Perekonna psühholoogia 

Aromaatsete süsivesinike looduslikud allikad. Aromaatsete süsivesinike valmistamine. Looduslikud allikad. Mineraalide koostis

SÜSIVESIKUTE LOODUSLIKUD ALLIKAD

Süsivesinikud on kõik nii erinevad -
Vedel ja tahke ja gaasiline.
Miks on neid looduses nii palju?
See puudutab küllastumatut süsinikku.

Tõepoolest, see element, nagu ükski teine, on "täitmatu": see püüab moodustada oma paljudest aatomitest sirgeid ja hargnenud ahelaid, rõngaid või võrke. Seega on palju süsiniku- ja vesinikuaatomite ühendeid.

Süsivesinikud on nii maagaas - metaan kui ka teine ​​majapidamises kasutatav tuleohtlik gaas, mida kasutatakse silindrite täitmiseks - propaan C 3 H 8. Süsivesinike hulka kuuluvad nafta, bensiin ja petrooleum. Ja veel - orgaaniline lahusti C 6 H 6, parafiin, millest tehakse uusaastaküünlaid, vaseliin apteegist ja isegi kilekott toodete pakendamiseks...

Olulisemad looduslikud süsivesinike allikad on mineraalid – kivisüsi, nafta, gaas.

SÜSI

Maakeral teatakse rohkem 36 tuhat söebasseinid ja -maardlad, mis koos hõivavad 15% maakera territooriumid. Söebasseinid võivad ulatuda tuhandete kilomeetriteni. Maakera kivisöe geoloogilised varud on kokku 5 triljonit 500 miljardit tonni, sealhulgas uuritud hoiused - 1 triljon 750 miljardit tonni.

Fossiilseid süsi on kolm peamist tüüpi. Pruunsöe ja antratsiidi põlemisel on leek nähtamatu ja põlemine on suitsuvaba, samas kui kivisüsi tekitab põlemisel valju pragunemist.

Antratsiit- vanim fossiilsetest kivisöest. Seda eristab kõrge tihedus ja sära. Sisaldab kuni 95% süsinik.

Kivisüsi– sisaldab kuni 99% süsinik. Kõigist fossiilsetest kivisöest on sellel kõige laiem rakendus.

Pruun kivisüsi– sisaldab kuni 72% süsinik. On pruuni värvi. Fossiilsetest kivisöest noorimana säilitab see sageli jälgi puidu struktuurist, millest see moodustati. Seda iseloomustab kõrge hügroskoopsus ja kõrge tuhasisaldus ( 7% kuni 38%), seetõttu kasutatakse seda ainult kohaliku kütusena ja keemilise töötlemise toorainena. Eelkõige saadakse hüdrogeenimise teel väärtuslikke vedelkütuseid: bensiin ja petrooleum.

Süsinik on kivisöe põhikomponent ( 99% ), pruunsüsi ( kuni 72%). Nime süsiniku päritolu, see tähendab "söe sünnitamine". Samamoodi sisaldab ladinakeelne nimetus “carboneum” juure süsinikku süsi.

Nagu nafta, sisaldab kivisüsi suures koguses orgaanilist ainet. Lisaks orgaanilistele ainetele sisaldab see ka anorgaanilisi aineid, nagu vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise – kivisüsi. Üks peamisi kivisöe töötlemise meetodeid on koksimine - kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta. Temperatuuril 1000 0 C teostatava koksimise tulemusena moodustub:

Koksi gaas– sisaldab vesinikku, metaani, süsinikdioksiidi ja süsihappegaasi, ammoniaagi, lämmastiku ja muude gaaside lisandeid.

Kivisöetõrv – sisaldab mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseeni ja selle homolooge, fenooli ja aromaatseid alkohole, naftaleeni ja erinevaid heterotsüklilisi ühendeid.

Vaik või ammoniaagi vesi – mis sisaldab, nagu nimigi ütleb, lahustunud ammoniaaki, aga ka fenooli, vesiniksulfiidi ja muid aineid.

Koks– tahke koksimise jääk, praktiliselt puhas süsinik.

Koksi kasutatakse raua ja terase tootmisel, ammoniaaki kasutatakse lämmastiku- ja kombineeritud väetiste tootmisel ning orgaaniliste koksitoodete tähtsust on vaevalt võimalik üle hinnata. Milline on selle mineraali leviku geograafia?

Suurem osa söeressurssidest asub põhjapoolkeral - Aasias, Põhja-Ameerikas, Euraasias. Millised riigid paistavad silma söevarude ja -tootmise poolest?

Hiina, USA, India, Austraalia, Venemaa.

Peamised kivisöe eksportijad on riigid.

USA, Austraalia, Venemaa, Lõuna-Aafrika.

Peamised impordikeskused.

Jaapan, Välis-Euroopa.

See on väga keskkonda saastav kütus. Söe kaevandamisel tekivad plahvatused ja metaanipõlengud ning tekivad teatud keskkonnaprobleemid.

Keskkonnareostus on selle keskkonna seisundi mis tahes soovimatu muutus inimese majandustegevuse tagajärjel. Seda juhtub ka kaevandamise ajal. Kujutagem ette olukorda söekaevanduspiirkonnas. Koos kivisöega kerkib pinnale tohutul hulgal aherainet, mis tarbetuna lihtsalt prügimäele saadetakse. Moodustub järk-järgult jäätmehunnikuid- tohutud, kümnete meetrite kõrgused koonusekujulised aherainemäed, mis moonutavad loodusmaastiku ilmet. Kas kogu maapinnale tõstetud kivisüsi veetakse tarbijani? Muidugi mitte. Protsess ei ole ju õhukindel. Maa pinnale settib tohutul hulgal söetolmu. Selle tulemusena muutub pinnase ja põhjavee koostis, mis paratamatult mõjutab piirkonna taimestikku ja loomastikku.

Kivisüsi sisaldab radioaktiivset süsinikku - C, kuid pärast kütuse põletamist satub ohtlik aine koos suitsuga õhku, vette, pinnasesse ning paagutatakse räbuks või tuhaks, mida kasutatakse ehitusmaterjalide tootmiseks. Selle tulemusena "vajuvad" elamute seinad ja laed ning kujutavad endast ohtu inimeste tervisele.

ÕLI

Õli on inimkonnale teada olnud iidsetest aegadest. See kaevandati Eufrati kaldal

6-7 tuhat aastat eKr uh . Seda kasutati kodude valgustamiseks, mördi valmistamiseks, ravimite ja salvidena ning palsameerimiseks. Nafta oli iidses maailmas hirmuäratav relv: tulejõed kallasid tormiliselt tormavate kindlusemüüride pähe, õlisse kastetud põlevad nooled lendasid ümberpiiratud linnadesse. Nafta oli süüteaine lahutamatu osa, mis selle nime all ajalukku läks "Kreeka tuli" Keskajal kasutati seda peamiselt tänavavalgustusena.

Uuritud on üle 600 nafta- ja gaasibasseini, 450 on väljatöötamisel , ja naftaväljade koguarv ulatub 50 tuhandeni.

On kergeid ja raskeid õlisid. Kerge õli ammutatakse aluspinnasest pumpade või purskkaevude meetodil. Seda õli kasutatakse peamiselt bensiini ja petrooleumi valmistamiseks. Raskeid õlisid ekstraheeritakse mõnikord isegi kaevandusmeetodil (Komi Vabariigis), millest valmistatakse bituumenit, kütteõli ja erinevaid õlisid.

Õli on kõige mitmekülgsem kütus, kõrge kalorsusega. Selle kaevandamine on suhteliselt lihtne ja odav, sest nafta kaevandamisel pole vaja inimesi maa alla panna. Nafta transportimine torustike kaudu pole suur probleem. Seda tüüpi kütuse peamiseks puuduseks on ressursside vähene kättesaadavus (umbes 50 aastat ) . Üldgeoloogilised varud on 500 miljardit tonni, sealhulgas uuritud 140 miljardit tonni .

IN 2007 aastal tõestasid Venemaa teadlased maailma üldsusele, et Põhja-Jäämeres asuvad veealused Lomonossovi ja Mendelejevi seljandikud on mandrilava vöönd ja kuuluvad seetõttu Venemaa Föderatsiooni. Õli koostisest ja omadustest räägib keemiaõpetaja.

Nafta on "energiatükk". Vaid 1 ml-ga saab ühe kraadi võrra kuumutada terve ämbritäie vett ja ämbrisamovari keetmiseks läheb vaja vähem kui pool klaasi õli. Energiasisalduse poolest mahuühiku kohta on nafta looduslike ainete hulgas esikohal. Isegi radioaktiivsed maagid ei saa sellega selles osas konkureerida, kuna neis on radioaktiivsete ainete sisaldus nii väike, et ekstraheerida saab 1 mg. Tuumakütus nõuab tonnide kivimite töötlemist.

Nafta pole mitte ainult mis tahes riigi kütuse- ja energiakompleksi alus.

D.I. Mendelejevi kuulsad sõnad on siin paigas “Õli põletamine on sama, mis ahju süütamine pangatähed". Iga tilk õli sisaldab rohkem kui 900 mitmesugused keemilised ühendid, üle poole perioodilise tabeli keemilistest elementidest. See on tõeline looduse ime, naftakeemiatööstuse alus. Umbes 90% kogu toodetud õlist kasutatakse kütusena. Vaatamata sellele “ sinu 10%” , naftakeemia süntees võimaldab toota tuhandeid orgaanilisi ühendeid, mis rahuldavad kaasaegse ühiskonna pakilised vajadused. Pole asjata, et inimesed nimetavad naftat lugupidavalt "mustaks kullaks", "maa vereks".

Õli on õline tumepruun vedelik, millel on punakas või rohekas toon, mõnikord must, punane, sinine või hele ja isegi läbipaistev iseloomuliku terava lõhnaga. Seal on õli, mis on valge või värvitu, nagu vesi (näiteks Aserbaidžaanis Surukhani väljal, Alžeerias mõnel väljal).

Õli koostis ei ole sama. Kuid kõik need sisaldavad tavaliselt kolme tüüpi süsivesinikke - alkaane (enamasti normaalse struktuuriga), tsükloalkaane ja aromaatseid süsivesinikke. Nende süsivesinike vahekord erinevatest põldudest pärit naftas on erinev: näiteks Mangyshlaki nafta on rikas alkaanide poolest, Bakuu piirkonna nafta aga tsükloalkaanide poolest.

Peamised naftavarud asuvad põhjapoolkeral. Kokku 75 Maailma riigid toodavad naftat, kuid 90% selle toodangust pärineb vaid 10 riigist. Lähedal ? Maailma naftavarud asuvad arengumaades. (Õpetaja nimetab ja näitab kaardil).

Peamised tootjariigid:

Saudi Araabia, USA, Venemaa, Iraan, Mehhiko.

Samal ajal rohkem 4/5 Naftatarbimine moodustab majanduslikult arenenud riikide osa, mis on peamised importivad riigid:

Jaapan, Välis-Euroopa, USA.

Toornaftat kuskil ei kasutata, küll aga kasutatakse naftasaadusi.

Nafta rafineerimine

Kaasaegne installatsioon koosneb õlikütte ahjust ja destilleerimiskolonnist, kus õli eraldatakse fraktsioonid - eraldi süsivesinike segud vastavalt nende keemistemperatuurile: bensiin, nafta, petrooleum. Ahjul on spiraaliks rullitud pikk toru. Ahju köetakse kütteõli või gaasi põlemisproduktidega. Õli juhitakse pidevalt spiraali: seal kuumutatakse see vedeliku ja auru seguna temperatuurini 320–350 0 C ning siseneb destilleerimiskolonni. Destillatsioonikolonn on umbes 40 m kõrgune terassilindriline seade. Sellel on mitukümmend horisontaalset vaheseina, mille sees on augud - nn plaadid. Kolonni sisenev õliaur tõuseb üles ja läbib plaatides olevaid auke. Järk-järgult jahtudes ülespoole liikudes, nad osaliselt veelduvad. Vähem lenduvad süsivesinikud veelduvad juba esimestel plaatidel, moodustades gaasiõli fraktsiooni; lenduvamad süsivesinikud kogunevad kõrgemale ja moodustavad petrooleumi fraktsiooni; veelgi kõrgem – tööstusbensiini fraktsioon. Kõige lenduvamad süsivesinikud väljuvad kolonnist aurudena ja moodustavad pärast kondenseerumist bensiini. Osa bensiinist juhitakse tagasi kolonni "niisutamiseks", mis aitab kaasa parematele töötingimustele. (Kirjutage vihikusse). Bensiin – sisaldab süsivesinikke C5-C11, keeb vahemikus 40 0 ​​C kuni 200 0 C; nafta – sisaldab C8-C14 süsivesinikke keemistemperatuuriga 120 0 C kuni 240 0 C; petrooleum - sisaldab C12-C18 süsivesinikke, keeb temperatuuril 180 0 C kuni 300 0 C; gaasiõli - sisaldab C13-C15 süsivesinikke, destilleeritud temperatuuril 230 0 C kuni 360 0 C; määrdeõlid - C16 - C28, keedetakse temperatuuril 350 0 C ja kõrgemal.

Pärast õlist kergete toodete destilleerimist jääb järele viskoosne must vedelik - kütteõli. See on väärtuslik süsivesinike segu. Määrdeõlid saadakse kütteõlist täiendava destilleerimise teel. Kütteõli mittedestilleeritavat osa nimetatakse tõrvaks, mida kasutatakse ehituses ja teede sillutamiseks.(Videokragmendi demonstratsioon). Nafta otsese destilleerimise kõige väärtuslikum fraktsioon on bensiin. Selle fraktsiooni saagis ei ületa aga 17-20% toornafta massist. Tekib probleem: kuidas rahuldada ühiskonna üha kasvavat vajadust auto- ja lennukikütuse järele? Lahenduse leidis 19. sajandi lõpus vene insener Vladimir Grigorjevitš Šuhov. IN 1891 aastal viis ta esmakordselt läbi tööstusliku pragunemine nafta petrooleumi fraktsioon, mis võimaldas suurendada bensiini saagist 65–70% -ni (toornafta baasil). Ainult naftatoodete termilise krakkimise protsessi arendamiseks kirjutas tänulik inimkond selle ainulaadse inimese nime tsivilisatsiooni ajalukku kuldsete tähtedega.

Õli rektifikatsiooni tulemusena saadud tooted allutatakse keemilisele töötlemisele, mis hõlmab mitmeid keerulisi protsesse, millest üks on naftasaaduste krakkimine (inglise keelest "Cracking" - splitting). Krakkimist on mitut tüüpi: termiline, katalüütiline, kõrgsurvekrakkimine ja redutseerimiskrakkimine. Termokrakkimine seisneb pika ahelaga süsivesinike molekulide lõhustamises kõrge temperatuuri (470-550 0 C) mõjul lühemateks. Selle lõhustamise ajal moodustuvad alkeenid koos alkaanidega:

Praegu on katalüütiline krakkimine kõige levinum. See viiakse läbi temperatuuril 450-500 0 C, kuid suuremal kiirusel ja võimaldab saada kvaliteetsemat bensiini. Katalüütilise krakkimise tingimustes toimuvad koos lõhustamisreaktsioonidega ka isomerisatsioonireaktsioonid, st normaalse struktuuriga süsivesinike muundumine hargnenud ahelaga süsivesinikeks.

Isomerisatsioon mõjutab bensiini kvaliteeti, kuna hargnenud süsivesinike olemasolu suurendab oluliselt selle oktaanarvu. Krakkimine on klassifitseeritud nn sekundaarseks õlirafineerimisprotsessiks. Sekundaarseteks klassifitseeritakse ka mitmed teised katalüütilised protsessid, näiteks reformimine. Reformimine- See on bensiini aromatiseerimine, kuumutades seda katalüsaatori, näiteks plaatina, juuresolekul. Nendes tingimustes muunduvad alkaanid ja tsükloalkaanid aromaatseteks süsivesinikeks, mille tulemusena suureneb oluliselt ka bensiini oktaanarv.

Ökoloogia ja naftaväli

Naftakeemia tootmise puhul on keskkonnaprobleem eriti pakiline. Nafta tootmisega kaasneb energiakulu ja keskkonnareostus. Maailma ookeani ohtlik reostusallikas on avamere naftatootmine, maailma ookean saastub ka naftatranspordi käigus. Igaüks meist on televisioonist näinud naftatankerite õnnetuste tagajärgi. Mustõlikihiga kaetud mustad kaldad, must surf, ahmivad delfiinid, Linnud, kelle tiivad on kaetud viskoosse kütteõliga, kaitseülikondades inimesed labidate ja ämbritega õli kogumas. Soovin esitada andmeid 2007. aasta novembris Kertši väinas toimunud tõsise keskkonnakatastroofi kohta. Vette sattus 2 tuhat tonni naftasaadusi ja umbes 7 tuhat tonni väävlit. Katastroofist said enim kannatada Musta ja Aasovi mere ristumiskohas asuv Tuzla säär ning Tšuška säär. Pärast õnnetust settis kütteõli põhja, põhjustades väikese südamekujulise kesta – mereelanike peamise toidu – surma. Ökosüsteemi taastamiseks kulub 10 aastat. Üle 15 tuhande linnu suri. Vees sattunud liiter õli levib üle selle pinna 100-ruutmeetrise pindalaga täppidena. Õlikile, kuigi väga õhuke, moodustab ületamatu barjääri hapniku teelt atmosfäärist veesambasse. Selle tulemusena on häiritud hapnikurežiim ja ookean "lämbub." Plankton, mis on ookeanide toiduahela aluseks, on suremas. Praegu on umbes 20% maailma ookeani pindalast juba kaetud naftareostusega ja naftareostusest mõjutatud ala kasvab. Lisaks sellele, et Maailma ookean on kaetud õlikilega, saame seda jälgida ka maismaal. Näiteks Lääne-Siberi naftaväljadele lekib aastas rohkem naftat, kui tanker mahutab – kuni 20 miljonit tonni. Umbes pool sellest naftast satub maapinnale õnnetuste tagajärjel, ülejäänu on "plaanilised" pursked ja lekked kaevude käivitamise, uurimusliku puurimise ja torustike remondi käigus. Jamalo-Neenetsi autonoomse ringkonna keskkonnakomitee andmetel asub suurim naftaga saastunud maa-ala Purovski rajoonis.

MAADALAS JA SEOTUD NAFTAGAAS

Maagaas sisaldab madala molekulmassiga süsivesinikke, mille põhikomponendid on metaan. Selle sisaldus erinevatest väljadest pärit gaasis on vahemikus 80–97%. Lisaks metaanile - etaan, propaan, butaan. Anorgaanilised: lämmastik – 2%; CO2; H2O; H2S, väärisgaasid. Maagaasi põlemisel toodab see palju soojust.

Oma omaduste poolest on maagaas kütusena parem isegi naftast, on kaloririkkam. See on kütusetööstuse noorim haru. Gaasi on veelgi lihtsam ammutada ja transportida. See on kõigist kütuseliikidest kõige ökonoomsem. Siiski on mõned puudused: keeruline kontinentidevaheline gaasitransport. Veeldatud olekus gaasi transportivad metaanitankerid on äärmiselt keerulised ja kallid ehitised.

Kasutatakse: tõhusa kütusena, toorainena keemiatööstuses, atsetüleeni, etüleeni, vesiniku, tahma, plastide, äädikhappe, värvainete, ravimite jms tootmisel. Seotud (naftagaasid) on maagaasid, mis lahustuvad naftas ja on vabastati selle kaevandamise käigus Naftagaas sisaldab vähem metaani, kuid rohkem propaani, butaani ja teisi kõrgemaid süsivesinikke. Kus toodetakse gaasi?

Rohkem kui 70 riigis üle maailma on tööstuslikud gaasivarud. Pealegi, nagu nafta puhul, on arengumaadel väga suured varud. Kuid gaasitootmisega tegelevad peamiselt arenenud riigid. Neil on võimalus seda kasutada või võimalus müüa gaasi teistele sama mandri riikidele. Rahvusvaheline gaasikaubandus on vähem aktiivne kui naftakaubandus. Umbes 15% maailma gaasist tarnitakse rahvusvahelisele turule. Peaaegu 2/3 maailma gaasitoodangust tuleb Venemaalt ja USA-st. Kahtlemata on juhtiv gaasitootmispiirkond mitte ainult meie riigis, vaid ka maailmas Jamalo-Neenetsi autonoomne ringkond, kus see tööstus on arenenud 30 aastat. Meie linna Novy Urengoy tunnustatakse õigustatult gaasipealinnana. Suurimad maardlad on Urengoyskoje, Yamburgskoje, Medvezhye, Zapolyarnoye. Urengoy hoius on kantud Guinnessi rekordite raamatusse. Maardla varud ja toodang on ainulaadsed. Uuritud varud ületavad 10 triljonit. m 3, alates kasutusest on toodetud juba 6 triljonit. m 3. 2008. aastal plaanib OJSC Gazprom kaevandada Urengoy maardlast 598 miljardit m 3 sinist kulda.

Gaas ja ökoloogia

Nafta- ja gaasitootmise tehnoloogia ja nende transpordi ebatäiuslikkus põhjustab gaasikoguste pidevat põlemist kompressorjaamade soojussõlmedes ja rakettides. Kompressorjaamad tekitavad umbes 30% nendest heitkogustest. Aastas põletatakse leekides umbes 450 tuhat tonni maagaasi ja sellega seotud gaasi, samas kui atmosfääri paiskub üle 60 tuhande tonni saasteaineid.

Nafta, gaas, kivisüsi on keemiatööstuse väärtuslikud toorained. Lähiajal leitakse neile asendus meie riigi kütuse- ja energiakompleksis. Praegu otsivad teadlased võimalusi kasutada päikese- ja tuuleenergiat ning tuumakütust nafta täielikuks asendamiseks. Kõige lootustandvam tulevikukütus on vesinik. Nafta kasutamise vähendamine soojusenergeetikas on tee mitte ainult selle ratsionaalsema kasutamise, vaid ka selle tooraine säilimise poole tulevastele põlvedele. Süsivesinike tooraineid tuleks kasutada ainult töötlevas tööstuses mitmesuguste toodete saamiseks. Kahjuks pole olukord veel muutunud ja kuni 94% toodetud õlist kasutatakse kütusena. D.I. Mendelejev ütles targalt: "Õli põletamine on sama, mis pangatähtedega ahju kuumutamine."

Ühendid, mis koosnevad ainult süsiniku ja vesiniku aatomitest.

Süsivesinikud jagunevad tsüklilisteks (karbotsüklilised ühendid) ja atsüklilisteks.

Tsüklilised (karbotsüklilised) on ühendid, mis sisaldavad ühte või mitut ainult süsinikuaatomitest koosnevat tsüklit (erinevalt heterotsüklilistest ühenditest, mis sisaldavad heteroaatomeid - lämmastik, väävel, hapnik jne). Karbotsüklilised ühendid jagunevad omakorda aromaatseteks ja mittearomaatseteks (alitsüklilisteks) ühenditeks.

Atsüklilised süsivesinikud hõlmavad orgaanilisi ühendeid, mille süsiniku skeleti molekulid on avatud ahelad.

Neid ahelaid võivad moodustada üksiksidemed (alkaanid), need võivad sisaldada ühte kaksiksidet (alkeene), kahte või enamat kaksiksidet (dieenid või polüeenid) või ühte kolmiksidet (alküünid).

Nagu teate, on süsinikuahelad osa enamikust orgaanilistest ainetest. Seega on süsivesinike uurimine eriti oluline, kuna need ühendid on teiste orgaaniliste ühendite klasside struktuurne alus.

Lisaks on süsivesinikud, eriti alkaanid, peamised looduslikud orgaaniliste ühendite allikad ning olulisemate tööstuslike ja laboratoorsete sünteeside aluseks (skeem 1).

Te juba teate, et süsivesinikud on keemiatööstuse kõige olulisem tooraine. Süsivesinikud on omakorda looduses üsna laialt levinud ja neid saab eraldada erinevatest looduslikest allikatest: nafta, sellega seotud nafta ja maagaas, kivisüsi. Vaatame neid lähemalt.

Õli- süsivesinike, peamiselt hargnemata ja hargnenud struktuuriga alkaanide looduslik komplekssegu, mis sisaldab molekulides 5–50 süsinikuaatomit, ja teiste orgaaniliste ainetega. Selle koostis sõltub oluliselt selle ekstraheerimiskohast (ladestusest), lisaks alkaanidele võib see sisaldada tsükloalkaane ja aromaatseid süsivesinikke.

Nafta gaasilised ja tahked komponendid lahustuvad selle vedelates komponentides, mis määrab selle agregatsiooni oleku. Õli on tumedat (pruunist mustani) värvi iseloomuliku lõhnaga õline vedelik, mis ei lahustu vees. Selle tihedus on väiksem kui vee tihedus, seetõttu levib õli sellesse sattudes üle pinna, takistades hapniku ja muude õhugaaside lahustumist vees. On ilmne, et kui nafta satub looduslikesse veekogudesse, põhjustab see mikroorganismide ja loomade surma, põhjustades keskkonnakatastroofe ja isegi katastroofe. On baktereid, mis võivad kasutada õlikomponente toiduna, muutes selle oma elutähtsa tegevuse kahjututeks toodeteks. On selge, et nende bakterite kultuuride kasutamine on keskkonnale kõige ohutum ja paljutõotavam viis nafta tootmisel, transportimisel ja rafineerimisel tekkiva keskkonnareostuse vastu võitlemiseks.

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

Fraktsiooniline destilleerimine on füüsikaline meetod erineva keemistemperatuuriga komponentide segu eraldamiseks.

Destilleerimine toimub spetsiaalsetes seadmetes - destilleerimiskolonnides, milles korratakse õlis sisalduvate vedelate ainete kondenseerumis- ja aurustumistsükleid (joonis 9).

Ainete segu keemisel tekkivad aurud on rikastatud madalama keemistemperatuuriga (st madalama temperatuuriga) komponendiga. Need aurud kogutakse kokku, kondenseeritakse (jahutatakse alla keemistemperatuuri) ja lastakse uuesti keema. Sel juhul moodustuvad aurud, mis on veelgi rikastatud madala keemistemperatuuriga ainega. Neid tsükleid korduvalt korrates on võimalik saavutada segus sisalduvate ainete peaaegu täielik eraldumine.

Destillatsioonikolonni saab toruahjus temperatuurini 320-350 °C kuumutatud õli. Destilleerimiskolonnis on horisontaalsed aukudega vaheseinad - nn kandikud, millel toimub õlifraktsioonide kondenseerumine. Madala keemistemperatuuriga fraktsioonid kogunevad kõrgematele ja kõrge keemistemperatuuridega - madalamatele.

Rektifitseerimisprotsessi käigus jagatakse õli järgmisteks fraktsioonideks:

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

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

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

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

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

Ülejäänud õli destilleerimisest moodustab kütteõli- sisaldab süsivesinikke süsinikuaatomite arvuga 18 kuni 50. Kütteõlist alandatud rõhul destilleerimisel saadakse diisliõli (C18H28-C25H52), määrdeõlid (C28H58-C38H78), vaseliin ja parafiin - madala sulamistemperatuuriga segud tahketest süsivesinikest. Kütteõli destilleerimisel tekkivat tahket jääki - tõrva ja selle töötlemise saadusi - bituumenit ja asfalti kasutatakse teekatete valmistamiseks.

Õli puhastamise tulemusena saadud tooted allutatakse keemilisele töötlemisele, mis hõlmab mitmeid keerulisi protsesse. Üks neist on naftatoodete krakkimine. Te juba teate, et kütteõli jaotatakse komponentideks alandatud rõhu all. Seda seletatakse asjaoluga, et atmosfäärirõhul hakkavad selle komponendid lagunema enne keemistemperatuuri saavutamist. See on täpselt pragunemise alus.

Pragunemine - naftasaaduste termiline lagunemine, mille tulemusena moodustuvad molekulis väiksema süsinikuaatomite arvuga süsivesinikud.

Krakkimist on mitut tüüpi: termiline, katalüütiline krakkimine, kõrgsurvekrakkimine ja redutseerimiskrakkimine.

Termokrakkimine hõlmab pika süsinikuahelaga süsivesinike molekulide jagamist lühemateks kõrge temperatuuri (470–550 ° C) mõjul. Selle lõhustamise käigus moodustuvad alkeenid koos alkaanidega.

Üldiselt võib selle reaktsiooni kirjutada järgmiselt:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alkaan alkaan alkeen
pika ketiga

Saadud süsivesinikke saab uuesti krakkida, et moodustada alkaane ja alkeene, mille molekulis on veelgi lühem süsinikuaatomite ahel:

Tavaline termiline krakkimine annab palju madala molekulmassiga gaasilisi süsivesinikke, mida saab kasutada toorainena alkoholide, karboksüülhapete ja suure molekulmassiga ühendite (näiteks polüetüleeni) tootmiseks.

Katalüütiline krakkimine esineb katalüsaatorite juuresolekul, mis kasutavad looduslikke alumiiniumsilikaate koostisega RA1203" T8Iu2-

Katalüsaatorite kasutamisega pragunemine põhjustab süsivesinike moodustumist, millel on molekulis hargnenud või suletud süsinikuaatomite ahel. Sellise struktuuriga süsivesinike sisaldus mootorikütuses suurendab oluliselt selle kvaliteeti, eelkõige detonatsioonikindlust – bensiini oktaanarvu.

Naftasaaduste pragunemine toimub kõrgel temperatuuril, mistõttu tekivad sageli süsiniku ladestused (tahm), mis saastavad katalüsaatori pinda, mis vähendab järsult selle aktiivsust.

Katalüsaatori pinna puhastamine süsiniku ladestustest - selle regenereerimine - on katalüütilise krakkimise praktilise rakendamise peamine tingimus. Lihtsaim ja odavaim viis katalüsaatori regenereerimiseks on selle röstimine, mille käigus süsiniku ladestused oksüdeeritakse õhuhapnikuga. Katalüsaatori pinnalt eemaldatakse gaasilised oksüdatsiooniproduktid (peamiselt süsinikdioksiid ja vääveldioksiid).

Katalüütiline krakkimine on heterogeenne protsess, milles osalevad tahked (katalüsaator) ja gaasilised (süsivesiniku aur) ained. On ilmne, et katalüsaatori regenereerimine – tahke tahma koostoime õhuhapnikuga – on samuti heterogeenne protsess.

Heterogeensed reaktsioonid(gaas - tahke aine) voolab kiiremini, kui tahke aine pindala suureneb. Seetõttu katalüsaator purustatakse ning selle regenereerimine ja süsivesinike krakkimine viiakse läbi "keevkihis", mis on teile tuttav väävelhappe tootmisest.

Krakkimise lähteaine, näiteks gaasiõli, siseneb koonilisse reaktorisse. Reaktori alumine osa on väiksema läbimõõduga, mistõttu on tooraine aurude voolukiirus väga suur. Suurel kiirusel liikuv gaas püüab kinni katalüsaatorosakesed ja kannab need reaktori ülemisse ossa, kus selle läbimõõdu suurenemise tõttu voolukiirus väheneb. Gravitatsiooni mõjul langevad katalüsaatoriosakesed reaktori alumisse kitsamasse ossa, kust need taas ülespoole kantakse. Seega on iga katalüsaatori tera pidevas liikumises ja seda pestakse igast küljest gaasilise reagendiga.

Mõned katalüsaatoriterad sisenevad reaktori välimisse laiemasse ossa ja, ilma et nad ei puutu gaasivoolule vastupanu, kukuvad alumisse ossa, kus gaasivool need üles võtab ja regeneraatorisse kantakse. Seal "keevkihi" režiimis katalüsaator põletatakse ja tagastatakse reaktorisse.

Seega ringleb katalüsaator reaktori ja regeneraatori vahel ning nendest eemaldatakse gaasilised krakkimis- ja röstimisproduktid.

Krakkimiskatalüsaatorite kasutamine võimaldab veidi tõsta reaktsiooni kiirust, alandada selle temperatuuri ja parandada krakkimistoodete kvaliteeti.

Saadud bensiinifraktsiooni süsivesinikud on peamiselt lineaarse struktuuriga, mis põhjustab saadud bensiini madala detonatsioonikindluse.

"Koputamiskindluse" kontseptsiooni käsitleme hiljem, praegu märgime ainult seda, et hargnenud struktuuriga molekulidega süsivesinikel on oluliselt suurem detonatsioonikindlus. Krakkimisel tekkinud segus on võimalik suurendada isomeersete hargnenud ahelaga süsivesinike osakaalu, lisades süsteemi isomerisatsioonikatalüsaatoreid.

Naftaväljadel on reeglina suured akumulatsioonid nn assotsieerunud naftagaasi, mis koguneb nafta kohale maapõue ja lahustub selles osaliselt kattekihtide survel. Nagu nafta, on ka sellega seotud naftagaas väärtuslik looduslik süsivesinike allikas. See sisaldab peamiselt alkaane, mille molekulid sisaldavad 1 kuni 6 süsinikuaatomit. On ilmne, et sellega seotud naftagaasi koostis on palju vaesem kui nafta. Kuid vaatamata sellele kasutatakse seda laialdaselt nii kütusena kui ka keemiatööstuse toorainena. Vaid mõnikümmend aastat tagasi põletati enamikul naftaväljadel sellega seotud naftagaasi kasutu lisana naftale. Praegu toodetakse näiteks Venemaa rikkaimas naftavarus Surgutis maailma odavaimat elektrit, kasutades kütusena sellega seotud naftagaasi.

Nagu juba märgitud, on seotud naftagaas maagaasiga võrreldes mitmete süsivesinike poolest rikkam. Jagades need murdudeks, saame:

Bensiin on väga lenduv segu, mis koosneb peamiselt lentaanist ja heksaanist;

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

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

Bensiin, mis on väikese molekulmassiga lenduvate komponentide segu, aurustub hästi ka madalatel temperatuuridel. See võimaldab kasutada gaasibensiini Kaug-Põhjas sisepõlemismootorite kütusena ja mootorikütuse lisandina, mis muudab mootorite käivitamise talvistes tingimustes lihtsamaks.

Propaani-butaani segu vedelgaasina kasutatakse majapidamises kütusena (teie suvilas tuttavad gaasiballoonid) ja tulemasinate täitmiseks. Maanteetranspordi järkjärguline üleminek vedelgaasile on üks peamisi viise ülemaailmsest kütusekriisist ülesaamiseks ja keskkonnaprobleemide lahendamiseks.

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

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

Palju tõhusam on kasutada seotud naftagaasi komponente keemiatootmise toorainena. Assotsieerunud naftagaasi moodustavatest alkaanidest saadakse vesinik, atsetüleen, küllastumata ja aromaatsed süsivesinikud ning nende derivaadid.

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

Maagaas – madala molekulmassiga gaasiliste küllastunud süsivesinike segu. Maagaasi põhikomponendiks on metaan, mille osakaal on olenevalt valdkonnast 75-99 mahuprotsenti. Maagaasi kuuluvad lisaks metaanile etaan, propaan, butaan ja isobutaan, samuti lämmastik ja süsihappegaas.

Sarnaselt sellega seotud naftale kasutatakse maagaasi nii kütusena kui ka toorainena mitmesuguste orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete tootmiseks. Te juba teate, et maagaasi põhikomponendist metaanist saadakse vesinikku, atsetüleeni ja metüülalkoholi, formaldehüüdi ja sipelghapet ning paljusid teisi orgaanilisi aineid. Maagaasi kasutatakse kütusena elektrijaamades, elamute ja tööstushoonete vee soojendamise katlasüsteemides, kõrgahju- ja ahjutööstuses. Löödes tikku ja süütades gaasi linnamaja köögi gaasipliidis, "käivitate" maagaasi moodustavate alkaanide oksüdatsiooni ahelreaktsiooni. Lisaks naftale, looduslikele ja nendega seotud naftagaasidele on süsi looduslik süsivesinike allikas. 0n moodustab maa soolestikus paksud kihid, selle tõestatud varud ületavad oluliselt naftavarusid. Nagu nafta, sisaldab kivisüsi suures koguses erinevaid orgaanilisi aineid. Lisaks orgaanilistele ainetele sisaldab see ka anorgaanilisi aineid, nagu vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise – kivisüsi. Üks peamisi kivisöe töötlemise meetodeid on koksimine - kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta. Temperatuuril umbes 1000 °C läbiviidava koksimise tulemusena moodustuvad:

koksiahjugaas, mis sisaldab vesinikku, metaani, süsihappegaasi ja süsihappegaasi, ammoniaagi, lämmastiku ja muude gaaside segusid;
kivisöetõrv, mis sisaldab mitusada korda isikupärasemaid orgaanilisi aineid, sealhulgas benseeni ja selle homolooge, fenooli ja aromaatseid alkohole, naftaleeni ja mitmesuguseid heterotsüklilisi ühendeid;
suprasiin ehk ammoniaagivesi, mis sisaldab, nagu nimigi viitab, lahustunud ammoniaaki, aga ka fenooli, vesiniksulfiidi ja muid aineid;
koks on koksimise tahke jääk, peaaegu puhas süsinik.

Kasutatakse koksi raua ja terase tootmisel, ammoniaak - lämmastiku ja kombineeritud väetiste tootmisel ning orgaaniliste koksitoodete tähtsust on vaevalt võimalik üle hinnata.

Seega ei ole nendega seotud nafta ja maagaasid, kivisüsi mitte ainult kõige väärtuslikumad süsivesinike allikad, vaid ka osa ainulaadsest asendamatute loodusvarade laost, mille hoolikas ja mõistlik kasutamine on inimühiskonna järkjärgulise arengu vajalik tingimus.

1. Loetlege peamised looduslikud süsivesinike allikad. Milliseid orgaanilisi aineid igaüks neist sisaldab? Mis on nende kompositsioonidel ühist?

2. Kirjeldage õli füüsikalisi omadusi. Miks ei ole sellel pidevat keemistemperatuuri?

3. Tehes kokkuvõtteid meediakajastustest, kirjeldada naftaleketest põhjustatud keskkonnakatastroofe ja viise nende tagajärgede ületamiseks.

4. Mis on parandamine? Millel see protsess põhineb? Nimetage õli rektifitseerimise tulemusena saadud fraktsioonid. Mille poolest nad üksteisest erinevad?

5. Mis on krakkimine? Esitage võrrandid kolmele reaktsioonile, mis vastavad naftasaaduste krakkimisele.

6. Milliseid krakkimise liike teate? Mis on neil protsessidel ühist? Mille poolest nad üksteisest erinevad? Mis on põhimõtteline erinevus erinevat tüüpi krakkimistoodete vahel?

7. Miks on seotud naftagaasil see nimi? Millised on selle peamised komponendid ja nende kasutusalad?

8. Mille poolest maagaas erineb sellega seotud naftagaasist? Mis on nende kompositsioonidel ühist? Esitage põlemisreaktsiooni võrrandid kõigi teile teadaolevate seotud naftagaasi komponentide jaoks.

9. Esitage reaktsioonivõrrandid, mille abil saab maagaasist benseeni saada. Täpsustage nende reaktsioonide tingimused.

10. Mis on koksimine? Millised on selle tooted ja nende koostis? Esitage teile tuntud koksisöe saadustele iseloomulikud reaktsioonivõrrandid.

11. Selgitage, miks nafta, kivisöe ja nendega seotud naftagaasi põletamine pole kaugeltki kõige ratsionaalsem viis nende kasutamiseks.

Sihtmärk. Summeerida teadmisi orgaaniliste ühendite looduslikest allikatest ja nende töötlemisest; näidata naftakeemia ja koksikeemia arengu õnnestumisi ja väljavaateid, nende rolli riigi tehnika arengus; süvendada majandusgeograafia kursusest teadmisi gaasitööstusest, gaasi töötlemise kaasaegsetest suundadest, toorainest ja energiaprobleemidest; arendada iseseisvust õpikute, teatme- ja populaarteadusliku kirjandusega töötamisel.

PLAAN

Looduslikud süsivesinike allikad. Maagaas. Seotud naftagaasid.
Nafta ja naftasaadused, nende kasutamine.
Termiline ja katalüütiline krakkimine.
Koksi tootmine ja vedelkütuse saamise probleem.
OJSC Rosneft - KNOS arengu ajaloost.
Tehase tootmisvõimsus. Valmistatud tooted.
Suhtlemine keemialaboriga.
Keskkonnakaitse tehases.
Taimeplaanid tulevikuks.

Looduslikud süsivesinike allikad.
Maagaas. Seotud naftagaasid

Enne Suurt Isamaasõda tööstusreservid maagaas olid tuntud Karpaatide piirkonnas, Kaukaasias, Volga piirkonnas ja Põhjas (Komi ASSR). Maagaasivarude uurimist seostati ainult naftauuringutega. Tööstuslikud maagaasivarud moodustasid 1940. aastal 15 miljardit m3. Seejärel avastati gaasimaardlad Põhja-Kaukaasias, Taga-Kaukaasias, Ukrainas, Volga piirkonnas, Kesk-Aasias, Lääne-Siberis ja Kaug-Idas. Peal
1. jaanuaril 1976 moodustasid tõestatud maagaasivarud 25,8 triljonit m3, millest NSV Liidu Euroopa osas - 4,2 triljonit m3 (16,3%), idas - 21,6 triljonit m3 (83,7%), sh.
18,2 triljonit m3 (70,5%) - Siberis ja Kaug-Idas, 3,4 triljonit m3 (13,2%) - Kesk-Aasias ja Kasahstanis. 1. jaanuari 1980 seisuga moodustasid potentsiaalsed maagaasivarud 80–85 triljonit m3, uuritud varud 34,3 triljonit m3. Veelgi enam, varud suurenesid peamiselt tänu maardlate leidmisele riigi idaosas – tõestatud varud olid seal umbes
30,1 triljonit m 3, mis moodustas 87,8% üleliidulisest kogumahust.
Tänapäeval on Venemaal 35% maailma maagaasivarudest, mis moodustavad enam kui 48 triljonit m3. Maagaasi peamised levikualad Venemaal ja SRÜ riikides (väljad):

Lääne-Siberi nafta- ja gaasiprovints:
Urengoiski, Jamburgskoje, Zapolarnoje, Medvežje, Nadõmskoje, Tazovskoje – Jamalo-Neenetsi autonoomne ringkond;
Pokhromskoje, Igrimskoje – Berezovski gaasi kandev piirkond;
Meldzhinskoe, Luginetskoe, Ust-Silginskoe - Vasjugani gaasi kandev piirkond.
Volga-Uurali nafta- ja gaasiprovints:
kõige olulisem on Vuktylskoje Timan-Petšora nafta- ja gaasipiirkonnas.
Kesk-Aasia ja Kasahstan:
Kesk-Aasia märkimisväärseim on Gazlinskoje Fergana orus;
Kyzylkum, Bayram-Ali, Darvazin, Achak, Shatlyk.
Põhja-Kaukaasia ja Taga-Kaukaasia:
Karadag, Duvanny – Aserbaidžaan;
Dagestani tuled – Dagestan;
Severo-Stavropolskoje, Pelachiadinskoje - Stavropoli territoorium;
Leningradskoje, Maikopskoje, Staro-Minskoje, Berezanskoje – Krasnodari piirkond.

Maagaasi leiukohad on tuntud ka Ukrainas, Sahhalinis ja Kaug-Idas.
Lääne-Siber paistab silma maagaasivarude poolest (Urengoiski, Jamburgskoje, Zapolarnoje, Medvežje). Tööstusvarud ulatuvad siin 14 triljonini m3. Jamali gaasikondensaadiväljad (Bovanenkovskoje, Kruzenshternskoje, Kharasaveyskoje jt) muutuvad nüüd eriti oluliseks. Nende alusel viiakse ellu Yamal - Europe projekt.
Maagaasi tootmine on väga kontsentreeritud ja keskendunud piirkondadele, kus on kõige suuremad ja tulusamad maardlad. Ainult viis põldu – Urengoiski, Jamburgskoje, Zapolarnoje, Medvežje ja Orenburgskoje – sisaldavad 1/2 Venemaa tööstusvarudest. Medvezhye varud on hinnanguliselt 1,5 triljonit m3 ja Urengoyskoe - 5 triljonit m3.
Järgmiseks tunnuseks on maagaasitootmiskohtade dünaamiline paiknemine, mis on seletatav tuvastatud ressursside piiride kiire laienemisega, aga ka nende arendusse kaasamise suhteliselt lihtsuse ja odavusega. Lühikese aja jooksul kolisid peamised maagaasi tootmise keskused Volga piirkonnast Ukrainasse ja Põhja-Kaukaasiasse. Edasisi territoriaalseid nihkeid põhjustab maardlate areng Lääne-Siberis, Kesk-Aasias, Uuralites ja Põhjas.

Pärast NSV Liidu lagunemist koges Venemaal maagaasi tootmise langus. Langust täheldati peamiselt Põhja majanduspiirkonnas (8 miljardit m 3 1990. aastal ja 4 miljardit m 3 1994. aastal), Uuralites (43 miljardit m 3 ja 35 miljardit m 3 ), Lääne-Siberi majanduspiirkonnas (576 Ja
555 miljardit m3) ja Põhja-Kaukaasias (6 ja 4 miljardit m3). Maagaasi tootmine jäi samale tasemele Volga (6 miljardit m3) ja Kaug-Ida majanduspiirkondades.
1994. aasta lõpus oli tootmistasemes tõusutrend.
Endise NSV Liidu vabariikidest toodab enim gaasi Venemaa Föderatsioon, teisel kohal on Türkmenistan (üle 1/10), järgnevad Usbekistan ja Ukraina.
Maagaasi ammutamine Maailma ookeani šelfil on eriti oluline. 1987. aastal toodeti avamereväljadelt 12,2 miljardit m 3 ehk umbes 2% riigis toodetud gaasist. Seotud gaasitoodang oli samal aastal 41,9 miljardit m3. Paljude piirkondade jaoks on üheks gaasilise kütuse varuks kivisöe ja põlevkivi gaasistamine. Söe maa-alune gaasistamine toimub Donbassis (Lisitšansk), Kuzbassis (Kiselevsk) ja Moskva piirkonnas (Tula).
Maagaas on olnud ja jääb Venemaa väliskaubanduses oluliseks eksporditooteks.
Peamised maagaasi töötlemise keskused asuvad Uuralites (Orenburg, Shkapovo, Almetjevsk), Lääne-Siberis (Nižnevartovsk, Surgut), Volga piirkonnas (Saratov), ​​Põhja-Kaukaasias (Groznõi) ja muudes gaasi- kandvad provintsid. Võib märkida, et gaasitöötlemistehased suunduvad tooraineallikate – väljade ja suurte gaasitorustike – poole.
Maagaasi kõige olulisem kasutusala on kütusena. Viimasel ajal on olnud tendents maagaasi osakaalu suurenemisele riigi kütusebilansis.

Kõige väärtuslikumad kõrge metaanisisaldusega maagaasid on Stavropol (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoy (95,16%).
Maagaasi varud meie planeedil on väga suured (umbes 1015 m3). Venemaal on teada üle 200 maardla, need asuvad Lääne-Siberis, Volga-Uurali vesikonnas ja Põhja-Kaukaasias. Venemaa on maagaasivarude poolest maailmas esikohal.
Maagaas on kõige väärtuslikum kütuseliik. Gaasi põletamisel eraldub palju soojust, mistõttu on see energiasäästlik ja odav kütus katlamajades, kõrgahjudes, lahtise koldega ahjudes ja klaasisulatusahjudes. Maagaasi kasutamine tootmises võimaldab oluliselt tõsta tööviljakust.
Maagaas on keemiatööstuse tooraineallikas: atsetüleeni, etüleeni, vesiniku, tahma, erinevate plastide, äädikhappe, värvainete, ravimite ja muude toodete tootmine.

Seotud naftagaas on gaas, mis eksisteerib koos naftaga, see on õlis lahustunud ja paikneb selle kohal, moodustades rõhu all “gaasikorgi”. Kaevust väljumisel rõhk langeb ja sellega seotud gaas eraldatakse õlist. Seda gaasi varasematel aegadel ei kasutatud, vaid see lihtsalt põletati. Praegu püütakse seda kinni ja kasutatakse kütusena ja väärtusliku keemilise toorainena. Seotud gaaside kasutamise võimalused on maagaasist veelgi laiemad, sest... nende koostis on rikkalikum. Seotud gaasid sisaldavad vähem metaani kui maagaas, kuid need sisaldavad oluliselt rohkem metaani homolooge. Seotud gaasi ratsionaalsemaks kasutamiseks jagatakse see kitsama koostisega segudeks. Pärast eraldamist saadakse gaasbensiin, propaan ja butaan ning kuiv gaas. Ekstraheeritakse ka üksikuid süsivesinikke – etaani, propaani, butaani jt. Nende dehüdrogeenimisel saadakse küllastumata süsivesinikud - etüleen, propüleen, butüleen jne.

Nafta ja naftasaadused, nende kasutamine

Õli on terava lõhnaga õline vedelik. Seda leidub paljudes kohtades üle maakera, imbudes erineva sügavusega poorsetesse kivimitesse.
Enamiku teadlaste arvates on nafta kunagi maakera asustanud taimede ja loomade geokeemiliselt muutunud jäänused. Seda õli orgaanilise päritolu teooriat toetab asjaolu, et õli sisaldab mõningaid lämmastikku sisaldavaid aineid – taimekudedes esinevate ainete lagunemissaadusi. On ka teooriaid õli anorgaanilise päritolu kohta: selle moodustumine maakera paksuses oleva vee mõjul kuumadele metallikarbiididele (metallide ühendid süsinikuga), millele järgneb tekkivate süsivesinike muutumine õli mõjul. kõrge temperatuur, kõrge rõhk, kokkupuude metallide, õhu, vesinikuga jne.
Maakoores asuvatest naftat sisaldavatest moodustistest kaevandades, mõnikord mitme kilomeetri sügavusel, tuleb õli pinnale kas sellel asuvate gaaside rõhu all või pumbatakse see välja pumpade abil.

Naftatööstus on tänapäeval suur rahvamajanduskompleks, mis elab ja areneb oma seaduste järgi. Mida tähendab nafta täna riigi rahvamajandusele? Nafta on naftakeemia tooraine sünteetilise kautšuki, alkoholide, polüetüleeni, polüpropüleeni, laia valiku erinevate plastide ja nendest valmistatud valmistoodete, kunstkangaste tootmisel; mootorikütuste (bensiin, petrooleum, diislikütus ja lennukikütused), õlide ja määrdeainete, samuti katla- ja ahjukütuse (masut), ehitusmaterjalide (bituumen, tõrv, asfalt) tootmise allikas; tooraine mitmete valgupreparaatide tootmiseks, mida kasutatakse loomasööda lisandina nende kasvu stimuleerimiseks.
Nafta on meie rahvuslik rikkus, riigi jõu allikas, majanduse alus. Venemaa naftakompleksi kuulub 148 tuhat naftapuurkaevu, 48,3 tuhat km peamisi naftajuhtmeid, 28 naftatöötlemistehast, mille koguvõimsus on üle 300 miljoni tonni naftat aastas, ning suur hulk muid tootmisrajatisi.
Naftatööstuse ja selle teenindussektori ettevõtetes töötab ligikaudu 900 tuhat töötajat, sealhulgas ligikaudu 20 tuhat inimest teaduse ja teadusteenuste valdkonnas.
Kütusetööstuse struktuuris on viimastel aastakümnetel toimunud põhjapanevad muutused, mis on seotud söetööstuse osakaalu vähenemisega ning nafta- ja gaasitootmise ning töötleva tööstuse kasvuga. Kui 1940. aastal moodustasid need 20,5%, siis 1984. aastal - 75,3% mineraalse kütuse kogutoodangust. Nüüd tõusevad esiplaanile maagaas ja kivisüsi. Nafta tarbimine energia tarbeks väheneb, vastupidi, selle kasutamine keemilise toorainena laieneb. Praegu moodustavad kütuse- ja energiabilansi struktuuris nafta ja gaas 74%, samal ajal kui nafta osakaal väheneb ning gaasi osakaal kasvab ning moodustab ligikaudu 41%. Söe osakaal on 20%, ülejäänud 6% tuleb elektrist.
Vennad Dubininid alustasid esmakordselt nafta rafineerimist Kaukaasias. Õli esmane töötlemine hõlmab selle destilleerimist. Destilleerimine toimub nafta rafineerimistehastes pärast naftagaaside eraldamist.

Õlist eraldatakse mitmesuguseid suure praktilise tähtsusega tooteid. Esiteks eemaldatakse sellest lahustunud gaasilised süsivesinikud (peamiselt metaan). Pärast lenduvate süsivesinike destilleerimist õli kuumutatakse. Süsivesinikud, mille molekulis on vähe süsinikuaatomeid ja mille keemistemperatuur on suhteliselt madal, lähevad esimesena auruolekusse ja destilleeritakse välja. Segu temperatuuri tõustes destilleeritakse kõrgema keemistemperatuuriga süsivesinikke. Nii saab koguda üksikuid õlisegusid (fraktsioone). Kõige sagedamini annab see destilleerimine neli lenduvat fraktsiooni, mis seejärel eraldatakse.
Peamised õlifraktsioonid on järgmised.
Bensiini fraktsioon, kogutud 40–200 °C, sisaldab süsivesinikke C5H12–C11H24. Eraldatud fraktsiooni edasisel destilleerimisel saame bensiin (t kip = 40–70 °C), bensiin
(t kip = 70–120 °C) – lennundus, auto jne.
Tööstusbensiini fraktsioon, kogutud vahemikus 150–250 °C, sisaldab süsivesinikke C8H18–C14H30. Tööstusbensiini kasutatakse traktorite kütusena. Suures koguses naftat töödeldakse bensiiniks.
Petrooleumi fraktsioon hõlmab süsivesinikke C12H26 kuni C18H38 keemistemperatuuriga 180 kuni 300 °C. Petrooleumi kasutatakse pärast puhastamist traktorite, reaktiivlennukite ja rakettide kütusena.
Gaasiõli fraktsioon (t kip > 275 °C), nimetatakse teisiti diislikütus.
Jäägid pärast õli destilleerimist – kütteõli– sisaldab süsivesinikke, mille molekulis on palju süsinikuaatomeid (kuni mitukümmend). Kütteõli jaotatakse fraktsioonideks ka alandatud rõhu all destilleerimise teel, et vältida lagunemist. Selle tulemusena saame päikeseõlid(diislikütus), määrdeõlid(autotööstus, lennundus, tööstus jne), vaseliin(tehnilist vaseliini kasutatakse metalltoodete määrimiseks, et kaitsta neid korrosiooni eest; puhastatud vaseliini kasutatakse kosmeetika ja meditsiini alusena). Seda saadakse teatud tüüpi õlidest parafiin(tikkude, küünalde jms tootmiseks). Pärast lenduvate komponentide destilleerimist kütteõlist jääb alles tõrva. Seda kasutatakse laialdaselt teedeehituses. Lisaks määrdeõlideks töötlemisele kasutatakse kütteõli ka vedelkütusena katlamajades. Nafta rafineerimisel saadavast bensiinist ei piisa kõigi vajaduste katmiseks. Parimal juhul saab kuni 20% bensiinist naftast, ülejäänud on kõrge keemistemperatuuriga tooted. Sellega seoses seisis keemia silmis ülesandega leida viise, kuidas suurtes kogustes bensiini toota. Mugav viis leiti A. M. Butlerovi loodud orgaaniliste ühendite struktuuri teooria abil. Kõrge keemistemperatuuriga õlidestillatsiooni saadused ei sobi kasutamiseks mootorikütusena. Nende kõrge keemistemperatuur on tingitud asjaolust, et selliste süsivesinike molekulid on liiga pikad ahelad. Kuni 18 süsinikuaatomit sisaldavate suurte molekulide lagundamisel saadakse madala keemistemperatuuriga saadused, näiteks bensiin. Seda teed järgis vene insener V.G.Šuhhov, kes töötas 1891. aastal välja meetodi keeruliste süsivesinike lõhustamiseks, mida hiljem nimetati krakkimiseks (mis tähendab lõhustamist).

Krakkimise põhimõtteliseks edasiminekuks oli katalüütilise krakkimise protsessi juurutamine. Selle protsessi viis esmakordselt läbi 1918. aastal N.D. Zelinsky. Katalüütiline krakkimine võimaldas toota suures mahus lennukibensiini. Katalüütilise krakkimise seadmetes lõhustatakse temperatuuril 450 °C katalüsaatorite mõjul pikad süsinikuahelad.

Termiline ja katalüütiline krakkimine

Peamine naftafraktsioonide töötlemise meetod on erinevat tüüpi krakkimine. Esimest korda (1871–1878) viis naftakrakkimise labori- ja pooltööstuslikus mastaabis läbi Peterburi Tehnoloogiainstituudi töötaja A.A.Letny. Esimese patendi krakkimistehasele esitas Shukhov 1891. aastal. Krakkimine on tööstuses laialt levinud alates 1920. aastatest.
Krakkimine on süsivesinike ja muude õlikomponentide termiline lagunemine. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on krakkimiskiirus ja seda suurem on gaaside ja aromaatsete süsivesinike saagis.
Naftafraktsioonide krakkimisel tekib lisaks vedelatele saadustele ka esmane tooraine - küllastumata süsivesinikke (olefiine) sisaldavad gaasid.
Eristatakse järgmisi peamisi pragunemise tüüpe:
vedelfaas (20–60 atm, 430–550 °C), toodab küllastumata ja küllastunud bensiini, bensiini saagis on umbes 50%, gaasid 10%;
aurufaas(tavaline või alandatud rõhk, 600 °C), toodab küllastumata aromaatset bensiini, saagis on väiksem kui vedelfaasi krakkimisel, tekib suur hulk gaase;
pürolüüs õli (tavaline või alandatud rõhk, 650–700 °C), annab aromaatsete süsivesinike segu (pürobenseen), saagis on umbes 15%, üle poole toorainest muundub gaasideks;
hävitav hüdrogeenimine (vesiniku rõhk 200–250 atm, 300–400 °C katalüsaatorite juuresolekul - raud, nikkel, volfram jne), annab ülima bensiini saagisega kuni 90%;
katalüütiline krakkimine (300–500 °C katalüsaatorite juuresolekul - AlCl 3, aluminosilikaadid, MoS 3, Cr 2 O 3 jne), toodab gaasilisi tooteid ja kõrgekvaliteedilist bensiini, milles on ülekaalus isostruktuuriga aromaatsed ja küllastunud süsivesinikud.
Tehnikas on nn katalüütiline reformimine– madala kvaliteediga bensiini muundamine kõrge oktaanarvuga kõrgekvaliteedilisteks bensiinideks või aromaatseteks süsivesinikeks.
Peamised reaktsioonid krakkimisel on süsivesinike ahelate lõhenemine, isomerisatsioon ja tsüklistumine. Vabadel süsivesinike radikaalidel on nendes protsessides suur roll.

Koksi tootmine
ja vedelkütuse saamise probleem

Reservid kivisüsiületavad oluliselt naftavarusid. Seetõttu on kivisüsi keemiatööstuse jaoks kõige olulisem tooraine.
Praegu kasutatakse tööstuses söe töötlemiseks mitmeid viise: kuivdestilleerimine (koksimine, poolkoksistamine), hüdrogeenimine, mittetäielik põlemine ja kaltsiumkarbiidi tootmine.

Kivisöe kuivdestilleerimist kasutatakse metallurgias koksi või olmegaasi tootmiseks. Koksisüsi toodab koksi, kivisöetõrva, tõrvavett ja koksigaase.
Kivisöetõrv sisaldab palju erinevaid aromaatseid ja muid orgaanilisi ühendeid. Normaalrõhul destilleerimisel jagatakse see mitmeks fraktsiooniks. Kivisöetõrvast saadakse aromaatseid süsivesinikke, fenoole jne.
Koksimisgaasid sisaldavad valdavalt metaani, etüleeni, vesinikku ja süsinikmonooksiidi (II). Need on osaliselt põletatud ja osaliselt taaskasutatud.
Söe hüdrogeenimine toimub 400–600 °C juures vesiniku rõhul kuni 250 atm katalüsaatori – raudoksiidide juuresolekul. Nii saadakse vedel süsivesinike segu, mida tavaliselt hüdrogeenitakse nikli või muude katalüsaatoritega. Madala kvaliteediga pruunsütt saab hüdrogeenida.

Kaltsiumkarbiidi CaC 2 saadakse kivisöest (koks, antratsiit) ja lubjast. Seejärel muudetakse see atsetüleeniks, mida kasutatakse kõigi riikide keemiatööstuses üha suuremas mahus.

OJSC Rosneft - KNOS arengu ajaloost

Tehase arendamise ajalugu on tihedalt seotud Kubani nafta- ja gaasitööstusega.
Naftatootmise algus meie riigis ulatub kaugesse minevikku. Veel 10. sajandil. Aserbaidžaan kauples naftaga erinevate riikidega. Kubanis algas tööstusliku õli arendamine 1864. aastal Maikopi piirkonnas. Kubani piirkonna juhi kindral Karmalini palvel tegi D. I. Mendelejev 1880. aastal Kubani naftapotentsiaali kohta järelduse: "Siin on oodata palju naftat, siin see asub mööda pikka sirget paralleeli. harjani ja kulgeb jalamil, umbes Kudakost Ilskaja suunas.
Esimese viie aasta plaanide jooksul tehti ulatuslikke uuringutöid ja alustati tööstusliku õlitootmisega. Seotud naftagaasi kasutati osaliselt majapidamiskütusena tööliste asulates ja suurem osa sellest väärtuslikust tootest põletati. Loodusvarade raiskamise lõpetamiseks otsustas NSV Liidu naftatööstuse ministeerium 1952. aastal rajada Afipskoje külla gaasi-bensiinitehase.
1963. aastal allkirjastati Afipsky gaasi- ja bensiinitehase esimese etapi kasutuselevõtu akt.
1964. aasta alguses hakati Krasnodari territooriumilt pärit gaasikondensaatide töötlemisel tootma A-66 bensiini ja diislikütust. Tooraineks oli gaas Kanevski, Berezanski, Leningradski, Maikopski ja teistest suurtest väljadest. Tootmist täiustades õppisid tehase töötajad lennukibensiini B-70 ja mootoribensiini A-72 tootmist.
1970. aasta augustis võeti kasutusele kaks uut tehnoloogilist seadet gaasikondensaadi töötlemiseks aromaatsete ühendite (benseen, tolueen, ksüleen) saamiseks: sekundaarse destilleerimise seade ja katalüütilise reformimise seade. Samal ajal rajati reovee bioloogilise puhastusega puhastid ning tehase kauba- ja toorainebaas.
1975. aastal pandi tööle ksüleeni tootmistehas ja 1978. aastal imporditud tolueeni demetüleerimise tehas. Tehast on saanud naftatööstuse ministeeriumi üks juhtivaid tehaseid aromaatsete süsivesinike tootmisel keemiatööstusele.
Ettevõtte juhtimisstruktuuri ja tootmisüksuste korralduse parandamiseks loodi 1980. aasta jaanuaris tootmisühing Krasnodarnefteorgsintez. Ühendusse kuulus kolm tehast: Krasnodari tehas (töötab alates augustist 1922), Tuapse naftatöötlemistehas (töötab alates 1929. aastast) ja Afipsky naftatöötlemistehas (töötab alates 1963. aasta detsembrist).
Detsembris 1993 ettevõte reorganiseeriti ja 1994. aasta mais nimetati Krasnodarnefteorgsintez OJSC ümber Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC-ks.

Artikkel valmis Met S LLC toel. Kui teil on vaja malmvannist, kraanikausist või muust metallist rämpsu lahti saada, siis oleks parim lahendus võtta ühendust ettevõttega Met S. Aadressil "www.Metalloloms.Ru" asuval veebisaidil saate monitori ekraanilt lahkumata tellida konkurentsivõimelise hinnaga vanametalli demonteerimist ja äravedu. Met S ettevõttes töötavad ainult kõrgelt kvalifitseeritud ja suure töökogemusega spetsialistid.

Järgneb lõpp

Tunni eesmärgid:

Hariduslik:

  • Arendada õpilaste kognitiivset tegevust.
  • Tutvustada õpilasi looduslike süsivesinike allikatega: nafta, maagaas, kivisüsi, nende koostis ja töötlemisviisid.
  • Uurida nende ressursside peamisi maardlaid maailmas ja Venemaal.
  • Näidake nende tähtsust rahvamajanduses.
  • Kaaluge keskkonnakaitse küsimusi.

Hariduslik:

  • Teema uurimise vastu huvi kasvatamine, kõnekultuuri sisendamine keemiatundides.

Hariduslik:

  • Arendada tähelepanu, vaatluse, kuulamise ja järelduste tegemise oskust.

Pedagoogilised meetodid ja tehnikad:

  • Pertseptuaalne lähenemine.
  • Gnostiline lähenemine.
  • Küberneetiline lähenemine.

Varustus: Interaktiivne tahvel, multimeedia, MarSTU elektroonilised õpikud, Internet, kogud “Nafta ja selle töötlemise peamised tooted”, “Süsi ja selle töötlemise olulisemad tooted”.

Tundide ajal

I. Organisatsioonimoment.

Tutvustan selle tunni eesmärki ja eesmärke.

II. Põhiosa.

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

Õli - "must kuld" (Tutvustan õpilastele nafta päritolu, peamisi varusid, tootmist, nafta koostist, füüsikalisi omadusi, naftasaadusi).

Rektifitseerimisprotsessi käigus jagatakse õli järgmisteks fraktsioonideks:

Näitan kogust fraktsioonide näidiseid (demonstratsioon koos selgitusega).

  • Destillatsioonigaasid– madalmolekulaarsete süsivesinike, peamiselt propaani ja butaani segu, mille keemistemperatuur on kuni 40 °C,
  • Bensiini fraktsioon (bensiin)– HC koostis C5H12 kuni C11H24 (keemistemperatuur 40-200°C, selle fraktsiooni peenemal eraldamisel saadakse gaasiõli(petrooleeter, 40-70°C) ja bensiin(70–120 °C),
  • Tööstusbensiini fraktsioon– HC koostis C8H18 kuni C14H30 (keemistemperatuur 150–250°C),
  • Petrooleumi fraktsioon– HC koostis C12H26 kuni C18H38 (keemistemperatuur 180–300°C),
  • Diislikütus– HC koostis vahemikus С 13 Н 28 kuni С 19 Н 36 (t keemistemperatuur 200–350 ° С)

Nafta rafineerimise jäägid – kütteõli– sisaldab süsivesinikke süsinikuaatomite arvuga 18 kuni 50. Kütteõlist alandatud rõhul destilleerimisel saadakse päikeseõli(C18H28 – C25H52), määrdeõlid(C 28 H 58 – C 38 H 78), vaseliin Ja parafiin– madala sulamistemperatuuriga tahkete süsivesinike segud. Kütteõli destilleerimisel tekkinud tahke jääk – tõrva ja selle töötlemise tooted - bituumen Ja asfalt kasutatakse teekatete valmistamiseks.

Õli puhastamise tulemusena saadud tooteid töödeldakse keemiliselt. Üks neist on pragunemine.

Krakkimine on naftasaaduste termiline lagunemine, mille tulemusena moodustuvad molekulis väiksema süsinikuaatomite arvuga süsivesinikud. (kasutan MarSTU elektroonilist õpikut, mis räägib krakkimise tüüpidest).

Õpilased võrdlevad termilist ja katalüütilist krakkimist. (Slaid nr 16)

Termiline pragunemine.

Süsivesinike molekulide lagunemine toimub kõrgemal temperatuuril (470-5500 C). Protsess kulgeb aeglaselt, moodustuvad hargnemata süsinikuaatomite ahelaga süsivesinikud. Termokrakkimise tulemusena saadud bensiin sisaldab koos küllastunud süsivesinikega palju küllastumata süsivesinikke. Seetõttu on sellel bensiinil suurem detonatsioonikindlus kui otsedestilleeritud bensiinil. Termokrakitud bensiin sisaldab palju küllastumata süsivesinikke, mis kergesti oksüdeeruvad ja polümeristuvad. Seetõttu on see bensiin ladustamise ajal vähem stabiilne. Põlemisel võivad mootori erinevad osad ummistuda.

Katalüütiline krakkimine.

Süsivesinike molekulide lõhenemine toimub katalüsaatorite juuresolekul ja madalamal temperatuuril (450-5000 C). Põhirõhk on bensiinil. Nad püüavad saada seda rohkem ja alati parema kvaliteediga. Katalüütiline krakkimine tekkis just naftatööliste pikaajalise ja järjekindla võitluse tulemusena bensiini kvaliteedi parandamise nimel. Võrreldes termilise krakkimisega kulgeb protsess palju kiiremini ning ei toimu mitte ainult süsivesinike molekulide lõhenemine, vaid ka nende isomerisatsioon, s.o. tekivad hargnenud süsinikuaatomite ahelaga süsivesinikud. Katalüütiliselt krakitud bensiin on detonatsioonile veelgi vastupidavam kui termiliselt krakitud bensiin.

Kivisüsi. (Tutvustan õpilastele kivisöe päritolu, peamisi varusid, tootmist, füüsikalisi omadusi, töödeldud tooteid).

Päritolu: (Kasutan MarSTU elektroonilist õpikut, kus räägitakse kivisöe päritolust).

Peamised reservid: (slaidi number 18) Kaardil näitan õpilastele tootmismahu poolest Venemaa suurimaid söemaardlaid - need on Tunguska, Kuznetski ja Petšora basseinid.

Tootmine:(Kasutan MarSTU elektroonilist õpikut, kus räägitakse söekaevandamisest).

  • Koksi gaas– mis sisaldab H 2, CH 4, CO, CO 2, NH 3, N 2 lisandeid ja muid gaase,
  • Kivisöetõrv– sisaldab mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseeni ja selle homolooge, fenooli ja aromaatseid alkohole, naftaleeni ja erinevaid heterotsüklilisi ühendeid,
  • Nadsmolnaja, või ammoniaagi vesi– sisaldab lahustunud ammoniaaki, samuti fenooli, vesiniksulfiidi ja muid aineid,
  • Koks– tahke koksijääk, peaaegu puhas süsinik.

Looduslikud ja naftagaasid. (Tutvustan õpilastele peamisi varusid, tootmist, koostist, töödeldud tooteid).

III. Üldistus.

Tunni kokkuvõtvas osas koostasin Turning Point programmi abil testi. Õpilased relvastasid end kaugjuhtimispultidega. Kui ekraanile ilmub küsimus, valivad nad vastavat nuppu vajutades õige vastuse.

1. Maagaasi põhikomponendid on:

  • etaan;
  • propaan;
  • metaan;
  • butaan.

2. Milline nafta destilleerimise fraktsioon sisaldab 4–9 süsinikuaatomit molekuli kohta?

  • tööstusbensiin;
  • gaasiõli;
  • Bensiin;
  • Petrooleum.

3. Mis on raskete naftasaaduste krakkimise eesmärk?

  • Metaani tootmine;
  • Suure detonatsioonikindlusega bensiinifraktsioonide saamine;
  • Sünteesgaasi tootmine;
  • Vesiniku tootmine.

4. Milline protsess ei ole seotud nafta rafineerimisega?

  • koksimine;
  • fraktsionaalne destilleerimine;
  • katalüütiline krakkimine;
  • Termiline pragunemine.

5. Milline järgmistest sündmustest on veeökosüsteemidele kõige ohtlikum?

  • Naftajuhtmete tiheduse rikkumine;
  • naftareostus tankeri õnnetuse tagajärjel;
  • Tehnoloogia rikkumine süvaõli tootmisel maismaal;
  • Söe vedu meritsi.

6. Metaanist, mis moodustab maagaasi, saame:

  • Sünteesgaas;
  • etüleen;
  • atsetüleen;
  • butadieen.

7. Millised omadused eristavad katalüütiliselt krakkivat bensiini otsedestilleeritud bensiinist?

  • alkeenide olemasolu;
  • alküünide olemasolu;
  • Hargnenud süsinikuaatomite ahelaga süsivesinike olemasolu;
  • Kõrge detonatsioonikindlus.

Testi tulemus on koheselt ekraanil nähtav.

Kodutöö:§ 10, nt 1–8

Kirjandus:

  1. L. Yu. Alikberova "Meelelahutuslik keemia". - M.: "AST-Press", 1999.
  2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov “Keemiaõpetajate käsiraamat, 10. klass.” – M.: “Blik ja K”, 2001.
  3. O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, S.Yu. Ponomarev, V.I. Terenin "Keemia 10. klass." - M.: "Drofa", 2003.

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

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

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

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

Õli– tumepruuni või peaaegu musta värvi õline tuleohtlik iseloomuliku lõhnaga vedelik. See on veest kergem (= 0,73–0,97 g/cm3) ja vees praktiliselt lahustumatu. Oma koostiselt on õli keeruline erineva molekulmassiga süsivesinike segu, mistõttu sellel ei ole kindlat keemistemperatuuri.

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



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

Esmane töötlemineõli koosneb selle destilleerimisest. Destilleerimine toimub nafta rafineerimistehastes pärast seotud gaaside eraldamist. Õli destilleerimisel saadakse kerged naftasaadused:

bensiin ( t keemistemperatuur = 40–200 °C) sisaldab süsivesinikke C5–C11,

tööstusbensiin ( t keemistemperatuur = 150–250 °C) sisaldab süsivesinikke C8–C14,

petrooleum ( t keemistemperatuur = 180–300 °C) sisaldab süsivesinikke C12–C18,

gaasiõli ( t kip > 275 °C),

ja ülejäänu on viskoosne must vedelik – kütteõli.

Kütteõli töödeldakse edasi. See destilleeritakse alandatud rõhul (lagunemise vältimiseks) ja eraldatakse määrdeõlid: spindel, masin, silinder jne. Vaseliin ja parafiin eraldatakse teatud tüüpi õlide kütteõlist. Ülejäänud kütteõli pärast destilleerimist – tõrva – pärast osalist oksüdatsiooni kasutatakse asfaldi tootmiseks. Õli destilleerimise peamiseks puuduseks on bensiini madal saagis (mitte rohkem kui 20%).

Nafta destilleerimise saadused on mitmesugused kasutusalad.

Bensiin Seda kasutatakse suurtes kogustes lennuki- ja autokütusena. Tavaliselt koosneb see süsivesinikest, mille molekulides on keskmiselt 5–9 süsinikuaatomit. Tööstusbensiin Seda kasutatakse kütusena traktorites, samuti lahustina värvi- ja lakitööstuses. Suures koguses seda töödeldakse bensiiniks. Petrooleum Seda kasutatakse traktorite, reaktiivlennukite ja rakettide kütusena, samuti kodumajapidamistes. päikeseõli - gaasiõli– kasutatakse mootorikütusena ja määrdeõlid– mehhanismide määrimiseks. Vaseliin kasutatakse meditsiinis. See koosneb vedelate ja tahkete süsivesinike segust. Parafiin kasutatakse kõrgemate karboksüülhapete tootmiseks, puidu immutamiseks tikkude ja pliiatsite valmistamisel, küünalde, kingakreemi jms valmistamiseks. See koosneb tahkete süsivesinike segust. Kütteõli Lisaks töötlemisele määrdeõlideks ja bensiiniks kasutatakse seda katla vedelkütusena.

Kell sekundaarsed töötlemismeetodidõli, muutub selle koostises sisalduvate süsivesinike struktuur. Nende meetodite hulgas on suur tähtsus naftasüsivesinike krakkimisel, mida tehakse bensiini saagise suurendamiseks (kuni 65–70%).

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

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

(radikaalne mehhanism),

Seda meetodit kasutatakse peamiselt mootoribensiini tootmiseks. Selle saagis naftast ulatub 70% -ni. Termilise pragunemise avastas vene insener V. G. Shukhov 1891. aastal.

Katalüütiline krakkimine viiakse läbi katalüsaatorite (tavaliselt alumiiniumsilikaatide) juuresolekul temperatuuril 450–500 °C ja atmosfäärirõhul. Selle meetodiga toodetakse kuni 80% saagisega lennukibensiini. Seda tüüpi krakkimine mõjutab peamiselt nafta petrooleumi ja gaasiõli fraktsioone. Katalüütilise krakkimise ajal toimuvad koos lõhustamisreaktsioonidega isomerisatsioonireaktsioonid. Viimase tulemusena moodustuvad molekulide hargnenud süsiniku karkassiga küllastunud süsivesinikud, mis parandavad bensiini kvaliteeti:

Katalüütilise krakkimise bensiin on kvaliteetsem. Selle hankimise protsess kulgeb palju kiiremini ja väiksema soojusenergia tarbimisega. Lisaks tekib katalüütilise krakkimise käigus suhteliselt palju hargnenud ahelaga süsivesinikke (isoühendeid), millel on orgaanilise sünteesi jaoks suur väärtus.

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

Pürolüüs– orgaaniliste ainete lagunemine ilma õhu juurdepääsuta kõrgetel temperatuuridel. Nafta pürolüüsil on peamisteks reaktsiooniproduktideks küllastumata gaasilised süsivesinikud (etüleen, atsetüleen) ja aromaatsed süsivesinikud - benseen, tolueen jne. Kuna õlipürolüüs on üks olulisemaid viise aromaatsete süsivesinike saamiseks, nimetatakse seda protsessi sageli õliks. aromatiseerimine.

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

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

Viimastel aastatel on naftasüsivesinikke laialdaselt kasutatud keemiliste toorainete allikana. Neist saadakse mitmel viisil plasti, sünteetiliste tekstiilkiudude, sünteetilist kummi, alkoholide, hapete, sünteetiliste pesuainete, lõhkeainete, pestitsiidide, sünteetiliste rasvade jms tootmiseks vajalikke aineid.

Kivisüsi Nii nagu maagaas ja nafta, on see energiaallikas ja väärtuslik keemiatooraine.

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

Skeem

Koksi kasutatakse metallurgiatehastes malmi tootmisel redutseerijana.

Kivisöetõrv on aromaatsete süsivesinike allikas. See allutatakse rektifikatsiooni destilleerimisele ja saadakse benseen, tolueen, ksüleen, naftaleen, aga ka fenoole, lämmastikku sisaldavaid ühendeid jne. Pigi on vaigu destilleerimisel järelejäänud paks must mass, mida kasutatakse elektroodide ja elektroodide valmistamiseks. katusepapp.

Tõrvaveest saadakse ammoniaaki, ammooniumsulfaati, fenooli jne.

Koksiahjude kütmiseks kasutatakse koksiahju gaasi (1 m 3 põletamisel eraldub umbes 18 000 kJ), kuid peamiselt töödeldakse seda keemiliselt. Seega eraldatakse sellest vesinik ammoniaagi sünteesiks, mida kasutatakse seejärel lämmastikväetiste, aga ka metaani, benseeni, tolueeni, ammooniumsulfaadi ja etüleeni tootmiseks.