familie psychologie 

Natuurlijke bronnen van aromatische koolwaterstoffen. Productie van aromatische koolwaterstoffen. natuurlijke bronnen. Samenstelling van mineralen

NATUURLIJKE BRONNEN VAN KOOLWATERSTOFFEN

Koolwaterstoffen zijn allemaal zo verschillend -
Vloeibaar, vast en gasvormig.
Waarom zijn er zo veel van in de natuur?
Het is onverzadigbare koolstof.

Inderdaad, dit element is als geen ander "onverzadigbaar": het streeft ernaar om ofwel rechte en vertakte ketens, ofwel ringen, ofwel roosters te vormen uit een veelvoud van zijn atomen. Vandaar de vele verbindingen van koolstof- en waterstofatomen.

Koolwaterstoffen zijn zowel aardgas - methaan als een ander huishoudelijk brandbaar gas, dat is gevuld met cilinders - propaan C 3 H 8. Koolwaterstoffen zijn olie, benzine en kerosine. En ook - een organisch oplosmiddel C 6 H 6, paraffine, waaruit nieuwjaarskaarsen worden gemaakt, vaseline van een apotheek en zelfs een plastic zak voor voedselverpakking ...

De belangrijkste natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen zijn mineralen - steenkool, olie, gas.

STEENKOOL

Meer bekend over de hele wereld 36 duizend steenkoolbekkens en afzettingen, die samen een 15% territoria van de wereld. Kolenvelden kunnen zich over duizenden kilometers uitstrekken. In totaal zijn de algemene geologische reserves van steenkool op de wereld: 5 biljoen 500 miljard ton, inclusief onderzochte deposito's - 1 triljoen 750 miljard ton.

Er zijn drie hoofdtypen fossiele kolen. Bij verbranding van bruinkool, antraciet, is de vlam onzichtbaar, is de verbranding rookloos en maakt steenkool een luide knal bij het branden.

Antracietis de oudste fossiele steenkool. Verschilt in de grote dichtheid en glans. Bevat tot 95% koolstof.

Steenkool- bevat tot 99% koolstof. Van alle fossiele kolen wordt het het meest gebruikt.

bruinkool- bevat tot 72% koolstof. Heeft een bruine kleur. Als de jongste fossiele steenkool, behoudt het vaak sporen van de structuur van de boom waaruit het is gevormd. Verschilt in hoge hygroscopiciteit en hoog asgehalte ( van 7% tot 38%), daarom wordt het alleen gebruikt als lokale brandstof en als grondstof voor chemische verwerking. Door hydrogenering worden met name waardevolle soorten vloeibare brandstoffen verkregen: benzine en kerosine.

Koolstof is het hoofdbestanddeel van steenkool 99% ), bruinkool ( tot 72%). De oorsprong van de naam koolstof, d.w.z. "kolen dragend". Evenzo bevat de Latijnse naam "carboneum" aan de basis de wortel carbo-kolen.

Net als olie bevat steenkool een grote hoeveelheid organisch materiaal. Naast organische stoffen omvat het ook anorganische stoffen, zoals water, ammoniak, waterstofsulfide en natuurlijk koolstof zelf - steenkool. Een van de belangrijkste manieren van steenkoolverwerking is cokesvorming - calcineren zonder toegang tot lucht. Als resultaat van cokesvorming, die wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 1000 0 C, wordt het volgende gevormd:

cokesoven gas- het bestaat uit waterstof, methaan, koolmonoxide en kooldioxide, onzuiverheden van ammoniak, stikstof en andere gassen.

Kool teer - bevat honderden verschillende organische stoffen, waaronder benzeen en zijn homologen, fenol en aromatische alcoholen, naftaleen en verschillende heterocyclische verbindingen.

Topteer- of ammoniakwater - bevattende, zoals de naam al aangeeft, opgeloste ammoniak, evenals fenol, waterstofsulfide en andere stoffen.

Cokes– vast cokesresidu, praktisch zuivere koolstof.

Cokes wordt gebruikt bij de productie van ijzer en staal, ammoniak wordt gebruikt bij de productie van stikstof en gecombineerde meststoffen, en het belang van organische cokesproducten kan niet worden overschat. Wat is de geografische verspreiding van dit mineraal?

Het grootste deel van de steenkoolvoorraden valt op het noordelijk halfrond - Azië, Noord-Amerika, Eurazië. Welke landen onderscheiden zich qua reserves en steenkoolproductie?

China, VS, India, Australië, Rusland.

Landen zijn de belangrijkste exporteurs van steenkool.

VS, Australië, Rusland, Zuid-Afrika.

belangrijkste importcentra.

Japan, Europa overzee.

Het is een zeer milieuvervuilende brandstof. Tijdens de steenkoolwinning treden explosies en branden van methaan op en ontstaan ​​er bepaalde milieuproblemen.

Milieuvervuiling - dit is elke ongewenste verandering in de toestand van deze omgeving als gevolg van menselijk handelen. Dit gebeurt ook in de mijnbouw. Stel je een situatie voor in een kolenmijngebied. Samen met steenkool stijgt een enorme hoeveelheid afvalgesteente naar de oppervlakte, dat, als onnodig, eenvoudig naar stortplaatsen wordt gestuurd. Geleidelijk gevormd afvalhopen- enorme, tientallen meters hoge, kegelvormige bergen van afvalgesteente, die de aanblik van het natuurlijke landschap verstoren. En zal alle steenkool die aan de oppervlakte komt, noodzakelijkerwijs naar de consument worden geëxporteerd? Natuurlijk niet. Het proces is immers niet hermetisch. Een enorme hoeveelheid steenkoolstof bezinkt op het aardoppervlak. Als gevolg hiervan verandert de samenstelling van de bodem en het grondwater, wat onvermijdelijk gevolgen zal hebben voor de flora en fauna van de regio.

Steenkool bevat radioactieve koolstof - C, maar nadat de brandstof is verbrand, komt de gevaarlijke stof, samen met rook, in de lucht, het water, de bodem en wordt gebakken tot slak of as, die wordt gebruikt om bouwmaterialen te produceren. Als gevolg hiervan "gloeien" muren en plafonds in woongebouwen en vormen ze een bedreiging voor de menselijke gezondheid.

OLIE

Olie is al sinds de oudheid bekend bij de mensheid. Aan de oevers van de Eufraat werd het gedolven

6-7 duizend jaar voor Christus uh . Het werd gebruikt om woningen te verlichten, mortieren te bereiden, als medicijnen en zalven, en om te balsemen. Olie in de oudheid was een formidabel wapen: vurige rivieren stroomden over de hoofden van degenen die de vestingmuren bestormden, brandende pijlen gedrenkt in olie vlogen naar de belegerde steden. Olie was een integraal onderdeel van de brandgevaarlijke agent die de geschiedenis inging onder de naam "Grieks vuur" In de middeleeuwen werd het vooral gebruikt voor straatverlichting.

Meer dan 600 olie- en gasbassins zijn onderzocht, 450 worden ontwikkeld , en het totale aantal olievelden bereikt 50 duizend.

Maak onderscheid tussen lichte en zware olie. Lichte olie wordt met pompen of de fonteinmethode uit de ondergrond gewonnen. Van dergelijke olie worden meestal benzine en kerosine gemaakt. Zware soorten olie worden soms zelfs gewonnen met de mijnmethode (in de Republiek Komi), en er worden bitumen, stookolie en verschillende oliën uit bereid.

Olie is de meest veelzijdige brandstof, calorierijk. De winning ervan is relatief eenvoudig en goedkoop, omdat het bij het winnen van olie niet nodig is om mensen ondergronds te laten zakken. Het transporteren van olie door pijpleidingen is geen groot probleem. Het grootste nadeel van dit type brandstof is de lage beschikbaarheid van hulpbronnen (ongeveer 50 jaar) ) . Algemene geologische reserves zijn gelijk aan 500 miljard ton, inclusief onderzochte 140 miljard ton .

IN 2007 Russische wetenschappers hebben de wereldgemeenschap bewezen dat de onderwaterruggen van Lomonosov en Mendelejev, die zich in de Noordelijke IJszee bevinden, een plankgebied van het vasteland zijn en daarom tot de Russische Federatie behoren. De scheikundeleraar zal vertellen over de samenstelling van olie, de eigenschappen ervan.

Olie is een "bundel van energie". Met slechts 1 ml ervan verwarm je een hele emmer water met één graad en om een ​​emmer samovar te koken heb je minder dan een half glas olie nodig. In termen van energieconcentratie per volume-eenheid staat olie op de eerste plaats onder natuurlijke stoffen. Zelfs radioactieve ertsen kunnen in dit opzicht niet concurreren, omdat het gehalte aan radioactieve stoffen erin zo klein is dat 1 mg kan worden geëxtraheerd. nucleaire brandstof moet worden verwerkt tonnen rotsen.

Olie is niet alleen de basis van het brandstof- en energiecomplex van elke staat.

Hier zijn de beroemde woorden van D.I. Mendelejev op hun plaats “Het verbranden van olie is hetzelfde als het verwarmen van een oven bankbiljetten". Elke druppel olie bevat meer dan 900 verschillende chemische verbindingen, meer dan de helft van de chemische elementen van het periodiek systeem. Dit is werkelijk een natuurwonder, de basis van de petrochemische industrie. Ongeveer 90% van alle geproduceerde olie wordt gebruikt als brandstof. Ondanks “ bezit 10%” , petrochemische synthese levert vele duizenden organische verbindingen die voldoen aan de dringende behoeften van de moderne samenleving. Geen wonder dat mensen olie respectvol "zwart goud", "het bloed van de aarde" noemen.

Olie is een olieachtige donkerbruine vloeistof met een roodachtige of groenachtige tint, soms zwart, rood, blauw of licht en zelfs transparant met een kenmerkende penetrante geur. Soms is olie wit of kleurloos, zoals water (bijvoorbeeld in het Surukhanskoye-veld in Azerbeidzjan, in sommige velden in Algerije).

De samenstelling van olie is niet hetzelfde. Maar ze bevatten allemaal meestal drie soorten koolwaterstoffen: alkanen (voornamelijk normale structuur), cycloalkanen en aromatische koolwaterstoffen. De verhouding van deze koolwaterstoffen in de olie van verschillende velden is anders: Mangyshlak-olie is bijvoorbeeld rijk aan alkanen en olie in de regio Bakoe is rijk aan cycloalkanen.

De belangrijkste oliereserves bevinden zich op het noordelijk halfrond. Totaal 75 landen van de wereld produceren olie, maar 90% van de productie valt op het aandeel van slechts 10 landen. Over ? wereldoliereserves bevinden zich in ontwikkelingslanden. (De leraar roept en toont op de kaart).

Belangrijkste producerende landen:

Saoedi-Arabië, VS, Rusland, Iran, Mexico.

Tegelijkertijd meer 4/5 olieverbruik daalt op het aandeel van economisch ontwikkelde landen, de belangrijkste importerende landen:

Japan, Europa overzee, VS.

Olie in zijn ruwe vorm wordt nergens gebruikt, maar geraffineerde producten worden gebruikt.

Olieraffinage

Een moderne fabriek bestaat uit een olieverwarmingsoven en een destillatiekolom waar de olie wordt gescheiden in: facties - individuele mengsels van koolwaterstoffen volgens hun kookpunt: benzine, nafta, kerosine. De oven heeft een lange buis die tot een spoel is opgerold. De oven wordt verwarmd door de verbrandingsproducten van stookolie of gas. Er wordt continu olie aan de spoel toegevoerd: daar wordt het in de vorm van een mengsel van vloeistof en damp tot 320 - 350 ° C verwarmd en komt het in de destillatiekolom. De destillatiekolom is een stalen cilindrisch apparaat met een hoogte van ongeveer 40 meter. Het heeft binnen enkele tientallen horizontale scheidingswanden met gaten - de zogenaamde platen. Oliedampen die de kolom binnenkomen, stijgen op en gaan door de gaten in de platen. Terwijl ze geleidelijk afkoelen terwijl ze naar boven gaan, worden ze gedeeltelijk vloeibaar. Minder vluchtige koolwaterstoffen worden al op de eerste platen vloeibaar gemaakt en vormen een gasoliefractie; vluchtigere koolwaterstoffen worden hierboven verzameld en vormen een kerosinefractie; nog hoger - naftafractie. De meest vluchtige koolwaterstoffen verlaten de kolom als dampen en vormen na condensatie benzine. Een deel van de benzine wordt teruggevoerd naar de kolom voor "irrigatie", wat bijdraagt ​​aan een betere werking. (Vermelding in een notitieboekje). Benzine - bevat koolwaterstoffen C5 - C11, met een kooktraject van 40 0 ​​​​C tot 200 0 C; nafta - bevat koolwaterstoffen C8 - C14 met een kookpunt van 120 0 C tot 240 0 C; kerosine - bevat koolwaterstoffen C12 - C18, kokend bij een temperatuur van 180 0 C tot 300 0 C; gasolie - bevat koolwaterstoffen C13 - C15, afgedestilleerd bij een temperatuur van 230 0 C tot 360 0 C; smeeroliën - C16 - C28, kook bij een temperatuur van 350 0 C en hoger.

Na destillatie van lichte producten uit olie blijft een stroperige zwarte vloeistof over - stookolie. Het is een waardevol mengsel van koolwaterstoffen. Smeeroliën worden door aanvullende destillatie uit stookolie gewonnen. Het niet-destillerende deel van stookolie wordt teer genoemd, dat wordt gebruikt in de bouw en bij het bestraten van wegen (demonstratie van een videofragment). De meest waardevolle fractie van directe destillatie van olie is benzine. De opbrengst van deze fractie is echter niet groter dan 17-20 gew.% ruwe olie. Het probleem doet zich voor: hoe tegemoet te komen aan de steeds groter wordende behoeften van de samenleving aan auto- en vliegtuigbrandstof? De oplossing werd eind 19e eeuw gevonden door een Russische ingenieur Vladimir Grigorievich Shukhov. IN 1891 jaar voerde hij voor het eerst een industriële kraken kerosinefractie van olie, waardoor de opbrengst aan benzine kon worden verhoogd tot 65-70% (berekend als ruwe olie). Alleen voor de ontwikkeling van het proces van thermisch kraken van aardolieproducten, schreef de dankbare mensheid de naam van deze unieke persoon in de geschiedenis van de beschaving met gouden letters.

De producten die worden verkregen als gevolg van olierectificatie worden onderworpen aan een chemische verwerking, die een aantal complexe processen omvat, waaronder het kraken van aardolieproducten (van het Engelse "Cracking" - splitsen). Er zijn verschillende soorten kraken: thermisch, katalytisch, hogedrukkraken, reductie. Thermisch kraken bestaat uit het splitsen van koolwaterstofmoleculen met een lange keten in kortere onder invloed van hoge temperatuur (470-550 0 C). Tijdens deze splitsing worden, samen met alkanen, alkenen gevormd:

Momenteel is katalytisch kraken het meest gebruikelijk. Het wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 450-500 0 C, maar met een hogere snelheid en stelt u in staat benzine van hogere kwaliteit te krijgen. Onder de omstandigheden van katalytisch kraken vinden, samen met splitsingsreacties, isomerisatiereacties plaats, dat wil zeggen de omzetting van koolwaterstoffen met een normale structuur in vertakte koolwaterstoffen.

Isomerisatie beïnvloedt de kwaliteit van benzine, aangezien de aanwezigheid van vertakte koolwaterstoffen het octaangetal aanzienlijk verhoogt. Kraken wordt aangeduid als de zogenaamde secundaire processen van olieraffinage. Een aantal andere katalytische processen, zoals reforming, worden ook als secundair geclassificeerd. hervormen- dit is de aromatisering van benzines door ze te verhitten in aanwezigheid van een katalysator, bijvoorbeeld platina. Onder deze omstandigheden worden alkanen en cycloalkanen omgezet in aromatische koolwaterstoffen, waardoor ook het octaangetal van benzine aanzienlijk toeneemt.

Ecologie en olieveld

Voor de petrochemische productie is vooral het probleem van het milieu relevant. Olieproductie gaat gepaard met energiekosten en milieuvervuiling. Een gevaarlijke bron van vervuiling van de oceanen is offshore olieproductie, en de oceanen worden ook vervuild tijdens het transport van olie. Ieder van ons heeft op tv de gevolgen van ongevallen met olietankers gezien. Zwarte, met olie bedekte kusten, zwarte branding, verstikkende dolfijnen, vogels waarvan de vleugels bedekt zijn met stroperige olie, mensen in beschermende pakken die olie verzamelen met schoppen en emmers. Ik zou graag de gegevens willen aanhalen van een ernstige milieuramp die in november 2007 in de Straat van Kerch heeft plaatsgevonden. 2000 ton olieproducten en ongeveer 7.000 ton zwavel kwamen in het water terecht. De Tuzla Spit, die is gelegen op de kruising van de Zwarte Zee en de Azov Zee, en de Chushka Spit hebben het meest te lijden gehad van de ramp. Na het ongeval zakte stookolie naar de bodem, waardoor een kleine hartvormige schelp stierf, het belangrijkste voedsel van de bewoners van de zee. Het herstel van het ecosysteem duurt 10 jaar. Meer dan 15 duizend vogels stierven. Een liter olie, die in het water is gevallen, verspreidt zich over het oppervlak op plekken van 100 m². De oliefilm, hoewel erg dun, vormt een onoverkomelijke barrière voor het pad van zuurstof van de atmosfeer naar de waterkolom. Als gevolg hiervan worden het zuurstofregime en de oceaan verstoord. "verstikken". Plankton, de ruggengraat van de oceaanvoedselketen, sterft af. Op dit moment is ongeveer 20% van het gebied van de Wereldoceaan bedekt met olievlekken en het gebied dat wordt getroffen door olievervuiling groeit. Naast het feit dat de Wereldoceaan is bedekt met een oliefilm, kunnen we deze ook op het land waarnemen. In de olievelden van West-Siberië wordt bijvoorbeeld meer olie per jaar gemorst dan een tanker kan bevatten - tot 20 miljoen ton. Ongeveer de helft van deze olie komt op de grond terecht als gevolg van ongevallen, de rest is "geplande" fonteinen en lekkages tijdens het opstarten van putten, proefboringen en pijpleidingreparaties. Het grootste gebied van met olie verontreinigd land valt volgens de Milieucommissie van de Yamalo-Nenets Autonome Okrug in het Purovsky-district.

AARD EN BIJBEHOREND AARDOLIEGAS

Aardgas bevat koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht, de belangrijkste componenten zijn: methaan. Het gehalte ervan in het gas van verschillende velden varieert van 80% tot 97%. Naast methaan - ethaan, propaan, butaan. Anorganisch: stikstof - 2%; CO2; H20; H2S, edelgassen. Bij de verbranding van aardgas komt veel warmte vrij.

In termen van zijn eigenschappen overtreft aardgas als brandstof zelfs olie, het is meer calorisch. Dit is de jongste tak van de brandstofindustrie. Gas is nog makkelijker te winnen en te transporteren. Het is de zuinigste van alle brandstoffen. Toegegeven, er zijn ook nadelen: het complexe intercontinentale transport van gas. Tankers - methaanmest, die gas in vloeibare toestand transporteert, zijn uiterst complexe en dure constructies.

Het wordt gebruikt als: effectieve brandstof, grondstof in de chemische industrie, bij de productie van acetyleen, ethyleen, waterstof, roet, kunststoffen, azijnzuur, kleurstoffen, medicijnen, enz. productie. Aardoliegas bevat minder methaan, maar meer propaan, butaan en andere hogere koolwaterstoffen. Waar wordt het gas geproduceerd?

Meer dan 70 landen van de wereld hebben commerciële gasreserves. Bovendien beschikken ontwikkelingslanden, net als in het geval van olie, over zeer grote reserves. Maar de gasproductie wordt voornamelijk uitgevoerd door ontwikkelde landen. Ze hebben mogelijkheden om het te gebruiken of een manier om gas te verkopen aan andere landen die zich met hen op hetzelfde continent bevinden. De internationale gashandel is minder actief dan de oliehandel. Ongeveer 15% van het geproduceerde gas in de wereld komt op de internationale markt. Bijna 2/3 van de wereldgasproductie wordt geleverd door Rusland en de VS. De leidende gasproductieregio, niet alleen in ons land, maar ook in de wereld, is ongetwijfeld de autonome regio Yamalo-Nenets, waar deze industrie zich al 30 jaar ontwikkelt. Onze stad Novy Urengoy wordt terecht erkend als de gashoofdstad. De grootste afzettingen zijn Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Het Urengoy-veld is opgenomen in het Guinness Book of Records. De reserves en productie van het depot zijn uniek. De onderzochte reserves bedragen meer dan 10 biljoen. m 3 , 6 biljoen. m3 In 2008 is JSC "Gazprom" van plan om 598 miljard m 3 "blauw goud" te produceren in het Urengoy-veld.

Gas en ecologie

De imperfectie van de technologie van olie- en gasproductie, hun transport veroorzaakt de constante verbranding van het gasvolume in de warmte-eenheden van compressorstations en in fakkels. Compressorstations zijn verantwoordelijk voor ongeveer 30% van deze emissies. Jaarlijks wordt ongeveer 450.000 ton aardgas en bijbehorend gas verbrand bij fakkelinstallaties, terwijl meer dan 60.000 ton verontreinigende stoffen in de atmosfeer terechtkomen.

Olie, gas, kolen zijn waardevolle grondstoffen voor de chemische industrie. Op korte termijn vinden ze een vervanger in het brandstof- en energiecomplex van ons land. Momenteel zoeken wetenschappers naar manieren om zonne- en windenergie, nucleaire brandstof, te gebruiken om olie volledig te vervangen. Waterstof is de meest veelbelovende brandstof van de toekomst. Het verminderen van het gebruik van olie in thermische energietechniek is niet alleen de weg naar een rationeler gebruik, maar ook naar het behoud van deze grondstof voor toekomstige generaties. Koolwaterstofgrondstoffen mogen alleen in de verwerkende industrie worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan producten te verkrijgen. Helaas verandert de situatie nog niet en wordt tot 94% van de geproduceerde olie als brandstof gebruikt. D. I. Mendelejev zei wijselijk: "Het verbranden van olie is hetzelfde als het verwarmen van de oven met bankbiljetten."

Verbindingen die alleen koolstof- en waterstofatomen bevatten.

Koolwaterstoffen zijn onderverdeeld in cyclische (carbocyclische verbindingen) en acyclische.

Cyclische (carbocyclische) verbindingen worden verbindingen genoemd die een of meer cycli bevatten die alleen uit koolstofatomen bestaan ​​(in tegenstelling tot heterocyclische verbindingen die heteroatomen bevatten - stikstof, zwavel, zuurstof, enz.). Carbocyclische verbindingen worden op hun beurt onderverdeeld in aromatische en niet-aromatische (alicyclische) verbindingen.

Acyclische koolwaterstoffen omvatten organische verbindingen waarvan het koolstofskelet van moleculen open ketens is.

Deze ketens kunnen worden gevormd door enkele bindingen (al-kanen), bevatten één dubbele binding (alkenen), twee of meer dubbele bindingen (dienen of polyenen), één drievoudige binding (alkynen).

Zoals u weet, maken koolstofketens deel uit van de meeste organische stoffen. De studie van koolwaterstoffen is dus van bijzonder belang, aangezien deze verbindingen de structurele basis vormen van andere klassen van organische verbindingen.

Bovendien zijn koolwaterstoffen, vooral alkanen, de belangrijkste natuurlijke bronnen van organische verbindingen en de basis van de belangrijkste industriële en laboratoriumsyntheses (Schema 1).

U weet al dat koolwaterstoffen de belangrijkste grondstof zijn voor de chemische industrie. Op hun beurt zijn koolwaterstoffen vrij wijdverbreid in de natuur en kunnen ze worden geïsoleerd uit verschillende natuurlijke bronnen: olie, geassocieerde aardolie en aardgas, steenkool. Laten we ze in meer detail bekijken.

Olie- een natuurlijk complex mengsel van koolwaterstoffen, voornamelijk lineaire en vertakte alkanen, met 5 tot 50 koolstofatomen in moleculen, met andere organische stoffen. De samenstelling hangt aanzienlijk af van de plaats van productie (afzetting), het kan, naast alkanen, cycloalkanen en aromatische koolwaterstoffen bevatten.

Gasvormige en vaste componenten van olie worden opgelost in de vloeibare componenten, wat de aggregatietoestand bepaalt. Olie is een olieachtige vloeistof met een donkere (van bruin tot zwart) kleur met een karakteristieke geur, onoplosbaar in water. De dichtheid is minder dan die van water, daarom verspreidt olie zich over het oppervlak, waardoor het oplossen van zuurstof en andere luchtgassen in water wordt voorkomen. Het is duidelijk dat olie, die in natuurlijke waterlichamen terechtkomt, de dood van micro-organismen en dieren veroorzaakt, wat leidt tot milieurampen en zelfs catastrofes. Er zijn bacteriën die de componenten van olie als voedsel kunnen gebruiken en deze kunnen omzetten in onschadelijke producten van hun vitale activiteit. Het is duidelijk dat het gebruik van culturen van deze bacteriën de meest milieuvriendelijke en veelbelovende manier is om olievervuiling tijdens het productie-, transport- en verwerkingsproces te bestrijden.

In de natuur vullen olie en bijbehorend petroleumgas, dat hieronder zal worden besproken, de holten van het binnenste van de aarde. Omdat olie een mengsel is van verschillende stoffen, heeft het geen constant kookpunt. Het is duidelijk dat elk van zijn componenten zijn individuele fysieke eigenschappen in het mengsel behoudt, wat het mogelijk maakt om de olie in zijn componenten te scheiden. Om dit te doen, wordt het gezuiverd van mechanische onzuiverheden, zwavelhoudende verbindingen en onderworpen aan de zogenaamde gefractioneerde destillatie of rectificatie.

Fractionele destillatie is een fysische methode voor het scheiden van een mengsel van componenten met verschillende kookpunten.

Destillatie wordt uitgevoerd in speciale installaties - destillatiekolommen, waarin de cycli van condensatie en verdamping van vloeibare stoffen in olie worden herhaald (Fig. 9).

Dampen die ontstaan ​​bij het koken van een mengsel van stoffen zijn verrijkt met een lichter kokende (d.w.z. met een lagere temperatuur) component. Deze dampen worden opgevangen, gecondenseerd (afgekoeld tot onder het kookpunt) en weer aan de kook gebracht. Hierbij ontstaan ​​dampen die nog meer verrijkt zijn met een laagkokende stof. Door herhaalde herhaling van deze cycli is het mogelijk om een ​​bijna volledige scheiding van de stoffen in het mengsel te bereiken.

De destillatiekolom ontvangt olie die in een buisoven is verwarmd tot een temperatuur van 320-350 °C. De destillatiekolom heeft horizontale schotten met gaten - de zogenaamde platen, waarop de oliefracties condenseren. Lichtkokende fracties hopen zich op op de hogere, hoogkokende fracties op de lagere.

Tijdens het rectificatieproces wordt olie verdeeld in de volgende fracties:

Rectificatiegassen - een mengsel van koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht, voornamelijk propaan en butaan, met een kookpunt tot 40 ° C;

Benzinefractie (benzine) - koolwaterstoffen met een samenstelling van C 5 H 12 tot C 11 H 24 (kookpunt 40-200 ° C); bij een fijnere scheiding van deze fractie wordt benzine (petroleumether, 40-70°C) en benzine (70-120°C) verkregen;

Naftafractie - koolwaterstoffen met een samenstelling van C8H18 tot C14H30 (kookpunt 150-250 ° C);

Kerosinefractie - koolwaterstoffen met een samenstelling van C12H26 tot C18H38 (kookpunt 180-300 ° C);

Dieselbrandstof - koolwaterstoffen met een samenstelling van C13H28 tot C19H36 (kookpunt 200-350 ° C).

Residu van oliedestillatie - stookolie- bevat koolwaterstoffen met een aantal koolstofatomen van 18 tot 50. Destillatie onder verminderde druk uit stookolie levert zonneolie (C18H28-C25H52), smeeroliën (C28H58-C38H78), vaseline en paraffine op - smeltbare mengsels van vaste koolwaterstoffen. Het vaste residu van de destillatie van stookolie - teer en zijn verwerkingsproducten - bitumen en asfalt worden gebruikt voor de vervaardiging van wegdek.

De producten die worden verkregen als resultaat van olierectificatie, worden chemisch verwerkt, waaronder een aantal complexe processen. Een daarvan is het kraken van aardolieproducten. U weet al dat stookolie onder verminderde druk in componenten wordt gescheiden. Dit komt door het feit dat bij atmosferische druk de componenten beginnen te ontleden voordat ze het kookpunt bereiken. Dit is wat ten grondslag ligt aan kraken.

kraken - thermische ontleding van aardolieproducten, waardoor koolwaterstoffen ontstaan ​​met een kleiner aantal koolstofatomen in het molecuul.

Er zijn verschillende soorten kraken: thermisch kraken, katalytisch kraken, hogedrukkraken, reductiekraken.

Thermisch kraken bestaat uit het splitsen van koolwaterstofmoleculen met een lange koolstofketen in kortere onder invloed van hoge temperatuur (470-550 ° C). Tijdens deze splitsing worden, samen met alkanen, alkenen gevormd.

In het algemeen kan deze reactie als volgt worden geschreven:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alkaan alkaan alkeen
lange ketting

De resulterende koolwaterstoffen kunnen opnieuw worden gekraakt om alkanen en alkenen te vormen met een nog kortere keten van koolstofatomen in het molecuul:

Tijdens conventioneel thermisch kraken worden veel gasvormige koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht gevormd, die kunnen worden gebruikt als grondstof voor de productie van alcoholen, carbonzuren en verbindingen met een hoog molecuulgewicht (bijvoorbeeld polyethyleen).

katalytisch kraken komt voor in aanwezigheid van katalysatoren, die worden gebruikt als natuurlijke aluminosilicaten van de samenstelling

De implementatie van kraken met katalysatoren leidt tot de vorming van koolwaterstoffen met een vertakte of gesloten keten van koolstofatomen in het molecuul. Het gehalte aan koolwaterstoffen van een dergelijke structuur in motorbrandstof verbetert de kwaliteit ervan aanzienlijk, vooral de klopvastheid - het octaangetal van benzine.

Het kraken van aardolieproducten gebeurt bij hoge temperaturen, waardoor vaak koolstofafzettingen (roet) worden gevormd, die het oppervlak van de katalysator vervuilen, waardoor de activiteit ervan sterk vermindert.

Het reinigen van het katalysatoroppervlak van koolstofafzettingen - de regeneratie ervan - is de belangrijkste voorwaarde voor de praktische implementatie van katalytisch kraken. De eenvoudigste en goedkoopste manier om een ​​katalysator te regenereren is het roosteren ervan, waarbij koolstofafzettingen worden geoxideerd door atmosferische zuurstof. Gasvormige oxidatieproducten (voornamelijk kooldioxide en zwaveldioxide) worden van het katalysatoroppervlak verwijderd.

Katalytisch kraken is een heterogeen proces waarbij vaste (katalysator) en gasvormige (koolwaterstofdamp) stoffen betrokken zijn. Het is duidelijk dat de regeneratie van de katalysator - de interactie van vaste afzettingen met atmosferische zuurstof - ook een heterogeen proces is.

heterogene reacties(gas - vaste stof) stromen sneller naarmate het oppervlak van de vaste stof toeneemt. Daarom wordt de katalysator vermalen en worden de regeneratie en het kraken van koolwaterstoffen uitgevoerd in een "wervelbed", dat u kent van de productie van zwavelzuur.

De kraakvoeding, zoals gasolie, komt de conische reactor binnen. Het onderste deel van de reactor heeft een kleinere diameter, dus de stroomsnelheid van de voedingsdamp is erg hoog. Het gas dat met hoge snelheid beweegt, vangt de katalysatordeeltjes op en voert ze naar het bovenste deel van de reactor, waar door de toename van de diameter het debiet afneemt. Onder invloed van de zwaartekracht vallen de katalysatordeeltjes in het onderste, smallere deel van de reactor, van waaruit ze weer omhoog worden getransporteerd. Elke korrel van de katalysator is dus constant in beweging en wordt van alle kanten gewassen door een gasvormig reagens.

Sommige katalysatorkorrels komen het buitenste, bredere deel van de reactor binnen en dalen, zonder de weerstand van de gasstroom te ontmoeten, naar het onderste deel, waar ze door de gasstroom worden opgepikt en naar de regenerator worden afgevoerd. Ook daar wordt in de "fluidized bed"-modus de katalysator verbrand en teruggevoerd naar de reactor.

Zo circuleert de katalysator tussen de reactor en de regenerator en worden de gasvormige producten van kraken en roosten daaruit verwijderd.

Het gebruik van kraakkatalysatoren maakt het mogelijk om de reactiesnelheid iets te verhogen, de temperatuur te verlagen en de kwaliteit van gekraakte producten te verbeteren.

De verkregen koolwaterstoffen van de benzinefractie hebben voornamelijk een lineaire structuur, wat leidt tot een lage klopvastheid van de verkregen benzine.

We zullen het concept van "klopvastheid" later bespreken, want nu merken we alleen op dat koolwaterstoffen met vertakte moleculen een veel grotere weerstand tegen detonatie hebben. Het is mogelijk om het gehalte aan isomere vertakte koolwaterstoffen in het tijdens het kraken gevormde mengsel te vergroten door isomerisatiekatalysatoren aan het systeem toe te voegen.

Olievelden bevatten in de regel grote ophopingen van het zogenaamde geassocieerde petroleumgas, dat zich boven de olie in de aardkorst verzamelt en er gedeeltelijk in oplost onder de druk van de bovenliggende rotsen. Net als olie is geassocieerd petroleumgas een waardevolle natuurlijke bron van koolwaterstoffen. Het bevat voornamelijk alkanen, die 1 tot 6 koolstofatomen in hun moleculen hebben. Het is duidelijk dat de samenstelling van geassocieerd petroleumgas veel armer is dan olie. Desondanks wordt het ook veel gebruikt als brandstof en als grondstof voor de chemische industrie. Tot een paar decennia geleden werd in de meeste olievelden geassocieerd petroleumgas verbrand als een nutteloze toevoeging aan olie. Op dit moment wordt bijvoorbeeld in Surgut, de rijkste oliepantry van Rusland, 's werelds goedkoopste elektriciteit opgewekt met bijbehorend petroleumgas als brandstof.

Zoals reeds opgemerkt, is geassocieerd petroleumgas rijker aan samenstelling aan verschillende koolwaterstoffen dan aardgas. Door ze in breuken te verdelen, krijgen ze:

Natuurlijke benzine - een zeer vluchtig mengsel dat voornamelijk bestaat uit lentaan en hexaan;

Propaan-butaanmengsel, bestaande, zoals de naam al aangeeft, uit propaan en butaan en verandert gemakkelijk in vloeibare toestand wanneer de druk toeneemt;

Droog gas - een mengsel dat voornamelijk methaan en ethaan bevat.

Natuurlijke benzine, een mengsel van vluchtige componenten met een laag molecuulgewicht, verdampt goed, zelfs bij lage temperaturen. Dit maakt het mogelijk om gasbenzine te gebruiken als brandstof voor verbrandingsmotoren in het hoge noorden en als toevoeging aan motorbrandstof, waardoor het starten van motoren in winterse omstandigheden gemakkelijker wordt.

Een propaan-butaanmengsel in de vorm van vloeibaar gemaakt gas wordt gebruikt als huishoudbrandstof (gasflessen die u in het land kent) en voor het vullen van aanstekers. De geleidelijke overgang van het wegvervoer naar vloeibaar gas is een van de belangrijkste manieren om de wereldwijde brandstofcrisis te boven te komen en milieuproblemen op te lossen.

Droog gas, qua samenstelling dicht bij aardgas, wordt ook veel gebruikt als brandstof.

Het gebruik van bijbehorend petroleumgas en zijn componenten als brandstof is echter verre van de meest veelbelovende manier om het te gebruiken.

Het is veel efficiënter om de componenten van bijbehorend petroleumgas te gebruiken als grondstof voor chemische productie. Waterstof, acetyleen, onverzadigde en aromatische koolwaterstoffen en hun derivaten worden verkregen uit alkanen, die deel uitmaken van geassocieerd petroleumgas.

Gasvormige koolwaterstoffen kunnen niet alleen olie in de aardkorst vergezellen, maar vormen ook onafhankelijke ophopingen - aardgasafzettingen.

Natuurlijk gas - een mengsel van gasvormige verzadigde koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht. Het hoofdbestanddeel van aardgas is methaan, waarvan het aandeel, afhankelijk van het veld, varieert van 75 tot 99 vol.%. Naast methaan bevat aardgas ethaan, propaan, butaan en isobutaan, evenals stikstof en koolstofdioxide.

Net als bijbehorend petroleumgas wordt aardgas zowel als brandstof als als grondstof gebruikt voor de productie van verschillende organische en anorganische stoffen. U weet al dat waterstof, acetyleen en methylalcohol, formaldehyde en mierenzuur en vele andere organische stoffen worden gewonnen uit methaan, het hoofdbestanddeel van aardgas. Als brandstof wordt aardgas gebruikt in elektriciteitscentrales, in ketelinstallaties voor de waterverwarming van woongebouwen en industriële gebouwen, in hoogovens en productie van open haarden. Als je een lucifer aansteekt en gas aansteekt in het keukengasfornuis van een stadshuis, "start" je een kettingreactie van oxidatie van alkanen, die deel uitmaken van aardgas. , Naast olie, natuurlijke en aanverwante petroleumgassen, is steenkool een natuurlijke bron van koolwaterstoffen. 0n vormt krachtige lagen in de ingewanden van de aarde, de onderzochte reserves zijn aanzienlijk groter dan de oliereserves. Net als olie bevat steenkool een grote hoeveelheid verschillende organische stoffen. Naast organisch omvat het ook anorganische stoffen, zoals water, ammoniak, waterstofsulfide en natuurlijk koolstof zelf - steenkool. Een van de belangrijkste manieren van steenkoolverwerking is cokesvorming - calcineren zonder toegang tot lucht. Als gevolg van verkooksing, die wordt uitgevoerd bij een temperatuur van ongeveer 1000 ° C, worden de volgende gevormd:

Cokesovengas, waaronder waterstof, methaan, koolmonoxide en kooldioxide, onzuiverheden van ammoniak, stikstof en andere gassen;
koolteer die honderden verschillende organische stoffen bevat, waaronder benzeen en zijn homologen, fenol en aromatische alcoholen, naftaleen en verschillende heterocyclische verbindingen;
supra-tar, of ammoniakwater, dat, zoals de naam al aangeeft, opgeloste ammoniak bevat, evenals fenol, waterstofsulfide en andere stoffen;
cokes - vast residu van cokes, bijna pure koolstof.

coke gebruikt bij de productie van ijzer en staal, ammoniak - bij de productie van stikstof en gecombineerde meststoffen, en het belang van organische cokesproducten kan nauwelijks worden overschat.

Dus, geassocieerde aardolie en aardgas, steenkool zijn niet alleen de meest waardevolle bronnen van koolwaterstoffen, maar maken ook deel uit van de unieke voorraad onvervangbare natuurlijke hulpbronnen, waarvan het zorgvuldige en redelijke gebruik een noodzakelijke voorwaarde is voor de geleidelijke ontwikkeling van de menselijke samenleving.

1. Noem de belangrijkste natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen. Welke organische stoffen zitten er in elk van hen? Wat hebben zij met elkaar gemeen?

2. Beschrijf de fysische eigenschappen van olie. Waarom heeft het geen constant kookpunt?

3. Beschrijf na een samenvatting van de mediaberichten de milieurampen die door de olieramp zijn veroorzaakt en hoe de gevolgen ervan kunnen worden verholpen.

4. Wat is rectificatie? Waar is dit proces op gebaseerd? Noem de fracties die zijn verkregen als gevolg van olierectificatie. Hoe verschillen ze van elkaar?

5. Wat is kraken? Geef de vergelijkingen van drie reacties die overeenkomen met het kraken van aardolieproducten.

6. Welke soorten kraken ken je? Wat hebben deze processen gemeen? Hoe verschillen ze van elkaar? Wat is het fundamentele verschil tussen verschillende soorten gebarsten producten?

7. Waarom wordt geassocieerd petroleumgas zo genoemd? Wat zijn de belangrijkste componenten en hun toepassingen?

8. Waarin verschilt aardgas van bijbehorend petroleumgas? Wat hebben zij met elkaar gemeen? Geef de vergelijkingen van verbrandingsreacties van alle bekende componenten van bijbehorend petroleumgas.

9. Geef de reactievergelijkingen waarmee benzeen uit aardgas kan worden gewonnen. Specificeer de voorwaarden voor deze reacties.

10. Wat is cokes? Wat zijn de producten en hun samenstelling? Geef de reactievergelijkingen die typerend zijn voor de u bekende producten van cokeskolen.

11. Leg uit waarom het verbranden van olie, kolen en bijbehorend petroleumgas verre van de meest rationele manier is om ze te gebruiken.

Doel. Algemene kennis over natuurlijke bronnen van organische verbindingen en hun verwerking; de successen en vooruitzichten tonen voor de ontwikkeling van petrochemie en cokeschemie, hun rol in de technische vooruitgang van het land; verdieping van kennis uit de loop van de economische geografie over de gasindustrie, moderne richtingen van gasverwerking, grondstoffen en energieproblemen; onafhankelijkheid ontwikkelen in het werken met een leerboek, naslagwerk en populair-wetenschappelijke literatuur.

PLAN

Natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen. Natuurlijk gas. Bijbehorende petroleumgassen.
Olie en olieproducten, hun toepassing.
Thermisch en katalytisch kraken.
Cokesproductie en het probleem van het verkrijgen van vloeibare brandstof.
Uit de geschiedenis van de ontwikkeling van OJSC Rosneft-KNOS.
De productiecapaciteit van de fabriek. Gefabriceerde producten.
Communicatie met het chemisch laboratorium.
Milieubescherming in de fabriek.
Plantenplannen voor de toekomst.

Natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen.
Natuurlijk gas. Bijbehorende petroleumgassen

Vóór de Grote Vaderlandse Oorlog, industriële aandelen natuurlijk gas waren bekend in de Karpaten, in de Kaukasus, in de Wolga en in het noorden (Komi ASSR). De studie van aardgasreserves werd alleen in verband gebracht met olie-exploratie. De industriële aardgasreserves bedroegen in 1940 15 miljard m 3 . Toen werden gasvelden ontdekt in de Noord-Kaukasus, Transkaukasië, Oekraïne, de Wolga-regio, Centraal-Azië, West-Siberië en het Verre Oosten. Op de
Op 1 januari 1976 bedroegen de onderzochte aardgasreserves 25,8 biljoen m 3, waarvan 4,2 biljoen m 3 (16,3%) in het Europese deel van de USSR, 21,6 biljoen m 3 (83,7 %), inclusief
18,2 biljoen m 3 (70,5%) - in Siberië en het Verre Oosten, 3,4 biljoen m 3 (13,2%) - in Centraal-Azië en Kazachstan. Op 1 januari 1980 bedroegen de potentiële aardgasreserves 80-85 biljoen m 3 , onderzocht - 34,3 biljoen m 3 . Bovendien stegen de reserves vooral door de ontdekking van deposito's in het oostelijk deel van het land - verkende reserves waren er op een niveau van ongeveer
30,1 biljoen m 3, dat was 87,8% van de hele Unie.
Vandaag heeft Rusland 35% van 's werelds aardgasreserves, dat is meer dan 48 biljoen m 3 . De belangrijkste gebieden van voorkomen van aardgas in Rusland en de GOS-landen (velden):

West-Siberische olie- en gasprovincie:
Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye, Nadymskoye, Tazovskoye – autonome regio Yamalo-Nenets;
Pokhromskoye, Igrimskoye - Berezovskaya gashoudende regio;
Meldzhinskoye, Luginetskoye, Ust-Silginskoye - Gashoudende regio Vasyugan.
Volga-Oeral olie- en gasprovincie:
de belangrijkste is Vuktylskoye, in de olie- en gasregio Timan-Pechora.
Centraal-Azië en Kazachstan:
de belangrijkste in Centraal-Azië is Gazli, in de Ferghana-vallei;
Kyzylkum, Bairam-Ali, Darvaza, Achak, Shatlyk.
Noord-Kaukasus en Transkaukasië:
Karadag, Duvanny - Azerbeidzjan;
Dagestan Lichten - Dagestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelagiadinskoye - Stavropol-gebied;
Leningradskoye, Maykopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Krasnodar-gebied.

Ook zijn aardgasvoorraden bekend in Oekraïne, Sakhalin en het Verre Oosten.
Op het gebied van aardgasreserves valt West-Siberië op (Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye). De industriële reserves bereiken hier 14 biljoen m 3 . De gascondensaatvelden van Yamal (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye, enz.) worden nu bijzonder belangrijk. Op basis daarvan wordt het Yamal-Europe-project uitgevoerd.
De productie van aardgas is sterk geconcentreerd en gericht op gebieden met de grootste en meest winstgevende voorraden. Slechts vijf afzettingen - Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye en Orenburgskoye - bevatten de helft van alle industriële reserves van Rusland. De reserves van Medvezhye worden geschat op 1,5 biljoen m 3 en die van Urengoy op 5 biljoen m 3 .
Het volgende kenmerk is de dynamische locatie van aardgasproductielocaties, die wordt verklaard door de snelle uitbreiding van de grenzen van de geïdentificeerde hulpbronnen, evenals het relatieve gemak en de lage prijs van hun betrokkenheid bij ontwikkeling. In korte tijd verhuisden de belangrijkste centra voor de winning van aardgas van de Wolga naar Oekraïne, de Noord-Kaukasus. Verdere territoriale verschuivingen werden veroorzaakt door de ontwikkeling van afzettingen in West-Siberië, Centraal-Azië, de Oeral en het noorden.

Na de ineenstorting van de USSR in Rusland was er een daling van het volume van de aardgasproductie. De daling deed zich vooral voor in de noordelijke economische regio (8 miljard m 3 in 1990 en 4 miljard m 3 in 1994), in de Oeral (43 miljard m 3 en 35 miljard m En
555 miljard m 3) en in de Noord-Kaukasus (6 en 4 miljard m 3). De aardgasproductie bleef op hetzelfde niveau in de Wolga-regio (6 bcm) en in de economische regio's in het Verre Oosten.
Eind 1994 was er sprake van een opwaartse trend in het productieniveau.
Van de republieken van de voormalige USSR levert de Russische Federatie het meeste gas, op de tweede plaats staat Turkmenistan (meer dan 1/10), gevolgd door Oezbekistan en Oekraïne.
Van bijzonder belang is de winning van aardgas op de plank van de Wereldoceaan. In 1987 produceerden offshore-velden 12,2 miljard m 3 , of ongeveer 2% van het gas dat in het land werd geproduceerd. De daarmee samenhangende gasproductie in hetzelfde jaar bedroeg 41,9 bcm. Voor veel gebieden is een van de reserves van gasvormige brandstof de vergassing van kolen en schalie. Ondergrondse vergassing van steenkool wordt uitgevoerd in de Donbass (Lysichansk), Kuzbass (Kiselevsk) en het Moskou-bekken (Tula).
Aardgas is en blijft een belangrijk exportproduct in de Russische buitenlandse handel.
De belangrijkste aardgasverwerkingscentra bevinden zich in de Oeral (Orenburg, Shkapovo, Almetyevsk), in West-Siberië (Nizhnevartovsk, Surgut), in de Wolga-regio (Saratov), ​​in de noordelijke Kaukasus (Grozny) en in andere gas- provincies dragen. Opgemerkt kan worden dat gasverwerkingsfabrieken de neiging hebben om bronnen van grondstoffen te gebruiken - deposito's en grote gaspijpleidingen.
Het belangrijkste gebruik van aardgas is als brandstof. De laatste tijd is er een trend naar een toename van het aandeel van aardgas in de brandstofbalans van het land.

Het meest gewaardeerde aardgas met een hoog methaangehalte is Stavropol (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoy (95,16%).
De aardgasreserves op onze planeet zijn erg groot (circa 1015 m 3). Er zijn meer dan 200 afzettingen bekend in Rusland, ze bevinden zich in West-Siberië, in het Wolga-Oeral-bekken, in de Noord-Kaukasus. Rusland bekleedt de eerste plaats ter wereld wat betreft aardgasreserves.
Aardgas is de meest waardevolle brandstof. Bij de verbranding van gas komt veel warmte vrij, waardoor het als energiezuinige en goedkope brandstof dient in ketelinstallaties, hoogovens, openhaardovens en glassmeltovens. Het gebruik van aardgas bij de productie maakt het mogelijk de arbeidsproductiviteit aanzienlijk te verhogen.
Aardgas is een grondstof voor de chemische industrie: de productie van acetyleen, ethyleen, waterstof, roet, diverse kunststoffen, azijnzuur, kleurstoffen, medicijnen en andere producten.

Bijbehorend petroleumgas- dit is een gas dat samen met olie bestaat, het is opgelost in olie en bevindt zich daarboven en vormt een "gaskap", onder druk. Bij de uitgang van de put daalt de druk en wordt het bijbehorende gas gescheiden van de olie. Dit gas werd vroeger niet gebruikt, maar gewoon verbrand. Het wordt momenteel gevangen en gebruikt als brandstof en waardevolle chemische grondstof. De mogelijkheden om geassocieerde gassen te gebruiken zijn nog ruimer dan die van aardgas. hun samenstelling is rijker. Geassocieerde gassen bevatten minder methaan dan aardgas, maar ze bevatten aanzienlijk meer methaanhomologen. Om geassocieerd gas rationeler te gebruiken, wordt het verdeeld in mengsels met een smallere samenstelling. Na scheiding worden gasbenzine, propaan en butaan, droog gas verkregen. Individuele koolwaterstoffen worden ook geëxtraheerd - ethaan, propaan, butaan en andere. Door ze te dehydrogeneren, worden onverzadigde koolwaterstoffen verkregen - ethyleen, propyleen, butyleen, enz.

Olie en olieproducten, hun toepassing

Olie is een olieachtige vloeistof met een penetrante geur. Het wordt op veel plaatsen op de wereld gevonden en doordringt poreuze rotsen op verschillende diepten.
Volgens de meeste wetenschappers zijn olie de geochemisch gewijzigde overblijfselen van planten en dieren die ooit de aarde bewoonden. Deze theorie van de organische oorsprong van olie wordt ondersteund door het feit dat olie enkele stikstofhoudende stoffen bevat - de vervalproducten van stoffen die aanwezig zijn in plantenweefsels. Er zijn ook theorieën over de anorganische oorsprong van olie: de vorming ervan als gevolg van de inwerking van water in de aardlagen op hete metaalcarbiden (verbindingen van metalen met koolstof), gevolgd door een verandering in de resulterende koolwaterstoffen onder invloed van hoge temperatuur, hoge druk, blootstelling aan metalen, lucht, waterstof, enz.
Wanneer olie wordt gewonnen uit oliehoudende lagen, die soms op een diepte van enkele kilometers in de aardkorst liggen, komt olie ofwel naar de oppervlakte onder de druk van gassen die zich daarop bevinden, ofwel wordt deze door pompen weggepompt.

De olie-industrie is tegenwoordig een groot nationaal economisch complex dat leeft en zich ontwikkelt volgens zijn eigen wetten. Wat betekent olie vandaag voor de nationale economie van het land? Olie is een grondstof voor petrochemie bij de productie van synthetisch rubber, alcoholen, polyethyleen, polypropyleen, een breed scala aan verschillende kunststoffen en eindproducten daarvan, kunstmatige stoffen; een bron voor de productie van motorbrandstoffen (benzine, kerosine, diesel en vliegtuigbrandstoffen), oliën en smeermiddelen, evenals ketel- en ovenbrandstof (stookolie), bouwmaterialen (bitumen, teer, asfalt); grondstof voor het verkrijgen van een aantal eiwitpreparaten die als additieven in veevoer worden gebruikt om de groei ervan te stimuleren.
Olie is onze nationale rijkdom, de bron van de macht van het land, het fundament van zijn economie. Het oliecomplex van Rusland omvat 148 duizend oliebronnen, 48,3 duizend km aan hoofdoliepijpleidingen, 28 olieraffinaderijen met een totale capaciteit van meer dan 300 miljoen ton olie per jaar, evenals een groot aantal andere productiefaciliteiten.
Ongeveer 900.000 werknemers zijn werkzaam bij de ondernemingen van de olie-industrie en haar dienstverlenende industrieën, waaronder ongeveer 20.000 mensen op het gebied van wetenschap en wetenschappelijke dienstverlening.
In de afgelopen decennia hebben zich fundamentele veranderingen voorgedaan in de structuur van de brandstofindustrie die samenhangen met een afname van het aandeel van de kolenindustrie en de groei van de olie- en gaswinnings- en verwerkingsindustrieën. Als ze in 1940 20,5% bedroegen, dan in 1984 - 75,3% van de totale productie van minerale brandstof. Nu komen aardgas en open steenkool op de voorgrond. Het verbruik van olie voor energiedoeleinden zal afnemen, integendeel, het gebruik als chemische grondstof zal toenemen. Momenteel zijn in de structuur van de brandstof- en energiebalans olie en gas goed voor 74%, terwijl het aandeel van olie daalt, terwijl het aandeel van gas groeit en ongeveer 41% bedraagt. Het aandeel kolen is 20%, de overige 6% is elektriciteit.
Olieraffinage werd voor het eerst gestart door de gebroeders Dubinin in de Kaukasus. Primaire olieraffinage bestaat uit de distillatie. Destillatie wordt uitgevoerd in raffinaderijen na de scheiding van petroleumgassen.

Uit olie worden verschillende producten van groot praktisch belang geïsoleerd. Hieruit worden eerst opgeloste gasvormige koolwaterstoffen (voornamelijk methaan) verwijderd. Na destillatie van vluchtige koolwaterstoffen wordt de olie verwarmd. Koolwaterstoffen met een klein aantal koolstofatomen in het molecuul, die een relatief laag kookpunt hebben, gaan als eerste in dampvorm en worden afgedestilleerd. Naarmate de temperatuur van het mengsel stijgt, worden koolwaterstoffen met een hoger kookpunt gedestilleerd. Op deze manier kunnen individuele mengsels (fracties) van olie worden opgevangen. Meestal worden met een dergelijke destillatie vier vluchtige fracties verkregen, die vervolgens worden onderworpen aan verdere scheiding.
De belangrijkste oliefracties zijn als volgt.
benzinefractie, opgevangen van 40 tot 200 ° C, bevat koolwaterstoffen van C 5 H 12 tot C 11 H 24. Na verdere destillatie van de geïsoleerde fractie, benzine (t kip = 40–70 °C), benzine
(t kip \u003d 70-120 ° С) - luchtvaart, auto's, enz.
naftafractie, verzameld in het bereik van 150 tot 250 ° C, bevat koolwaterstoffen van C 8 H 18 tot C 14 H 30. Nafta wordt gebruikt als brandstof voor tractoren. Grote hoeveelheden nafta worden verwerkt tot benzine.
kerosine fractie omvat koolwaterstoffen van C 12 H 26 tot C 18 H 38 met een kookpunt van 180 tot 300 °C. Kerosine wordt, na te zijn geraffineerd, gebruikt als brandstof voor tractoren, straalvliegtuigen en raketten.
Gasoliefractie (t baal > 275 °C), ook wel genoemd diesel brandstof.
Residu na distillatie van olie - brandstof- bevat koolwaterstoffen met een groot aantal koolstofatomen (tot vele tientallen) in het molecuul. De stookolie wordt ook gefractioneerd door middel van destillatie onder verminderde druk om ontleding te voorkomen. Als resultaat krijg zonne-oliën(diesel brandstof), smeeroliën(autotractor, luchtvaart, industrie, enz.), petrolatum(technische vaseline wordt gebruikt om metalen producten te smeren om ze te beschermen tegen corrosie, gezuiverde vaseline wordt gebruikt als basis voor cosmetica en in de geneeskunde). Van sommige soorten olie paraffine(voor de productie van lucifers, kaarsen, enz.). Na destillatie van vluchtige componenten uit stookolie blijft teer. Het wordt veel gebruikt in de wegenbouw. Naast verwerking tot smeeroliën wordt stookolie ook gebruikt als vloeibare brandstof in ketelinstallaties. Benzine verkregen tijdens de destillatie van olie is niet voldoende om aan alle behoeften te voldoen. In het beste geval kan tot 20% benzine worden verkregen uit olie, de rest zijn producten met een hoog kookpunt. In dit opzicht stond de chemie voor de taak manieren te vinden om benzine in grote hoeveelheden te verkrijgen. Een handige manier werd gevonden met behulp van de theorie van de structuur van organische verbindingen gemaakt door A.M. Butlerov. Hoogkokende oliedestillatieproducten zijn niet geschikt voor gebruik als motorbrandstof. Hun hoge kookpunt is te wijten aan het feit dat de moleculen van dergelijke koolwaterstoffen te lange ketens zijn. Als grote moleculen met maximaal 18 koolstofatomen worden afgebroken, worden laagkokende producten zoals benzine verkregen. Deze weg werd gevolgd door de Russische ingenieur V.G. Shukhov, die in 1891 een methode ontwikkelde voor het splitsen van complexe koolwaterstoffen, later kraken genoemd (wat splitsen betekent).

De fundamentele verbetering van het kraken was de introductie van het katalytische kraakproces in de praktijk. Dit proces werd voor het eerst uitgevoerd in 1918 door N.D. Zelinsky. Katalytisch kraken maakte het mogelijk om op grote schaal vliegtuigbenzine te verkrijgen. In katalytische kraakinstallaties bij een temperatuur van 450 °C worden onder inwerking van katalysatoren lange koolstofketens gesplitst.

Thermisch en katalytisch kraken

De belangrijkste manier om oliefracties te verwerken zijn verschillende soorten kraken. Voor de eerste keer (1871-1878) werd het kraken van olie op laboratorium- en semi-industriële schaal uitgevoerd door A.A. Letniy, een medewerker van het St. Petersburg Technological Institute. Het eerste patent voor een kraakinstallatie werd ingediend door Shukhov in 1891. Kraken is sinds de jaren twintig wijdverbreid in de industrie.
Kraken is de thermische ontleding van koolwaterstoffen en andere bestanddelen van olie. Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de kraaksnelheid en hoe groter de opbrengst aan gassen en aromaten.
Het kraken van oliefracties, naast vloeibare producten, levert een grondstof van het allergrootste belang op: gassen die onverzadigde koolwaterstoffen (olefinen) bevatten.
Er zijn de volgende hoofdtypen van kraken:
vloeibare fase (20-60 atm, 430-550 °C), geeft onverzadigde en verzadigde benzine, benzineopbrengst is ongeveer 50%, gassen 10%;
hoofdruimte(normale of verlaagde druk, 600 °C), geeft onverzadigde aromatische benzine, de opbrengst is lager dan bij kraken in de vloeistoffase, er wordt een grote hoeveelheid gassen gevormd;
pyrolyse olie (normale of verlaagde druk, 650-700 °C), geeft een mengsel van aromatische koolwaterstoffen (pyrobenzeen), een opbrengst van ongeveer 15%, meer dan de helft van de grondstof wordt omgezet in gassen;
destructieve hydrogenering (waterstofdruk 200-250 atm, 300-400 °C in aanwezigheid van katalysatoren - ijzer, nikkel, wolfraam, enz.), geeft marginale benzine met een opbrengst tot 90%;
katalytisch kraken (300-500 °С in aanwezigheid van katalysatoren - AlCl 3 , aluminosilicaten, MoS 3 , Cr 2 O 3 , enz.), geeft gasvormige producten en hoogwaardige benzine met een overwicht van aromatische en verzadigde koolwaterstoffen met isostructuur.
In de technologie, de zogenaamde katalytische reforming– omzetting van laagwaardige benzines in hoogwaardige benzines met hoog octaangehalte of aromatische koolwaterstoffen.
De belangrijkste reacties tijdens het kraken zijn de reacties van het splitsen van koolwaterstofketens, isomerisatie en cyclisatie. Vrije koolwaterstofradicalen spelen een grote rol in deze processen.

Cokesproductie
en het probleem van het verkrijgen van vloeibare brandstof

Aandelen steenkool in de natuur veel groter zijn dan de oliereserves. Steenkool is dan ook de belangrijkste grondstof voor de chemische industrie.
Momenteel gebruikt de industrie verschillende manieren van steenkoolverwerking: droge destillatie (cokesvorming, semi-cokesvorming), hydrogenering, onvolledige verbranding en productie van calciumcarbide.

Droge destillatie van steenkool wordt gebruikt om cokes in metallurgie of huishoudelijk gas te verkrijgen. Bij de cokesvorming worden kolen, cokes, koolteer, teerwater en cokesgassen verkregen.
Kool teer bevat een grote verscheidenheid aan aromatische en andere organische verbindingen. Het wordt door destillatie bij normale druk in verschillende fracties gescheiden. Aromatische koolwaterstoffen, fenolen, etc. worden gewonnen uit koolteer.
cokesgassen bevatten voornamelijk methaan, ethyleen, waterstof en koolmonoxide (II). Sommige worden verbrand, andere worden gerecycled.
Hydrogenering van steenkool wordt uitgevoerd bij 400-600 °C onder een waterstofdruk tot 250 atm in aanwezigheid van een katalysator, ijzeroxiden. Dit levert een vloeibaar mengsel van koolwaterstoffen op, die gewoonlijk worden onderworpen aan hydrogenering op nikkel of andere katalysatoren. Laagwaardige bruinkool kan worden gehydrogeneerd.

Calciumcarbide CaC 2 wordt gewonnen uit steenkool (cokes, antraciet) en kalk. Later wordt het omgezet in acetyleen, dat op steeds grotere schaal in de chemische industrie van alle landen wordt gebruikt.

Uit de geschiedenis van de ontwikkeling van OJSC Rosneft-KNOS

De geschiedenis van de ontwikkeling van de fabriek is nauw verbonden met de olie- en gasindustrie van de Kuban.
Het begin van de olieproductie in ons land is een ver verleden. Terug in de X eeuw. Azerbeidzjan verhandelde olie met verschillende landen. In de Kuban begon de ontwikkeling van industriële olie in 1864 in de regio Maykop. Op verzoek van het hoofd van de Kuban-regio gaf generaal Karmalin, D.I. Mendelejev in 1880 een advies over het oliegehalte van de Kuban: Ilskaya".
Tijdens de jaren van de eerste vijfjarenplannen werden grootschalige prospectiewerkzaamheden uitgevoerd en begon de commerciële olieproductie. Bijbehorend petroleumgas werd gedeeltelijk gebruikt als huishoudbrandstof in arbeidersnederzettingen, en het grootste deel van dit waardevolle product werd afgefakkeld. Om een ​​einde te maken aan de verspilling van natuurlijke hulpbronnen, besloot het USSR-ministerie van de olie-industrie in 1952 om een ​​gas- en benzinefabriek te bouwen in het dorp Afipsky.
In 1963 werd een akte getekend voor de ingebruikname van de eerste fase van de Afipsky-gas- en benzinefabriek.
Begin 1964 begon de verwerking van gascondensaten uit het Krasnodar-gebied met de productie van A-66-benzine en diesel. De grondstof was gas uit Kanevsky, Berezansky, Leningradsky, Maikopsky en andere grote velden. Door de productie te verbeteren, beheerste het personeel van de fabriek de productie van B-70-luchtvaartbenzine en A-72-benzine.
In augustus 1970 werden twee nieuwe technologische eenheden voor de verwerking van gascondensaat met de productie van aromaten (benzeen, tolueen, xyleen) in gebruik genomen: een secundaire destillatie-eenheid en een katalytische reformeringseenheid. Tegelijkertijd werden er zuiveringsinstallaties gebouwd met biologische afvalwaterzuivering en de basis voor grondstoffen en grondstoffen van de fabriek.
In 1975 werd een fabriek voor de productie van xylenen in gebruik genomen en in 1978 werd een import-made tolueendemethyleringsfabriek in gebruik genomen. De fabriek is uitgegroeid tot een van de leiders in de Minnefteprom voor de productie van aromatische koolwaterstoffen voor de chemische industrie.
Om de managementstructuur van de onderneming en de organisatie van de productie-eenheden te verbeteren, werd in januari 1980 de productievereniging Krasnodarnefteorgsintez opgericht. De vereniging omvatte drie fabrieken: de Krasnodar-site (in bedrijf sinds augustus 1922), de Tuapse-olieraffinaderij (in bedrijf sinds 1929) en de Afipsky-olieraffinaderij (in bedrijf sinds december 1963).
In december 1993 werd de onderneming gereorganiseerd en in mei 1994 werd Krasnodarnefteorgsintez OJSC omgedoopt tot Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC.

Het artikel is tot stand gekomen met de steun van Met S LLC. Als u van een gietijzeren badkuip, gootsteen of ander metalen afval af wilt, kunt u het beste contact opnemen met het bedrijf Met C. Op de website, te vinden op "www.Metalloloms.Ru", kunt u, zonder uw beeldscherm te verlaten, de demontage en verwijdering van schroot bestellen voor een zacht prijsje. Het bedrijf Met S heeft alleen hooggekwalificeerde specialisten met een lange werkervaring in dienst.

Eindigend te zijn

Lesdoelen:

Opleiding:

  • Om de cognitieve activiteit van studenten te ontwikkelen.
  • De studenten vertrouwd maken met natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen: olie, aardgas, steenkool, hun samenstelling en verwerkingsmethoden.
  • De belangrijkste afzettingen van deze hulpbronnen op wereldschaal en in Rusland bestuderen.
  • Toon hun belang in de nationale economie.
  • Denk aan milieubeschermingskwesties.

Leerzaam:

  • Interesse wekken in het bestuderen van het onderwerp, spraakcultuur bijbrengen in scheikundelessen.

Ontwikkelen:

  • Ontwikkel aandacht, observatie, het vermogen om te luisteren en conclusies te trekken.

Pedagogische methoden en technieken:

  • Perceptieve benadering.
  • Gnostische benadering.
  • cybernetische benadering.

Apparatuur: Interactief bord, multimedia, elektronische leerboeken MarSTU, internet, collecties "Olie en de belangrijkste producten van zijn verwerking", "Kolen en de belangrijkste producten van zijn verwerking".

Tijdens de lessen

I. Organisatorisch moment.

Ik introduceer het doel en de doelstellingen van deze les.

II. Grootste deel.

De belangrijkste natuurlijke bronnen van koolwaterstoffen zijn: olie, kolen, natuurlijke en aanverwante petroleumgassen.

Olie is "zwart goud" (Ik laat studenten kennismaken met de oorsprong van olie, de belangrijkste reserves, productie, samenstelling van olie, fysieke eigenschappen, geraffineerde producten).

Tijdens het rectificatieproces wordt olie verdeeld in de volgende fracties:

Ik demonstreer monsters van breuken uit de collectie (demonstratie gaat vergezeld van uitleg).

  • fractioneringsgassen- een mengsel van koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht, voornamelijk propaan en butaan, met een kookpunt tot 40°C,
  • Benzinefractie (benzine)- HC samenstelling C 5 H 12 tot C 11 H 24 (bp ​​​​t 40-200 ° C, met een fijnere scheiding van deze fractie, gasolie(petroleumether, 40 - 70°C) en benzine(70 - 120°С),
  • naftafractie- HC-samenstelling van C 8 H 18 tot C 14 H 30 (bp t 150 - 250 ° C),
  • kerosine fractie- HC-samenstelling van C 12 H 26 tot C 18 H 38 (bp t 180 - 300 ° C),
  • Diesel brandstof- HC samenstelling van C 13 H 28 tot C 19 H 36 (bp t 200 - 350 ° C)

Residu van olieraffinage - brandstof- bevat koolwaterstoffen met een aantal koolstofatomen van 18 tot 50. Destillatie onder verminderde druk uit stookolie wordt verkregen zonne-olie(S 18 H 28 - S 25 H 52), smeeroliën(S 28 H 58 - S 38 H 78), petrolatum En paraffine– smeltbare mengsels van vaste koolwaterstoffen. Het vaste residu van de destillatie van stookolie - teer en producten van zijn verwerking - bitumen En asfalt gebruikt voor de vervaardiging van wegdekken.

De producten die door olierectificatie worden verkregen, worden chemisch verwerkt. Een van hen is kraken.

Kraken is de thermische ontleding van aardolieproducten, wat leidt tot de vorming van koolwaterstoffen met een kleiner aantal koolstofatomen in het molecuul. (Ik gebruik het MarSTU elektronische leerboek, dat vertelt over de soorten kraken).

Studenten vergelijken thermisch en katalytisch kraken. (Dia nummer 16)

Thermisch kraken.

De splitsing van koolwaterstofmoleculen gebeurt bij een hogere temperatuur (470-5500 C). Het proces verloopt langzaam, er ontstaan ​​koolwaterstoffen met een onvertakte keten van koolstofatomen. In benzine die wordt verkregen als gevolg van thermisch kraken, zijn er, naast verzadigde koolwaterstoffen, veel onverzadigde koolwaterstoffen. Daarom heeft deze benzine een grotere klopvastheid dan gewone benzine. Thermische kraakbenzine bevat veel onverzadigde koolwaterstoffen, die gemakkelijk kunnen worden geoxideerd en gepolymeriseerd. Hierdoor is deze benzine minder stabiel tijdens opslag. Bij verbranding kunnen verschillende onderdelen van de motor verstopt raken.

katalytisch kraken.

De splitsing van koolwaterstofmoleculen gebeurt in aanwezigheid van katalysatoren en bij een lagere temperatuur (450-5000 C). De focus ligt op benzine. Ze proberen meer en noodzakelijkerwijs betere kwaliteit te krijgen. Katalytisch kraken ontstond juist als gevolg van de langdurige, koppige strijd van oliemannen om de kwaliteit van benzine te verbeteren. Vergeleken met thermisch kraken verloopt het proces veel sneller; in dit geval vindt niet alleen de splitsing van koolwaterstofmoleculen plaats, maar ook hun isomerisatie, d.w.z. koolwaterstoffen met een vertakte keten van koolstofatomen worden gevormd. Vergeleken met thermisch gekraakte benzine heeft katalytisch gekraakte benzine een nog grotere klopvastheid.

Steenkool. (Ik laat studenten kennismaken met de oorsprong van steenkool, de belangrijkste reserves, mijnbouw, fysieke eigenschappen, verwerkte producten).

Oorsprong: (Ik gebruik het elektronische leerboek MarGTU, waar ze praten over de oorsprong van steenkool).

belangrijkste voorraden: (dia nummer 18) Op de kaart laat ik studenten de grootste steenkoolvoorraden in Rusland zien in termen van productie - dit zijn de Tunguska-, Kuznetsk- en Pechora-bekkens.

Mijnbouw:(Ik gebruik het MarGTU elektronische leerboek, waar ze praten over kolenwinning).

  • cokesoven gas- waaronder H 2, CH 4, CO, CO 2, onzuiverheden NH 3, N 2 en andere gassen,
  • Kool teer- bevat honderden verschillende organische stoffen, waaronder benzeen en zijn homologen, fenol en aromatische alcoholen, naftaleen en verschillende heterocyclische verbindingen,
  • Nadsmolnaya, of ammoniak water- bevat opgeloste ammoniak, evenals fenol, waterstofsulfide en andere stoffen,
  • Cokes– vast cokesresidu, bijna zuivere koolstof.

Natuurlijke en aardoliegerelateerde gassen. (Ik laat studenten kennismaken met de belangrijkste reserves, productie, samenstelling, verwerkte producten).

III. Generalisatie.

In het generaliserende deel van de les, met behulp van het Turning Point-programma, heb ik een test gemaakt. De studenten waren gewapend met afstandsbedieningen. Wanneer een vraag op het scherm verschijnt, kiezen ze door op de bijbehorende knop te drukken het juiste antwoord.

1. De belangrijkste componenten van aardgas zijn:

  • ethaan;
  • Propaan;
  • methaan;
  • Butaan.

2. Welke oliedestillatiefractie bevat 4 tot 9 koolstofatomen in een molecuul?

  • nafta;
  • gasolie;
  • Benzine;
  • Kerosine.

3. Wat is de betekenis van kraken van zware olie?

  • Methaan krijgen;
  • Het verkrijgen van benzinefracties met een hoge detonatieweerstand;
  • Het verkrijgen van synthesegas;
  • Het verkrijgen van waterstof.

4. Welk proces is niet van toepassing op olieraffinage?

  • vercooksen;
  • Gefractioneerde destillatie;
  • katalytisch kraken;
  • Thermisch kraken.

5. Welke van de volgende gebeurtenissen is het gevaarlijkst voor aquatische ecosystemen?

  • Overtreding van de dichtheid van de oliepijpleiding;
  • Olielek als gevolg van een tankerongeval;
  • Overtreding van technologie tijdens diepe olieproductie op het land;
  • Vervoer van kolen over zee.

6. Haal uit methaanvormend aardgas:

  • synthese gas;
  • Ethyleen;
  • Acetyleen;
  • butadieen.

7. Welke kenmerken onderscheiden katalytisch gekraakte benzine van directe benzine?

  • De aanwezigheid van alkenen;
  • De aanwezigheid van alkynen;
  • De aanwezigheid van koolwaterstoffen met een vertakte keten van koolstofatomen;
  • Hoge detonatieweerstand.

Het testresultaat is direct zichtbaar op het scherm.

Huiswerk:§ 10, oefening 1 - 8

Literatuur:

  1. L.Yu.Alikberova "Entertaining chemistry" - M.: "AST-Press", 1999.
  2. OSGabrielyan, IGOstroumov "Bureauboek van een scheikundeleraar Grade 10" - M.: "Blik and K", 2001.
  3. OS Gabrielyan, FNMaskaev, S.Yu.Ponomarev, VITerenin "Chemistry Grade 10".

De belangrijkste bronnen van koolwaterstoffen zijn natuurlijke en aanverwante petroleumgassen, olie en steenkool.

door reserves natuurlijk gas de eerste plaats ter wereld is van ons land. Aardgas bevat koolwaterstoffen met een laag molecuulgewicht. Het heeft de volgende geschatte samenstelling (per volume): 80-98% methaan, 2-3% van de meest nabije homologen - ethaan, propaan, butaan en een kleine hoeveelheid onzuiverheden - waterstofsulfide H 2 S, stikstof N 2 , edelgassen , koolmonoxide (IV ) CO 2 en waterdamp H 2 O . De samenstelling van het gas is specifiek voor elk veld. Er is het volgende patroon: hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van koolwaterstof, hoe minder het in aardgas zit.

Aardgas wordt veel gebruikt als goedkope brandstof met hoge verbrandingswaarde (bij verbranding van 1m 3 komt tot 54.400 kJ vrij). Het is een van de beste soorten brandstof voor huishoudelijke en industriële behoeften. Daarnaast is aardgas een waardevolle grondstof voor de chemische industrie: de productie van acetyleen, ethyleen, waterstof, roet, diverse kunststoffen, azijnzuur, kleurstoffen, medicijnen en andere producten.

Bijbehorende petroleumgassen bevinden zich samen met olie in afzettingen: ze zijn erin opgelost en bevinden zich boven de olie en vormen een gaskap. Bij het extraheren van olie naar de oppervlakte worden gassen daarvan afgescheiden door een scherpe drukval. Voorheen werden geassocieerde gassen niet gebruikt en werden ze afgefakkeld tijdens de olieproductie. Momenteel worden ze opgevangen en gebruikt als brandstof en waardevolle chemische grondstoffen. Bijbehorende gassen bevatten minder methaan dan aardgas, maar meer ethaan, propaan, butaan en hogere koolwaterstoffen. Bovendien bevatten ze in principe dezelfde onzuiverheden als in aardgas: H 2 S, N 2, edelgassen, H 2 O-damp, CO 2 . Individuele koolwaterstoffen (ethaan, propaan, butaan, enz.) Worden gewonnen uit geassocieerde gassen, hun verwerking maakt het mogelijk om onverzadigde koolwaterstoffen te verkrijgen door dehydrogenering - propyleen, butyleen, butadieen, waaruit vervolgens rubbers en kunststoffen worden gesynthetiseerd. Als huishoudbrandstof wordt een mengsel van propaan en butaan (vloeibaar gas) gebruikt. Natuurlijke benzine (een mengsel van pentaan en hexaan) wordt gebruikt als toevoeging aan benzine voor een betere ontsteking van de brandstof bij het starten van de motor. Oxidatie van koolwaterstoffen produceert organische zuren, alcoholen en andere producten.

Olie- olieachtige brandbare vloeistof van donkerbruine of bijna zwarte kleur met een karakteristieke geur. Het is lichter dan water (= 0,73-0,97 g / cm3), praktisch onoplosbaar in water. Door samenstelling is olie een complex mengsel van koolwaterstoffen met verschillende molecuulgewichten, dus het heeft geen specifiek kookpunt.

Olie bestaat voornamelijk uit vloeibare koolwaterstoffen (er zijn vaste en gasvormige koolwaterstoffen in opgelost). Meestal zijn dit alkanen (voornamelijk met een normale structuur), cycloalkanen en arenen, waarvan de verhouding in oliën uit verschillende velden sterk varieert. Oeral olie bevat meer arenen. Naast koolwaterstoffen bevat olie zuurstof, zwavel en stikstofhoudende organische verbindingen.



Ruwe olie wordt normaal gesproken niet gebruikt. Om technisch waardevolle producten uit olie te verkrijgen, wordt deze onderworpen aan verwerking.

Primaire verwerking olie bestaat in zijn distillatie. Destillatie wordt uitgevoerd in raffinaderijen na de scheiding van de bijbehorende gassen. Tijdens de destillatie van olie worden lichte olieproducten verkregen:

benzine ( t kip \u003d 40-200 ° С) bevat koolwaterstoffen С 5 -С 11,

nafta ( t kip \u003d 150–250 ° С) bevat koolwaterstoffen С 8 -С 14,

kerosine ( t kip \u003d 180-300 ° С) bevat koolwaterstoffen С 12 -С 18,

gasolie ( t kip > 275 °C),

en in de rest - een stroperige zwarte vloeistof - stookolie.

Olie wordt verder verwerkt. Het wordt onder verminderde druk gedestilleerd (om ontleding te voorkomen) en smeeroliën worden geïsoleerd: spindel, motor, cilinder, enz. Petroleumgelei en paraffine worden geïsoleerd uit stookolie van sommige soorten olie. Het residu van stookolie na destillatie - teer - na gedeeltelijke oxidatie wordt gebruikt om asfalt te produceren. Het belangrijkste nadeel van olieraffinage is de lage opbrengst aan benzine (niet meer dan 20%).

Oliedestillatieproducten hebben verschillende toepassingen.

Benzine gebruikt in grote hoeveelheden als vliegtuig- en autobrandstof. Het bestaat meestal uit koolwaterstoffen met gemiddeld 5 tot 9 C-atomen in moleculen. nafta Het wordt gebruikt als brandstof voor tractoren en als oplosmiddel in de verf- en lakindustrie. Grote hoeveelheden worden verwerkt tot benzine. Kerosine Het wordt gebruikt als brandstof voor tractoren, straalvliegtuigen en raketten, maar ook voor huishoudelijke behoeften. zonne-olie - gasolie- gebruikt als motorbrandstof, en smeeroliën- voor smeermechanismen. Petrolatum gebruikt in de geneeskunde. Het bestaat uit een mengsel van vloeibare en vaste koolwaterstoffen. Paraffine gebruikt om hogere carbonzuren te verkrijgen, om hout te impregneren bij de productie van lucifers en potloden, voor de vervaardiging van kaarsen, schoensmeer, enz. Het bestaat uit een mengsel van vaste koolwaterstoffen. brandstof naast verwerking tot smeeroliën en benzine, wordt het gebruikt als vloeibare brandstof voor ketels.

Bij secundaire verwerkingsmethoden: olie is een verandering in de structuur van de koolwaterstoffen waaruit de samenstelling bestaat. Van deze methoden is het kraken van oliekoolwaterstoffen van groot belang, dat wordt uitgevoerd om de opbrengst aan benzine te verhogen (tot 65-70%).

kraken- het proces van het splitsen van in olie aanwezige koolwaterstoffen, waardoor koolwaterstoffen met een kleiner aantal C-atomen in het molecuul ontstaan. Er zijn twee hoofdtypen van kraken: thermisch en katalytisch.

Thermisch kraken wordt uitgevoerd door de grondstof (stookolie, enz.) te verwarmen bij een temperatuur van 470-550 ° C en een druk van 2-6 MPa. In dit geval worden koolwaterstofmoleculen met een groot aantal C-atomen gesplitst in moleculen met een kleiner aantal atomen van zowel verzadigde als onverzadigde koolwaterstoffen. Bijvoorbeeld:

(radicaal mechanisme),

Op deze manier wordt voornamelijk autobenzine verkregen. De output van olie bereikt 70%. Thermisch kraken werd in 1891 ontdekt door de Russische ingenieur V.G. Shukhov.

katalytisch kraken wordt uitgevoerd in aanwezigheid van katalysatoren (meestal aluminosilicaten) bij 450-500 ° C en atmosferische druk. Op deze manier wordt vliegtuigbenzine verkregen met een opbrengst tot 80%. Dit type kraken wordt voornamelijk onderworpen aan kerosine- en gasoliefracties van olie. Bij katalytisch kraken treden, samen met splitsingsreacties, isomerisatiereacties op. Als gevolg van dit laatste worden verzadigde koolwaterstoffen met een vertakt koolstofskelet van moleculen gevormd, wat de kwaliteit van benzine verbetert:

Katalytisch gekraakte benzine is van hogere kwaliteit. Het proces om het te verkrijgen gaat veel sneller, met minder verbruik van thermische energie. Daarnaast worden bij katalytisch kraken relatief veel vertakte koolwaterstoffen (isoverbindingen) gevormd, die van grote waarde zijn voor de organische synthese.

Bij t= 700 °C en hoger vindt pyrolyse plaats.

Pyrolyse- afbraak van organische stoffen zonder toegang tot lucht bij hoge temperatuur. Tijdens oliepyrolyse zijn de belangrijkste reactieproducten onverzadigde gasvormige koolwaterstoffen (ethyleen, acetyleen) en aromatische koolwaterstoffen - benzeen, tolueen, enz. Aangezien oliepyrolyse een van de belangrijkste manieren is om aromatische koolwaterstoffen te verkrijgen, wordt dit proces vaak oliearomatisering genoemd.

Aromatisatie– transformatie van alkanen en cycloalkanen in areen. Wanneer zware fracties van aardolieproducten worden verwarmd in aanwezigheid van een katalysator (Pt of Mo), worden koolwaterstoffen met 6-8 C-atomen per molecuul omgezet in aromatische koolwaterstoffen. Deze processen vinden plaats tijdens reforming (upgrade van benzine).

hervormen- dit is de aromatisering van benzines, uitgevoerd door ze te verwarmen in aanwezigheid van een katalysator, bijvoorbeeld Pt. Onder deze omstandigheden worden alkanen en cycloalkanen omgezet in aromatische koolwaterstoffen, waardoor ook het octaangetal van benzine aanzienlijk toeneemt. Aromatisering wordt gebruikt om individuele aromatische koolwaterstoffen (benzeen, tolueen) te verkrijgen uit benzinefracties van olie.

In de afgelopen jaren zijn aardoliekoolwaterstoffen op grote schaal gebruikt als een bron van chemische grondstoffen. Hieruit worden op verschillende manieren stoffen gewonnen die nodig zijn voor de productie van kunststoffen, synthetische textielvezels, synthetisch rubber, alcoholen, zuren, synthetische wasmiddelen, explosieven, pesticiden, synthetische vetten, enz.

Steenkool net als aardgas en olie is het een bron van energie en een waardevolle chemische grondstof.

De belangrijkste methode van steenkoolverwerking is: cokes maken(droge distillatie). Bij het vercooksen (verwarmen tot 1000 °С - 1200 °С zonder luchttoegang) worden verschillende producten verkregen: cokes, koolteer, teerwater en cokesovengas (schema).

Schema

Cokes wordt gebruikt als reductiemiddel bij de productie van ijzer in metallurgische fabrieken.

Koolteer dient als bron van aromatische koolwaterstoffen. Het wordt onderworpen aan rectificatiedestillatie en benzeen, tolueen, xyleen, naftaleen, evenals fenolen, stikstofhoudende verbindingen, enz. Worden verkregen.

Ammoniak, ammoniumsulfaat, fenol, etc. worden gewonnen uit teerwater.

Cokesovengas wordt gebruikt om cokesovens te verwarmen (bij een verbranding van 1 m 3 komt ongeveer 18.000 kJ vrij), maar wordt vooral chemisch verwerkt. Er wordt dus waterstof uit gewonnen voor de synthese van ammoniak, dat vervolgens wordt gebruikt om stikstofmeststoffen te produceren, evenals methaan, benzeen, tolueen, ammoniumsulfaat en ethyleen.