūru līdz 40 ° C;

Benzīna frakcija (benzīns) - ogļūdeņraži ar sastāvu no C5H12 līdz C11H24 (viršanas temperatūra 40-200 ° C); ar smalkāku šīs frakcijas atdalīšanu tiek iegūts benzīns (petrolēteris, 40–70 ° C) un benzīns (70–120 ° C);

Ligroīna frakcija - ogļūdeņraži ar sastāvu no C8H18 līdz C14H30 (viršanas temperatūra 150-250 °C);

Petrolejas frakcija - ogļūdeņraži ar sastāvu no C12H26 līdz C18H38 (viršanas temperatūra 180-300 °C);

Dīzeļdegviela - ogļūdeņraži ar sastāvu no C13H28 līdz C19H36 (viršanas temperatūra 200-350 °C).

Naftas destilācijas atlikums - mazuts - satur ogļūdeņražus ar oglekļa atomu skaitu no 18 līdz 50. Destilējot pazeminātā spiedienā, tiek iegūta saules eļļa (С18Н28-С25Н52), smēreļļas (С28Н58-С38Н78), vazelīns un parafīns. mazuts - kausējami cieto ogļūdeņražu maisījumi.

Mazuta destilācijas cietie atlikumi - darva un tā pārstrādes produkti - bitumens un asfalts tiek izmantoti ceļu segumu ražošanai.

Saistītā naftas gāze

Naftas laukos, kā likums, ir lielas tā sauktās saistītās naftas gāzes uzkrāšanās, kas tiek savākta virs naftas zemes garozā un daļēji izšķīdināta tajā virsējo iežu spiediena ietekmē.

Tāpat kā nafta, saistītā naftas gāze ir vērtīgs dabisks ogļūdeņražu avots. Tas satur galvenokārt alkānus, kuru molekulās ir no 1 līdz 6 oglekļa atomi. Acīmredzot saistītās naftas gāzes sastāvs ir daudz nabadzīgāks nekā naftas. Tomēr, neskatoties uz to, to plaši izmanto gan kā degvielu, gan kā ķīmiskās rūpniecības izejvielu. Vēl pirms dažām desmitgadēm lielākajā daļā naftas atradņu saistītā naftas gāze tika sadedzināta kā nederīgs piedeva naftai.

Patlaban, piemēram, Surgutā, Krievijas bagātākajā naftas pieliekamajā, pasaulē lētākā elektroenerģija tiek ražota, par degvielu izmantojot saistīto naftas gāzi.

Saistītā naftas gāze ir bagātāka ar dažādu ogļūdeņražu sastāvu nekā dabasgāze. Sadalot tos daļās, viņi iegūst:

Dabīgais benzīns - ļoti gaistošs maisījums, kas sastāv galvenokārt no lentāna un heksāna;

Propāna-butāna maisījums, kas, kā norāda nosaukums, sastāv no propāna un butāna un viegli pārvēršas šķidrā stāvoklī, kad spiediens palielinās;

Sausā gāze - maisījums, kas satur galvenokārt metānu un etānu.

Dabīgais benzīns, kas ir gaistošu komponentu maisījums ar mazu molekulmasu, labi iztvaiko pat pie zemas temperatūras. Tas ļauj izmantot benzīnu kā degvielu iekšdedzes dzinējiem Tālajos Ziemeļos un kā piedevu motordegvielai, kas atvieglo dzinēju iedarbināšanu ziemas apstākļos.

Propāna-butāna maisījumu sašķidrinātās gāzes veidā izmanto kā mājsaimniecības degvielu (gāzes baloni, kas jums pazīstami valstī) un šķiltavu uzpildīšanai.

Autotransporta pakāpeniska pāreja uz sašķidrināto gāzi ir viens no galvenajiem veidiem, kā pārvarēt globālo degvielas krīzi un risināt vides problēmas.

Sausā gāze, kuras sastāvs ir tuvu dabasgāzei, tiek plaši izmantota arī kā degviela.

Tomēr saistītās naftas gāzes un tās sastāvdaļu izmantošana par degvielu nebūt nav visdaudzsološākais veids, kā to izmantot.

Daudz efektīvāk ir izmantot saistītos naftas gāzes komponentus kā ķīmiskās ražošanas izejvielu. Ūdeņradi, acetilēnu, nepiesātinātos un aromātiskos ogļūdeņražus un to atvasinājumus iegūst no alkāniem, kas ir daļa no saistītās naftas gāzes.

Gāzveida ogļūdeņraži var ne tikai pavadīt naftu zemes garozā, bet arī veidot neatkarīgus uzkrājumus – dabasgāzes atradnes.

Dabasgāze

Dabasgāze ir gāzveida piesātinātu ogļūdeņražu maisījums ar mazu molekulmasu. Dabasgāzes galvenā sastāvdaļa ir metāns, kura īpatsvars atkarībā no lauka svārstās no 75 līdz 99% pēc tilpuma.

Papildus metānam dabasgāze satur etānu, propānu, butānu un izobutānu, kā arī slāpekli un oglekļa dioksīdu.

Tāpat kā saistīto naftas gāzi, dabasgāzi izmanto gan kā kurināmo, gan kā izejvielu dažādu organisko un neorganisko vielu ražošanai.

Jūs jau zināt, ka ūdeņradi, acetilēnu un metilspirtu, formaldehīdu un skudrskābi, kā arī daudzas citas organiskās vielas iegūst no metāna, dabasgāzes galvenās sastāvdaļas. Kā kurināmo dabasgāzi izmanto elektrostacijās, dzīvojamo un rūpniecisko ēku ūdens sildīšanas katlu sistēmās, domnu un martenu ražošanā.

Iesitot sērkociņu un iededzinot gāzi pilsētas mājas virtuves gāzes plītī, jūs "sākat" ķēdes reakcija dabasgāzes sastāvā esošo alkānu oksidēšana.

Ogles

Papildus naftai, dabiskajām un saistītajām naftas gāzēm dabisks ogļūdeņražu avots ir ogles.

0n veido spēcīgus slāņus zemes zarnās, tās izpētītās rezerves ievērojami pārsniedz naftas rezerves. Tāpat kā eļļa, ogles satur liels skaits dažādas organiskās vielas.

Papildus organiskajam, tas ietver arī neorganiskās vielas, piemēram, ūdens, amonjaks, sērūdeņradis un, protams, pats ogleklis – ogles. Viens no galvenajiem akmeņogļu pārstrādes veidiem ir koksēšana – kalcinēšana bez gaisa piekļuves. Koksēšanas rezultātā, kas tiek veikta aptuveni 1000 ° C temperatūrā, veidojas:

Koka krāsns gāze, kurā ietilpst ūdeņradis, metāns, oglekļa monoksīds un oglekļa dioksīds, amonjaka, slāpekļa un citu gāzu piemaisījumi;
akmeņogļu darva, kas satur vairākus simtus dažādu organisko vielu, tostarp benzolu un tā homologus, fenolu un aromātiskos spirtus, naftalīnu un dažādus heterocikliskos savienojumus;
supra-darva jeb amonjaka ūdens, kas satur, kā norāda nosaukums, izšķīdinātu amonjaku, kā arī fenolu, sērūdeņradi un citas vielas;
kokss - ciets koksēšanas atlikums, gandrīz tīrs ogleklis.

Kokss tiek izmantots dzelzs un tērauda ražošanā, amonjaks tiek izmantots slāpekļa un kombinēto mēslojumu ražošanā, un organisko koksēšanas produktu nozīmi nevar pārvērtēt.

Secinājums: tātad nafta, ar to saistītā nafta un dabasgāzes, ogles ir ne tikai vērtīgākie ogļūdeņražu avoti, bet arī daļa no unikālā neaizvietojamo dabas resursu krājuma, kuru rūpīga un saprātīga izmantošana - nepieciešamais nosacījums progresīva cilvēku sabiedrības attīstība.

Dabiskie ogļūdeņražu avoti ir fosilais kurināmais. Lielākā daļa organisko vielu nāk no dabiskiem avotiem. Organisko savienojumu sintēzes procesā kā izejvielas tiek izmantotas dabas un saistītās gāzes, akmeņogles un brūnogles, nafta, degslāneklis, kūdra, dzīvnieku un augu izcelsmes produkti.

Kāds ir dabasgāzes sastāvs

Dabasgāzes kvalitatīvais sastāvs sastāv no divām sastāvdaļu grupām: organiskās un neorganiskās.

Organiskās sastāvdaļas ietver: metānu - CH4; propāns - C3H8; butāns - C4H10; etāns - C2H4; smagāki ogļūdeņraži ar vairāk nekā pieciem oglekļa atomiem. Neorganiskās sastāvdaļas ietver šādus savienojumus: ūdeņradis (nelielos daudzumos) - H2; oglekļa dioksīds - CO2; hēlijs - nē; slāpeklis - N2; sērūdeņradis - H2S.

Kāds tieši būs konkrētā maisījuma sastāvs, ir atkarīgs no avota, tas ir, nogulsnes. Tie paši iemesli izskaidro dažādus fizikāli ķīmiskās īpašības dabasgāze.

Ķīmiskais sastāvs
Dabasgāzes galvenā daļa ir metāns (CH4) - līdz 98%. Dabasgāzes sastāvā var būt arī smagāki ogļūdeņraži:
* etāns (C2H6),
* propāns (C3H8),
* butāns (C4H10)
- metāna homologi, kā arī citas vielas, kas nav ogļūdeņraži:
* ūdeņradis (H2),
* sērūdeņradi (H2S),
* oglekļa dioksīds (CO2),
* slāpeklis (N2),
* hēlijs (Viņš) .

Dabasgāze ir bezkrāsaina un bez smaržas.

Lai pēc smakas varētu konstatēt noplūdi, gāzei tiek pievienots neliels daudzums merkaptānu, kuriem ir spēcīga nepatīkama smaka.

Kādas ir dabasgāzes priekšrocības salīdzinājumā ar citiem kurināmajiem

1. Vienkāršota ekstrakcija (nav nepieciešama mākslīga sūknēšana)

2. gatavs lietošanai bez starpposma apstrādes (destilācijas)

transportēšana gan gāzveida, gan šķidrā stāvoklī.

4. minimālas kaitīgo vielu emisijas degšanas laikā.

5. jau gāzveida kurināmā padeves ērtība tās sadegšanas laikā (zemākas iekārtas, kas izmanto šī suga degviela)

rezerves ir lielākas nekā citām degvielām (zemāka tirgus/vērtība)

7. izmantošana lielākās tautsaimniecības nozarēs nekā citas degvielas.

pietiekamā daudzumā Krievijas zarnās.

9. Pašas degvielas emisijas negadījumu laikā ir mazāk toksiskas videi.

10. augsta degšanas temperatūra izmantošanai tautsaimniecības plūsmas diagrammās utt., utt.

Pielietojums ķīmiskajā rūpniecībā

To izmanto plastmasas, spirta, gumijas, organisko skābju ražošanai. Tikai izmantojot dabasgāzi, iespējams tādus sintezēt ķīmiskās vielas, ko dabā vienkārši nevar atrast, piemēram, polietilēns.

metānu izmanto kā izejvielu acetilēna, amonjaka, metanola un ūdeņraža cianīda ražošanā. Tajā pašā laikā dabasgāze ir galvenā izejvielu bāze amonjaka ražošanā. Gandrīz trīs ceturtdaļas no visa amonjaka tiek izmantotas slāpekļa mēslošanas līdzekļu ražošanai.

Ūdeņraža cianīds, kas jau iegūts no amonjaka, kopā ar acetilēnu kalpo par sākotnējo izejvielu dažādu sintētisko šķiedru ražošanai. No acetilēna var ražot dažādus slāņus, kurus diezgan plaši izmanto rūpniecībā un sadzīvē.

Tas ražo arī acetāta zīdu.

Dabasgāze ir viens no labākajiem kurināmajiem, ko izmanto rūpnieciskām un sadzīves vajadzībām. Tās kā degvielas vērtība slēpjas arī tajā, ka šī minerāldegviela ir diezgan videi draudzīga. To sadedzinot, salīdzinājumā ar citiem degvielas veidiem parādās daudz mazāk kaitīgo vielu.

Svarīgākie naftas produkti

No naftas degvielas (šķidras un gāzveida) apstrādes procesā, smēreļļas un smērvielas, šķīdinātāji, atsevišķi ogļūdeņraži - etilēns, propilēns, metāns, acetilēns, benzols, toluols, ksilo uc, cietie un puscietie ogļūdeņražu maisījumi ( parafīns, vazelīns, cerezīns), naftas bitumens, ogle (kvēpi), naftas skābes un to atvasinājumi.

Šķidrās degvielas, kas iegūtas naftas pārstrādē, iedala motoru un katlu degvielā.

Gāzveida degviela ietver ogļūdeņražu sašķidrinātās deggāzes, ko izmanto sadzīves pakalpojumiem. Tie ir propāna un butāna maisījumi dažādās proporcijās.

Smēreļļas, kas paredzētas šķidras eļļošanas nodrošināšanai dažādās mašīnās un mehānismos, atkarībā no pielietojuma tiek sadalītas rūpnieciskajās, turbīnu, kompresoru, transmisijas, izolācijas, motoreļļās.

Smērvielas ir naftas eļļas, kas sabiezinātas ar ziepēm, cietajiem ogļūdeņražiem un citiem biezinātājiem.

Atsevišķi ogļūdeņraži, kas iegūti naftas rafinēšanas rezultātā un naftas gāzes, kalpo kā izejvielas polimēru un organiskās sintēzes produktu ražošanai.

No tiem svarīgākie ir ierobežojošie - metāns, etāns, propāns, butāns; nepiesātināts - etilēns, propilēns; aromātisks - benzols, toluols, ksiloli. Tāpat naftas pārstrādes produkti ir piesātinātie ogļūdeņraži ar lielu molekulmasu (C16 un augstāku) - parafīni, cerezīni, ko izmanto parfimērijas rūpniecībā un kā smērvielu biezinātājus.

Naftas bitumens, kas iegūts no smago eļļu atlikumiem oksidējot, tiek izmantots ceļu būvei, jumta seguma materiālu ražošanai, asfalta laku un tipogrāfijas krāsu sagatavošanai u.c.

Viens no galvenajiem naftas pārstrādes produktiem ir motordegviela, kas ietver aviācijas un motorbenzīnu.

Kādi ir galvenie dabiskie ogļūdeņražu avoti, kurus jūs zināt?

Dabiskie ogļūdeņražu avoti ir fosilais kurināmais.

Lielākā daļa organisko vielu nāk no dabiskiem avotiem. Organisko savienojumu sintēzes procesā kā izejvielas tiek izmantotas dabas un saistītās gāzes, akmeņogles un brūnogles, nafta, degslāneklis, kūdra, dzīvnieku un augu izcelsmes produkti.

12Nākamais ⇒

Atbildes uz 19.punktu

1. Kādi ir galvenie jums zināmie dabiskie ogļūdeņražu avoti?
Nafta, dabasgāze, slāneklis, ogles.

Kāds ir dabasgāzes sastāvs? Parādīt ģeogrāfiskajā kartē svarīgākās atradnes: a) dabasgāze; b) eļļa; c) ogles.

3. Kādas ir dabasgāzes priekšrocības salīdzinājumā ar citiem kurināmajiem? Kam dabasgāzi izmanto ķīmiskajā rūpniecībā?
Dabasgāze, salīdzinot ar citiem ogļūdeņražu avotiem, ir visvieglāk iegūstama, transportējama un pārstrādājama.

Ķīmiskajā rūpniecībā dabasgāzi izmanto kā zemas molekulmasas ogļūdeņražu avotu.

4. Uzrakstiet vienādojumus reakcijām, kā iegūt: a) acetilēnu no metāna; b) hloroprēna gumija no acetilēna; c) oglekļa tetrahlorīds no metāna.

5. Kāda ir atšķirība starp saistītajām naftas gāzēm un dabasgāzi?
Saistītās gāzes ir eļļā izšķīdināti gaistoši ogļūdeņraži.

To izolēšana notiek destilējot. Atšķirībā no dabasgāzes to var izdalīt jebkurā naftas lauka attīstības stadijā.

6. Aprakstiet galvenos produktus, kas iegūti no saistītajām naftas gāzēm.
Galvenie produkti: metāns, etāns, propāns, n-butāns, pentāns, izobutāns, izopentāns, n-heksāns, n-heptāns, heksāns un heptāna izomēri.

Nosauciet svarīgākos naftas produktus, norādiet to sastāvu un pielietojuma jomas.

8. Kādas smēreļļas izmanto ražošanā?
Motoreļļas transmisijai, rūpnieciskās, smērvielu dzesēšanas emulsijas darbgaldiem utt.

Kā tiek veikta naftas pārstrāde?

10. Kas ir eļļas plaisāšana? Uzrakstiet ogļūdeņražu sadalīšanās reakciju vienādojumu un šī procesa laikā.

Kāpēc tiešās eļļas destilācijas laikā ir iespējams iegūt ne vairāk kā 20% benzīna?
Tā kā benzīna frakcijas saturs eļļā ir ierobežots.

12. Kāda ir atšķirība starp termisko krekinga un katalītisko krekinga? Aprakstiet termiski un katalītiski krekinga benzīnu.
Termiskā krekinga gadījumā ir nepieciešams uzsildīt reaģentus līdz augstām temperatūrām, katalītiskajā krekinga gadījumā katalizatora ievadīšana samazina reakcijas aktivācijas enerģiju, kas ļauj būtiski samazināt reakcijas temperatūru.

Kā praktiski var atšķirt krekinga benzīnu no tiešās darbības benzīna?
Krekinga benzīnam ir augstāks oktānskaitlis nekā tiešās darbības benzīnam, t.i. izturīgāks pret detonāciju un ieteicams lietošanai iekšdedzes dzinējos.

14. Kas ir eļļas aromatizēšana? Uzrakstiet reakciju vienādojumus, kas izskaidro šo procesu.

Kādi ir galvenie produkti, kas iegūti, koksējot ogles?
Naftalīns, antracēns, fenantrēns, fenoli un akmeņogļu eļļas.

16. Kā tiek ražots kokss un kur to izmanto?
Kokss ir ciets porains produkts pelēka krāsa, ko iegūst, pārklājot ogles 950-1100 temperatūrā bez skābekļa.

To izmanto dzelzs kausēšanai, kā bezdūmu degvielu, reducētāju dzelzs rūda, cepamais pulveris maksas materiāliem.

17. Kādi ir galvenie produkti, ko saņem:
a) no akmeņogļu darvas; b) no darvas ūdens; c) no koksa krāsns gāzes? Kur tie tiek piemēroti? Kādas organiskās vielas var iegūt no koksa krāsns gāzes?
a) benzols, toluols, naftalīns - ķīmiskā rūpniecība
b) amonjaks, fenoli, organiskās skābes - ķīmiskā rūpniecība
c) ūdeņradis, metāns, etilēns - degviela.

Atcerieties visus galvenos veidus, kā iegūt aromātiskie ogļūdeņraži. Kāda ir atšķirība starp metodēm, kā iegūt aromātiskos ogļūdeņražus no ogļu un naftas koksēšanas produktiem? Uzrakstiet atbilstošo reakciju vienādojumus.
Tās atšķiras pēc ražošanas metodēm: primārā naftas rafinēšana ir balstīta uz atšķirību fizikālās īpašības dažādas frakcijas, un koksēšana balstās tikai uz ogļu ķīmiskajām īpašībām.

Paskaidrot, kā enerģētikas problēmu risināšanas procesā valstī tiks pilnveidoti dabisko ogļūdeņražu resursu pārstrādes un izmantošanas veidi.
Jaunu enerģijas avotu meklēšana, naftas ieguves un pārstrādes procesu optimizācija, jaunu katalizatoru izstrāde visas ražošanas izmaksu samazināšanai u.c.

20. Kādas ir perspektīvas iegūt šķidro kurināmo no oglēm?
Nākotnē šķidrās degvielas iegūšana no oglēm ir iespējama, ja tiek samazinātas tās ražošanas izmaksas.

1. uzdevums.

Ir zināms, ka gāze satur 0,9 metāna, 0,05 etāna, 0,03 propāna, 0,02 slāpekļa tilpuma daļas. Kāds gaisa daudzums ir nepieciešams, lai normālos apstākļos sadedzinātu 1 m3 šīs gāzes?

2. uzdevums.

Kāds gaisa tilpums (N.O.) nepieciešams, lai sadedzinātu 1 kg heptāna?

Uzdevums 3. Aprēķiniet, kāds tilpums (l) un kāda masa (kg) oglekļa monoksīda (IV) tiks iegūts, sadedzinot 5 molus oktānskaitļa (n.o.).

Galvenie ogļūdeņražu avoti uz mūsu planētas ir dabasgāze, eļļa un ogles. Miljoniem gadu ilgā saglabāšanās zemes zarnās ir izturējusi visstabilāko ogļūdeņražu: piesātināto un aromātisko.

Dabasgāze galvenokārt sastāv no metāns ar citu gāzveida alkānu, slāpekļa, oglekļa dioksīda un dažu citu gāzu piemaisījumiem; ogles satur galvenokārt policikliskas aromātiskie ogļūdeņraži.

Nafta, atšķirībā no dabasgāzes un oglēm, satur visu sastāvdaļu klāstu:

Eļļā ir arī citas vielas: heteroatomiski organiskie savienojumi (satur sēru, slāpekli, skābekli un citus elementus), ūdens ar tajā izšķīdinātiem sāļiem, citu iežu cietās daļiņas un citi piemaisījumi.

Interesanti zināt!Ogļūdeņraži ir sastopami arī kosmosā, arī uz citām planētām.

Piemēram, metāns veido lielu daļu no Urāna atmosfēras un ir atbildīgs par tā gaiši tirkīza krāsu, kā redzams caur teleskopu. Titāna, lielākā Saturna pavadoņa, atmosfēra sastāv galvenokārt no slāpekļa, taču tajā ir arī ogļūdeņraži metāns, etāns, propāns, etīns, propīns, butadīns un to atvasinājumi; dažreiz līst metāns, un ogļūdeņražu upes ieplūst ogļūdeņražu ezeros uz Titāna virsmas.

Nepiesātināto ogļūdeņražu klātbūtne kopā ar piesātināto un molekulāro ūdeņradi ir saistīta ar saules starojuma ietekmi.

Mendeļejevam pieder frāze: "Eļļu dedzināt ir tas pats, kas karsēt krāsni ar banknotēm." Pateicoties naftas pārstrādes tehnoloģiju rašanās un attīstībai, 20. gadsimtā nafta no parastās degvielas kļuva par visvērtīgāko. izejvielu avotsķīmiskajai rūpniecībai.

Pašlaik naftas produktus izmanto gandrīz visās nozarēs.

Primārā naftas rafinēšana ir apmācību, tas ir, eļļas attīrīšana no neorganiskiem piemaisījumiem un tajā izšķīdinātas naftas gāzes, un destilācija, tas ir, fiziskais iedalījums frakcijas atkarībā no viršanas temperatūras:

No mazuta, kas paliek pēc eļļas destilācijas laikā atmosfēras spiediens, vakuuma iedarbībā tiek izolētas lielas molekulmasas sastāvdaļas, kas piemērotas pārstrādei minerāleļļās, motordegvielā un citos produktos, bet pārējais - darva- izmanto bitumena ražošanai.

Procesā pārstrāde eļļa, tiek pakļautas atsevišķas frakcijas ķīmiskās pārvērtības.

Tie ir krekinga, riforminga, izomerizācijas un daudzi citi procesi, kas ļauj iegūt nepiesātinātos un aromātiskos ogļūdeņražus, sazarotos alkānus un citus vērtīgus naftas produktus. Daļa no tiem tiek tērēti augstas kvalitātes degvielas un dažādu šķīdinātāju ražošanai, un daļa ir izejvielas jaunu organisko savienojumu un materiālu ražošanai dažādām nozarēm.

Taču jāatceras, ka ogļūdeņražu rezerves dabā tiek papildinātas daudz lēnāk, nekā cilvēce tās patērē, un naftas produktu pārstrādes un dedzināšanas process ievieš spēcīgas novirzes dabas ķīmiskajā līdzsvarā.

Protams, agrāk vai vēlāk daba atjaunos līdzsvaru, taču tas var pārvērsties par nopietnām problēmām cilvēkiem. Tāpēc ir nepieciešams jaunas tehnoloģijas lai nākotnē atteiktos no ogļūdeņražu izmantošanas par degvielu.

Lai atrisinātu šādas globālas problēmas, tas ir nepieciešams fundamentālās zinātnes attīstība un dziļa izpratne par apkārtējo pasauli.

Svarīgākie ogļūdeņražu avoti ir dabiskās un saistītās naftas gāzes, nafta un ogles.

Pēc rezervēm dabasgāze pirmā vieta pasaulē pieder mūsu valstij. Dabasgāze satur zemas molekulmasas ogļūdeņražus. Tam ir šāds aptuvenais sastāvs (pēc tilpuma): 80-98% metāna, 2-3% tā tuvāko homologu - etāns, propāns, butāns un neliels daudzums piemaisījumu - sērūdeņradis H 2 S, slāpeklis N 2, cēlgāzes , oglekļa monoksīds (IV ) CO 2 un ūdens tvaiki H 2 O . Gāzes sastāvs ir raksturīgs katram laukam. Pastāv šāda shēma: jo augstāks ir radinieks molekulmasa ogļūdeņradis, jo mazāk to satur dabasgāze.

Dabasgāze tiek plaši izmantota kā lēts kurināmais ar augstu siltumspēju (1m 3 sadegšana izdala līdz 54 400 kJ). Tas ir viens no labākajiem degvielas veidiem sadzīves un rūpnieciskām vajadzībām. Turklāt dabasgāze ir vērtīga izejviela ķīmiskajai rūpniecībai: acetilēna, etilēna, ūdeņraža, kvēpu, dažādu plastmasu, etiķskābes, krāsvielu, medikamentu un citu produktu ražošanai.

Saistītās naftas gāzes atrodas nogulsnēs kopā ar eļļu: tie ir tajā izšķīdināti un atrodas virs eļļas, veidojot gāzes “vāciņu”. Iegūstot eļļu uz virsmas, strauja spiediena krituma dēļ no tās tiek atdalītas gāzes. Iepriekš saistītās gāzes netika izmantotas un tika sadedzinātas naftas ieguves laikā. Pašlaik tie tiek notverti un izmantoti kā degviela un vērtīgas ķīmiskās izejvielas. Saistītās gāzes satur mazāk metāna nekā dabasgāze, bet vairāk etāna, propāna, butāna un augstākus ogļūdeņražus. Turklāt tie satur būtībā tādus pašus piemaisījumus kā dabasgāzē: H 2 S, N 2, cēlgāzes, H 2 O tvaiki, CO 2 . Atsevišķi ogļūdeņraži (etāns, propāns, butāns u.c.) tiek iegūti no saistītajām gāzēm, to apstrāde dod iespēju dehidrogenēšanas ceļā iegūt nepiesātinātos ogļūdeņražus - propilēnu, butilēnu, butadiēnu, no kuriem pēc tam tiek sintezētas gumijas un plastmasas. Kā mājsaimniecības degvielu izmanto propāna un butāna maisījumu (sašķidrinātā gāze). Dabisko benzīnu (pentāna un heksāna maisījumu) izmanto kā piedevu benzīnam, lai labāk aizdedzinātu degvielu, iedarbinot dzinēju. Ogļūdeņražu oksidēšanās rezultātā rodas organiskās skābes, spirti un citi produkti.

Eļļa- eļļains uzliesmojošs tumši brūnas vai gandrīz melnas krāsas šķidrums ar raksturīgu smaržu. Tas ir vieglāks par ūdeni (= 0,73–0,97 g / cm 3), praktiski nešķīst ūdenī. Pēc sastāva eļļa ir sarežģīts dažādu molekulmasu ogļūdeņražu maisījums, tāpēc tai nav noteiktas viršanas temperatūras.

Nafta sastāv galvenokārt no šķidriem ogļūdeņražiem (tajos ir izšķīdināti cietie un gāzveida ogļūdeņraži). Parasti tie ir alkāni (galvenokārt normālas struktūras), cikloalkāni un arēni, kuru attiecība dažādu lauku eļļās ir ļoti atšķirīga. Urālu eļļa satur vairāk arēnu. Papildus ogļūdeņražiem eļļa satur skābekli, sēru un slāpekļa organiskos savienojumus.

Jēlnafta parasti netiek izmantota. Lai no naftas iegūtu tehniski vērtīgus produktus, tā tiek pakļauta apstrādei.

Primārā apstrāde eļļa sastāv no tās destilācijas. Destilāciju veic rafinēšanas rūpnīcās pēc saistīto gāzu atdalīšanas. Eļļas destilācijas laikā iegūst vieglos naftas produktus:

benzīns ( t kip \u003d 40–200 ° С) satur ogļūdeņražus С 5 -С 11,

ligroīns ( t kip \u003d 150–250 ° С) satur ogļūdeņražus С 8 -С 14,

petroleja ( t kip \u003d 180–300 ° С) satur ogļūdeņražus С 12 -С 18,

gāzeļļa ( t izkliede > 275 °C),

un pārējā daļā - viskozs melns šķidrums - mazuts.

Eļļa tiek pakļauta turpmākai apstrādei. To destilē pazeminātā spiedienā (lai novērstu sadalīšanos), un tiek izolētas smēreļļas: vārpstas, dzinēja, cilindra utt. Vazelīns un parafīns tiek izolēti no dažu kategoriju eļļas mazuta. Mazuta atlikumus pēc destilācijas – darvu – pēc daļējas oksidēšanas izmanto asfalta ražošanai. Galvenais naftas pārstrādes trūkums ir zemā benzīna iznākums (ne vairāk kā 20%).

Eļļas destilācijas produktiem ir dažādi pielietojumi.

Benzīns izmanto lielos daudzumos kā aviācijas un automobiļu degvielu. Tas parasti sastāv no ogļūdeņražiem, kuru molekulās ir vidēji 5 līdz 9 C atomi. Ligroīns To izmanto kā degvielu traktoriem, kā arī šķīdinātāju krāsu un laku rūpniecībā. Lielos daudzumos tiek pārstrādāts benzīns. Petroleja To izmanto kā degvielu traktoriem, reaktīvajām lidmašīnām un raķetēm, kā arī sadzīves vajadzībām. saules eļļa - gāzeļļa- izmanto kā motordegvielu, un smēreļļas- eļļošanas mehānismiem. Petrolatums izmanto medicīnā. Tas sastāv no šķidru un cietu ogļūdeņražu maisījuma. Parafīns to izmanto augstāku karbonskābju iegūšanai, koksnes impregnēšanai sērkociņu un zīmuļu ražošanā, sveču, apavu krēmu u.c. Tas sastāv no cieto ogļūdeņražu maisījuma. mazuts papildus pārstrādei smēreļļās un benzīnā to izmanto kā katlu šķidro kurināmo.

Plkst sekundārās apstrādes metodes eļļa ir izmaiņas ogļūdeņražu struktūrā, kas veido tās sastāvu. Starp šīm metodēm liela nozīme ir naftas ogļūdeņražu plaisāšana, kas veikta, lai palielinātu benzīna iznākumu (līdz 65-70%).

Krekings- eļļā esošo ogļūdeņražu šķelšanās process, kā rezultātā veidojas ogļūdeņraži ar mazāku C atomu skaitu molekulā. Ir divi galvenie krekinga veidi: termiskais un katalītiskais.

Termiskā plaisāšana tiek veikta, karsējot izejvielu (maztu u.c.) 470–550 °C temperatūrā un 2–6 MPa spiedienā. Šajā gadījumā ogļūdeņražu molekulas ar lielu skaitu C atomu tiek sadalītas molekulās ar mazāku gan piesātināto, gan nepiesātināto ogļūdeņražu atomu skaitu. Piemēram:

(radikāls mehānisms),

Tādā veidā tiek iegūts galvenokārt automašīnu benzīns. Tās izlaide no naftas sasniedz 70%. Termisko plaisāšanu atklāja krievu inženieris V.G. Šuhovs 1891. gadā.

katalītiskā krekinga tiek veikta katalizatoru (parasti aluminosilikātu) klātbūtnē 450–500 °C temperatūrā un atmosfēras spiedienā. Tādā veidā tiek iegūts aviācijas benzīns ar iznākumu līdz 80%. Šāda veida plaisāšana galvenokārt tiek pakļauta naftas petrolejas un gāzeļļas frakcijām. Katalītiskā krekinga gadījumā kopā ar šķelšanās reakcijām notiek izomerizācijas reakcijas. Pēdējā rezultātā veidojas piesātināti ogļūdeņraži ar sazarotu molekulu oglekļa karkasu, kas uzlabo benzīna kvalitāti:

Katalītiski krekinga benzīns ir augstākas kvalitātes. Tā iegūšanas process norit daudz ātrāk, ar mazāku siltumenerģijas patēriņu. Turklāt katalītiskā krekinga laikā veidojas salīdzinoši daudz sazarotu ķēžu ogļūdeņražu (izosavienojumu), kuriem ir liela nozīme organiskajā sintēzē.

Plkst t= 700 °C un augstāk, notiek pirolīze.

Pirolīze- organisko vielu sadalīšanās bez gaisa piekļuves plkst paaugstināta temperatūra. Eļļas pirolīzes laikā galvenie reakcijas produkti ir nepiesātinātie gāzveida ogļūdeņraži (etilēns, acetilēns) un aromātiskie ogļūdeņraži - benzols, toluols u.c.. Tā kā eļļas pirolīze ir viens no svarīgākajiem veidiem, kā iegūt aromātiskos ogļūdeņražus, šo procesu bieži sauc par eļļas aromatizāciju.

Aromatizācija– alkānu un cikloalkānu pārvēršana arēnās. Karsējot smagās naftas produktu frakcijas katalizatora (Pt vai Mo) klātbūtnē, ogļūdeņraži, kas satur 6–8 C atomus vienā molekulā, pārvēršas aromātiskajos ogļūdeņražos. Šie procesi notiek reformēšanas (benzīna atjaunināšanas) laikā.

Reformēšana- šī ir benzīnu aromatizācija, ko veic, karsējot tos katalizatora, piemēram, Pt, klātbūtnē. Šādos apstākļos alkāni un cikloalkāni tiek pārvērsti aromātiskajos ogļūdeņražos, kā rezultātā ievērojami palielinās arī benzīna oktānskaitlis. Aromatizāciju izmanto, lai no naftas benzīna frakcijām iegūtu atsevišķus aromātiskos ogļūdeņražus (benzolu, toluolu).

Pēdējos gados naftas ogļūdeņraži ir plaši izmantoti kā ķīmisko izejvielu avots. Dažādi ceļi No tiem iegūst plastmasas ražošanai nepieciešamās vielas, sintētiskās tekstilšķiedras, sintētisko kaučuku, spirtus, skābes, sintētiskos mazgāšanas līdzekļus, sprāgstvielas, pesticīdus, sintētiskos taukus u.c.

Ogles tāpat kā dabasgāze un nafta, tā ir enerģijas avots un vērtīga ķīmiskā izejviela.

Galvenā ogļu pārstrādes metode ir koksēšana(sausā destilācija). Koksēšanas laikā (karsējot līdz 1000 °С - 1200 °С bez gaisa piekļuves) tiek iegūti dažādi produkti: kokss, akmeņogļu darva, darvas ūdens un koksa krāsns gāze (shēma).

Shēma

Kokss tiek izmantots kā reducētājs dzelzs ražošanā metalurģijas rūpnīcās.

Akmeņogļu darva kalpo kā aromātisko ogļūdeņražu avots. Tas tiek pakļauts rektifikācijas destilācijai un tiek iegūts benzols, toluols, ksilols, naftalīns, kā arī fenoli, slāpekli saturoši savienojumi u.c.

No darvas ūdens iegūst amonjaku, amonija sulfātu, fenolu u.c.

Koksa krāšņu sildīšanai izmanto koksa krāšņu gāzi (1 m 3 sadegšana izdala ap 18 000 kJ), bet galvenokārt tiek pakļauta ķīmiskai apstrādei. Tātad no tā tiek iegūts ūdeņradis amonjaka sintēzei, ko pēc tam izmanto, lai ražotu slāpekļa mēslojumu, kā arī metānu, benzolu, toluolu, amonija sulfātu un etilēnu.

Ogļūdeņražiem ir liela ekonomiska nozīme, jo tie kalpo kā svarīgākais izejmateriāls gandrīz visu mūsdienu organiskās sintēzes rūpniecības produktu iegūšanai un tiek plaši izmantoti enerģētikā. Šķiet, ka tie uzkrājas saules siltums un enerģija, kas tiek atbrīvota sadedzinot. Kūdra, ogles, degslāneklis, nafta, dabiskās un saistītās naftas gāzes satur oglekli, kura savienošanos ar skābekli degšanas laikā pavada siltuma izdalīšanās.

ogles	kūdra	eļļa	dabasgāze
ciets	ciets	šķidrums	gāze
bez smaržas	bez smaržas	Spēcīga smarža	bez smaržas
viendabīgs sastāvs	viendabīgs sastāvs	vielu maisījums	vielu maisījums
tumšas krāsas iezis ar augstu degvielu saturu, kas rodas dažādu augu uzkrājumu apbedīšanas rezultātā nogulumu slāņos	purvu un aizaugušu ezeru dzelmē uzkrātās daļēji noārdušās augu masas uzkrāšanās	dabisks degošs eļļains šķidrums, sastāv no šķidru un gāzveida ogļūdeņražu maisījuma	gāzu maisījums, kas veidojas Zemes zarnās organisko vielu anaerobās sadalīšanās laikā, gāze pieder pie nogulumiežu grupas klintis
Kaloritāte - kaloriju skaits, kas izdalās, sadedzinot 1 kg degvielas
7 000 - 9 000	500 - 2 000	10000 - 15000	?

Ogles.

Ogles vienmēr ir bijušas daudzsološs enerģijas un daudzu ķīmisko produktu izejmateriāls.

Kopš 19. gadsimta pirmais lielākais ogļu patērētājs ir transports, tad ogles sāka izmantot elektroenerģijas ražošanai, metalurģijas koksam, dažādu ķīmiskās apstrādes produktu ražošanai, oglekļa-grafīta konstrukciju materiāliem, plastmasām, akmens vaskam, sintētiskās, šķidrās un gāzveida augstas kaloriju degvielas, augsta slāpekļa skābes mēslošanas līdzekļu ražošanai.

Akmeņogles ir sarežģīts lielmolekulāru savienojumu maisījums, kas ietver šādus elementus: C, H, N, O, S. Akmeņogles, tāpat kā nafta, satur lielu daudzumu dažādu organisko vielu, kā arī neorganiskas vielas, piemēram, piem. , ūdens, amonjaks, sērūdeņradis un, protams, pats ogleklis - ogles.

Akmeņogļu apstrāde notiek trīs galvenajos virzienos: koksēšana, hidrogenēšana un nepilnīga sadegšana. Viens no galvenajiem akmeņogļu pārstrādes veidiem ir koksēšana– kalcinēšana bez gaisa piekļuves koksa krāsnīs 1000–1200°C temperatūrā. Šajā temperatūrā bez skābekļa piekļuves oglēm notiek vissarežģītākās ķīmiskās pārvērtības, kā rezultātā veidojas kokss un gaistoši produkti:

1. koksa gāze (ūdeņradis, metāns, oglekļa monoksīds un oglekļa dioksīds, amonjaka, slāpekļa un citu gāzu piemaisījumi);

2. akmeņogļu darva (vairāki simti dažādu organisko vielu, tai skaitā benzols un tā homologi, fenols un aromātiskie spirti, naftalīns un dažādi heterocikliskie savienojumi);

3. supra-darva jeb amonjaks, ūdens (izšķīdināts amonjaks, kā arī fenols, sērūdeņradis un citas vielas);

4. kokss (koksēšanas cietais atlikums, praktiski tīrs ogleklis).

Atdzesētais kokss tiek nosūtīts uz metalurģijas rūpnīcām.

Kad gaistošie produkti (koksa krāsns gāze) tiek atdzesēti, akmeņogļu darva un amonjaka ūdens kondensējas.

Izlaižot nekondensētus produktus (amonjaks, benzols, ūdeņradis, metāns, CO 2, slāpeklis, etilēns utt.) caur sērskābes šķīdumu, tiek izolēts amonija sulfāts, ko izmanto kā minerālmēslu. Benzolu uzņem šķīdinātājā un destilē no šķīduma. Pēc tam koksa gāzi izmanto kā degvielu vai ķīmisko izejvielu. Akmeņogļu darvu iegūst nelielos daudzumos (3%). Bet, ņemot vērā ražošanas apjomu, akmeņogļu darva tiek uzskatīta par izejvielu vairāku organisko vielu iegūšanai. Ja produkti, kas vārās līdz 350 ° C, tiek izvadīti no sveķiem, tad paliek cieta masa - piķis. To izmanto laku ražošanai.

Ogļu hidrogenēšanu veic 400–600°C temperatūrā zem ūdeņraža spiediena līdz 25 MPa katalizatora klātbūtnē. Šajā gadījumā veidojas šķidro ogļūdeņražu maisījums, ko var izmantot kā motordegvielu. Šķidrās degvielas iegūšana no oglēm. Šķidrā sintētiskā degviela ir benzīns ar augstu oktānskaitli, dīzeļdegviela un katlu degviela. Lai iegūtu šķidro degvielu no oglēm, ir jāpalielina ūdeņraža saturs tajā, hidrogenējot. Hidrogenēšana tiek veikta, izmantojot daudzkārtēju cirkulāciju, kas ļauj pārvērsties šķidrumā un gāzēt visu ogļu organisko masu. Šīs metodes priekšrocība ir zemas kvalitātes brūnogļu hidrogenēšanas iespēja.

Ogļu gazifikācija ļaus termoelektrostacijās izmantot zemas kvalitātes brūnogles un melnās ogles bez piesārņojuma vidi sēra savienojumi. Šī ir vienīgā metode koncentrēta oglekļa monoksīda (oglekļa monoksīda) CO iegūšanai. Nepilnīga ogļu sadegšana rada oglekļa monoksīdu (II). Uz katalizatora (niķeļa, kobalta) normālā vai paaugstinātā spiedienā ūdeņradi un CO var izmantot, lai ražotu benzīnu, kas satur piesātinātus un nepiesātinātus ogļūdeņražus:

nCO+ (2n+1)H2 → CnH 2n+2 + nH2O;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Ja ogļu sauso destilāciju veic 500–550°C, tad tiek iegūta darva, kuru kopā ar bitumenu izmanto būvniecībā kā saistvielu jumta segumu, hidroizolācijas pārklājumu (jumta filcs, jumta papes, utt.).

Dabā ogles ir sastopamas šādos reģionos: Maskavas reģionā, Dienvidjakutskas baseinā, Kuzbasā, Donbasā, Pečoras baseinā, Tunguskas baseinā, Ļenas baseinā.

Dabasgāze.

Dabasgāze ir gāzu maisījums, kura galvenā sastāvdaļa ir metāns CH 4 (no 75 līdz 98% atkarībā no lauka), pārējais ir etāns, propāns, butāns un neliels daudzums piemaisījumu - slāpekļa, oglekļa monoksīda (IV ), sērūdeņradis un ūdens tvaiki, un gandrīz vienmēr sērūdeņradi un eļļas organiskie savienojumi - merkaptāni. Tieši viņi gāzei piešķir specifisku nepatīkamu smaku, un, sadedzinot, veidojas toksisks sēra dioksīds SO 2.

Parasti, jo lielāka ir ogļūdeņraža molekulmasa, jo mazāk tā ir dabasgāzē. Dabasgāzes sastāvs no dažādiem laukiem nav vienāds. Tās vidējais sastāvs tilpuma procentos ir šāds:

Metāns veidojas augu un dzīvnieku atlieku anaerobās (bez gaisa piekļuves) fermentācijas laikā, tāpēc veidojas grunts nogulumos un tiek saukts par "purva" gāzi.

Metāna nogulsnes hidratētā kristāliskā formā, ts metāna hidrāts, atrasts zem mūžīgā sasaluma slāņa un lielos okeānu dziļumos. Zemā temperatūrā (-800ºC) un augsts spiediens metāna molekulas atrodas tukšumos kristāla režģisūdens ledus. Viena kubikmetra metāna hidrāta ledus tukšumos ir "naftas" 164 kubikmetri gāzes.

Metāna hidrāta gabali izskatās kā netīrs ledus, bet gaisā tie deg ar dzelteni zilu liesmu. Aptuveni 10 000 līdz 15 000 gigatonnu oglekļa uz planētas tiek glabātas metāna hidrāta veidā (giga ir 1 miljards). Šādi apjomi daudzkārt pārsniedz visas šobrīd zināmās dabasgāzes rezerves.

Dabasgāze ir atjaunojama dabas resurss, jo tas dabā tiek sintezēts nepārtraukti. To sauc arī par "biogāzi". Tāpēc daudzi vides zinātnieki mūsdienās cilvēces plaukstošas ​​eksistences izredzes saista tieši ar gāzes izmantošanu kā alternatīvu degvielu.

Dabasgāzei kā degvielai ir lielas priekšrocības salīdzinājumā ar cieto un šķidro kurināmo. Tā siltumspēja ir daudz augstāka, sadedzinot, tas neatstāj pelnus, sadegšanas produkti ir daudz tīrāki vides ziņā. Līdz ar to ap 90% no kopējā saražotās dabasgāzes apjoma tiek sadedzināts kā kurināmais termoelektrostacijās un katlu mājās, siltuma procesos rūpniecības uzņēmumos un sadzīvē. Aptuveni 10% dabasgāzes tiek izmantota kā vērtīga izejviela ķīmiskajai rūpniecībai: ūdeņraža, acetilēna, kvēpu, dažādu plastmasu, medikamentu ražošanai. Metāns, etāns, propāns un butāns ir izolēti no dabasgāzes. Produktiem, ko var iegūt no metāna, ir liela rūpnieciskā nozīme. Metānu izmanto daudzu organisko vielu sintēzei - sintēzes gāzei un tālākai spirtu sintēzei uz tās bāzes; šķīdinātāji (tetrahlorīds, metilēnhlorīds utt.); formaldehīds; acetilēns un kvēpi.

Dabasgāze veido neatkarīgas atradnes. Galvenās dabas degošo gāzu atradnes atrodas Ziemeļu un Rietumsibīrija, Volgas-Urālu baseins, Ziemeļkaukāzā (Stavropole), Komi Republikā, Astrahaņas reģions, Barenca jūra.

Nodarbības laikā varēs apgūt tēmu “Ogļūdeņražu dabiskie avoti. Naftas pārstrāde". Vairāk nekā 90% no visas cilvēces pašlaik patērētās enerģijas tiek iegūti no fosilajiem dabīgajiem organiskajiem savienojumiem. Uzzināsiet par dabas resursiem (dabasgāze, nafta, ogles), kas notiek ar naftu pēc tās ieguves.

Tēma: Ierobežot ogļūdeņražus

Nodarbība: Dabiskie ogļūdeņražu avoti

Apmēram 90% no mūsdienu civilizācijas patērētās enerģijas tiek iegūti, sadedzinot dabisko fosilo kurināmo – dabasgāzi, naftu un ogles.

Krievija ir valsts, kas bagāta ar dabisko fosilo kurināmo. Rietumsibīrijā un Urālos ir lielas naftas un dabasgāzes rezerves. Akmeņogles tiek iegūtas Kuzņeckas, Dienvidjakutskas baseinos un citos reģionos.

Dabasgāze sastāv vidēji 95% pēc tilpuma metāna.

Dabasgāze no dažādiem laukiem papildus metānam satur slāpekli, oglekļa dioksīdu, hēliju, sērūdeņradi un citus vieglos alkānus - etānu, propānu un butānus.

Dabasgāze tiek iegūta no pazemes atradnēm, kur tā atrodas zem augsta spiediena. Metāns un citi ogļūdeņraži veidojas no augu un dzīvnieku izcelsmes organiskām vielām to sadalīšanās laikā bez gaisa piekļuves. Metāns veidojas pastāvīgi un šobrīd mikroorganismu darbības rezultātā.

Metāns atrodams uz planētām Saules sistēma un viņu pavadoņi.

Tīram metānam nav smaržas. Taču ikdienā izmantotajai gāzei ir raksturīga nepatīkama smaka. Tā ir īpašu piedevu – merkaptānu – smarža. Merkaptānu smarža ļauj savlaicīgi atklāt sadzīves gāzes noplūdi. Metāna maisījumi ar gaisu ir sprādzienbīstami plašā attiecību diapazonā - no 5 līdz 15% no gāzes tilpuma. Tāpēc, ja telpā jūtama gāzes smaka, var ne tikai iekurt uguni, bet arī izmantot elektrības slēdžus. Mazākā dzirkstele var izraisīt sprādzienu.

Rīsi. 1. Nafta no dažādiem laukiem

Eļļa- biezs šķidrums, piemēram, eļļa. Tās krāsa ir no gaiši dzeltenas līdz brūnai un melnai.

Rīsi. 2. Naftas lauki

Naftas no dažādām jomām sastāvs ir ļoti atšķirīgs. Rīsi. 1. Galvenā naftas daļa ir ogļūdeņraži, kas satur 5 vai vairāk oglekļa atomus. Pamatā šie ogļūdeņraži ir piesātināti, t.i. alkāni. Rīsi. 2.

Eļļas sastāvā ir arī organiskie savienojumi, kas satur sēru, skābekli, slāpekli.Eļļa satur ūdeni un neorganiskus piemaisījumus.

Eļļā tiek izšķīdinātas gāzes, kuras izdalās tās ekstrakcijas laikā - saistītās naftas gāzes. Tie ir metāns, etāns, propāns, butāni ar slāpekļa piemaisījumiem, oglekļa dioksīds un sērūdeņradi.

Ogles, tāpat kā eļļa, ir sarežģīts maisījums. Oglekļa daļa tajā veido 80-90%. Pārējais ir ūdeņradis, skābeklis, sērs, slāpeklis un daži citi elementi. Brūnoglēs oglekļa un organisko vielu īpatsvars ir mazāks nekā akmenī. Vēl mazāk organiski degslāneklis.

Rūpniecībā ogles karsē līdz 900-1100 0 C bez gaisa. Šo procesu sauc koksēšana. Rezultāts ir kokss ar augstu oglekļa saturu, koksa gāze un akmeņogļu darva, kas nepieciešama metalurģijai. No gāzes un darvas izdalās daudz organisko vielu. Rīsi. 3.

Rīsi. 3. Koksa krāsns ierīce

Dabasgāze un nafta ir svarīgākie ķīmiskās rūpniecības izejvielu avoti. Naftu, kā tā tiek ražota, jeb "jēlnaftu" ir grūti izmantot pat kā degvielu. Tāpēc jēlnafta tiek sadalīta frakcijās (no angļu valodas "fraction" - "daļa"), izmantojot tās sastāvā esošo vielu viršanas punktu atšķirības.

Eļļas atdalīšanas metode, kuras pamatā ir dažādas temperatūras tā sastāvā esošo ogļūdeņražu vārīšanu sauc par destilāciju vai destilāciju. Rīsi. četri.

Rīsi. 4. Naftas pārstrādes produkti

Frakciju, kas tiek destilēta no aptuveni 50 līdz 180 0 C, sauc benzīns.

Petroleja vārās 180-300 0 С temperatūrā.

Tiek saukts biezs melns atlikums, kas nesatur gaistošas ​​vielas mazuts.

Ir arī vairākas starpposma frakcijas, kas vārās šaurākos diapazonos - petrolēteri(40-70 0 C un 70-100 0 C), vaitspirtu (149-204 ° C) un gāzeļļu (200-500 0 C). Tos izmanto kā šķīdinātājus. Mazutu var destilēt pazeminātā spiedienā, tādā veidā no tās iegūstot smēreļļas un parafīnu. Cietie atlikumi no mazuta destilācijas - asfalts. To izmanto ceļu segumu ražošanai.

Saistīto naftas gāzu apstrāde ir atsevišķa nozare, kas ļauj iegūt vairākus vērtīgus produktus.

Apkopojot stundu

Nodarbības laikā apguvāt tēmu “Dabiskie ogļūdeņražu avoti. Naftas pārstrāde". Vairāk nekā 90% no visas cilvēces pašlaik patērētās enerģijas tiek iegūti no fosilajiem dabīgajiem organiskajiem savienojumiem. Jūs uzzinājāt par dabas resursiem (dabasgāzi, naftu, oglēm), par to, kas notiek ar naftu pēc tās ieguves.

Bibliogrāfija

1. Rudzītis G.E. Ķīmija. Vispārējās ķīmijas pamati. 10. klase: mācību grāmata izglītības iestādēm: pamatlīmenis / G. E. Rudzītis, F.G. Feldmanis. - 14. izdevums. - M.: Izglītība, 2012.

2. Ķīmija. 10. klase. Profila līmenis: studijas. vispārējai izglītībai iestādes / V.V. Eremins, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunins un citi - M.: Drofa, 2008. - 463 lpp.

3. Ķīmija. 11. klase. Profila līmenis: mācību grāmata. vispārējai izglītībai iestādes / V.V. Eremins, N.E. Kuzmenko, V.V. Luņins un citi - M.: Drofa, 2010. - 462 lpp.

4. Homčenko G.P., Homčenko I.G. Problēmu krājums ķīmijā tiem, kas iestājas augstskolās. - 4. izd. - M .: RIA " Jauns vilnis": Izdevējs Umerenkov, 2012. - 278 lpp.

Mājasdarbs

1. Nr.3, 6 (74.lpp.) Rudzītis G.E., Feldmanis F.G. Ķīmija: organiskā ķīmija. 10. klase: mācību grāmata izglītības iestādēm: pamatlīmenis / G. E. Rudzītis, F.G. Feldmanis. - 14. izdevums. - M.: Izglītība, 2012.

2. Kāda ir atšķirība starp saistīto naftas gāzi un dabasgāzi?

3. Kā tiek veikta naftas pārstrāde?

Jāņem vērā, ka ogļūdeņraži dabā ir plaši izplatīti. Lielākā daļa organisko vielu nāk no dabiskiem avotiem. Organisko savienojumu sintēzes procesā kā izejvielas tiek izmantotas dabas un saistītās gāzes, akmeņogles un brūnogles, eļļa, kūdra, dzīvnieku un augu izcelsmes produkti.

Dabiskie ogļūdeņražu avoti: dabasgāzes.

Dabasgāzes ir dažādu struktūru ogļūdeņražu un dažu gāzu piemaisījumu (sērūdeņraža, ūdeņraža, oglekļa dioksīda) dabiskie maisījumi, kas aizpilda zemes garozā esošos akmeņus. Šie savienojumi veidojas organisko vielu hidrolīzes rezultātā lielā dziļumā Zemes biezumā. Tie ir atrodami brīvā stāvoklī milzīgu uzkrājumu veidā - gāze, gāzes kondensāts un naftas un gāzes atradnes.

Uzliesmojošu dabasgāzu galvenā strukturālā sastāvdaļa ir CH₄ (metāns - 98%), С₂Н₆ (etāns - 4,5%), propāns (С₃Н₈ - 1,7%), butāns (С₄Н₁₀ - 0,8%), pentāns (С₄₂Н) (С₁5%) (С₁.6%). . Saistītā naftas gāze ir daļa no eļļas izšķīdinātā stāvoklī un tiek atbrīvota no tās spiediena pazemināšanās dēļ, kad eļļa paceļas uz virsmu. Gāzes un naftas atradnēs viena tonna naftas satur no 30 līdz 300 kv. m gāzes. Dabiskie ogļūdeņražu avoti ir vērtīgs kurināmais un izejviela organiskās sintēzes nozarei. Gāze tiek piegādāta gāzes pārstrādes uzņēmumiem, kur tā tiek pārstrādāta (nafta, zemas temperatūras adsorbcija, kondensācija un rektifikācija). Tas ir sadalīts atsevišķos komponentos, no kuriem katrs tiek izmantots īpašiem mērķiem. Piemēram, no metāna sintēzes gāzes, kas ir pamata izejvielas citu ogļūdeņražu ražošanai, acetilēna, metanola, metanola, hloroforma.

Dabiskie ogļūdeņražu avoti: eļļa.

Eļļa ir sarežģīts maisījums, kas sastāv galvenokārt no naftēnu, parafīnu un aromātiskajiem ogļūdeņražiem. Eļļas sastāvā ir asfalta-sveķainas vielas, mono- un disulfīdi, merkaptāni, tiofēns, tiofāns, sērūdeņradis, piperidīns, piridīns un tā homologi, kā arī citas vielas. Pamatojoties uz produktiem, tiek iegūti vairāk nekā 3000 dažādu produktu, izmantojot naftas ķīmijas sintēzes metodes, t.sk. etilēns, benzols, propilēns, dihloretāns, vinilhlorīds, stirols, etanols, izopropanols, butilēni, dažādas plastmasas, ķīmiskās šķiedras, krāsvielas, mazgāšanas līdzekļi, zāles, sprāgstvielas u.c.

Kūdra ir augu izcelsmes nogulumieži. Šo vielu izmanto kā kurināmo (galvenokārt termoelektrostacijās), kā ķīmisku izejvielu (daudzu organisko vielu sintēzei), kā antiseptisku pakaišu fermās, īpaši putnu fermās, kā sastāvdaļu mēslošanas līdzekļos dārzkopībai un laukaugi.

Dabiski ogļūdeņražu avoti: ksilēma vai koksne.

Ksilēms ir augstāko augu audi, caur kuriem ūdens un izšķīdis barības vielas nāk no sistēmas sakneņa uz lapām, kā arī citiem auga orgāniem. Tas sastāv no šūnām ar stingru apvalku, kurām ir asinsvadu vadīšanas sistēma. Atkarībā no koksnes veida tas satur dažādu daudzumu pektīna un minerālu savienojumu (galvenokārt kalcija sāļu), lipīdu un ēteriskās eļļas. Par degvielu izmanto koksni, no kuras var sintezēt metilspirtu, etiķskābi, celulozi un citas vielas. No dažiem koksnes veidiem iegūst krāsvielas (sandalkoks, baļķis), tanīnus (ozols), sveķus un balzāmus (ciedrs, priede, egle), alkaloīdus (nakteņu, magoņu, ranunculus, lietussargu dzimtas augi). Daži alkaloīdi tiek izmantoti kā zāles (hitīns, kofeīns), herbicīdi (anabazīns), insekticīdi (nikotīns).