Hidrokarbon kaynakları konusunda mesaj. Özet: Doğal hidrokarbon kaynakları. Pedagojik yöntem ve teknikler

Doğal hidrokarbon kaynakları fosil yakıtlardır - petrol ve

gaz, kömür ve turba. Ham petrol ve gaz yatakları 100-200 milyon yıl önce ortaya çıktı

olduğu ortaya çıkan mikroskobik deniz bitki ve hayvanlarından

denizin dibinde oluşan tortul kayaçlardan farklı olarak

kömür ve turbanın 340 milyon yıl önce tesislerden oluşmaya başladığını,

kuru toprakta büyüyen.

Doğal gaz ve ham petrol genellikle su ile birlikte bulunur.

kaya katmanları arasında yer alan petrol içeren katmanlar (Şek. 2). Terim

"doğal gaz" aynı zamanda doğal gazlarda oluşan gazlar için de geçerlidir.

Kömürün ayrışmasının bir sonucu olarak koşullar. Doğal gaz ve ham petrol

Antarktika hariç tüm kıtalarda gelişmiştir. en büyük

Dünyadaki doğal gaz üreticileri Rusya, Cezayir, İran ve

Amerika Birleşik Devletleri. En büyük ham petrol üreticileri

Venezuela, Suudi Arabistan, Kuveyt ve İran.

Doğal gaz esas olarak metandan oluşur (Tablo 1).

Ham petrol, rengi değişebilen yağlı bir sıvıdır.

en çeşitli olun - koyu kahverengi veya yeşilden neredeyse

renksiz. Çok sayıda alkan içerir. Aralarında

atom sayısı ile düz zincirli alkanlar, dallı alkanlar ve sikloalkanlar

karbon beş ila 40. Bu sikloalkanların endüstriyel adı numaralandırılmıştır. AT

ham petrol ayrıca yaklaşık %10 aromatik

hidrokarbonların yanı sıra az miktarda diğer bileşikleri içeren

kükürt, oksijen ve azot.

Tablo 1 Doğal gazın bileşimi

Kömür bilinen en eski enerji kaynağıdır.

insanlık. oluşan bir mineraldir (Şekil 3).

Metamorfizma sırasında bitki maddesi. metamorfik

kompozisyonu koşullarda değişiklik geçiren kayalar olarak adlandırılır

yüksek basınçlar ve yüksek sıcaklıklar. İlk aşamanın ürünü

kömür oluşum süreci turba, yani

parçalanmış organik madde. Kömür turbadan sonra oluşur

tortul kayaçlarla kaplıdır. Bu tortul kayaçlara denir.

aşırı yüklenmiş. Aşırı yüklü yağış, turbanın nem içeriğini azaltır.

Kömürlerin sınıflandırılmasında üç kriter kullanılmaktadır: saflık

yüzde olarak bağıl karbon içeriği); tür (tanımlı

orijinal bitki maddesinin bileşimi); derece (bağlı olarak

metamorfizma derecesi).

Tablo 2 Bazı yakıt türlerindeki karbon içeriği ve kalorifik değerleri

kabiliyet

En düşük dereceli fosil kömürler linyit ve

linyit (Tablo 2). Turbaya en yakın olanlardır ve nispeten

Daha düşük nem içeriği ile karakterize edilir ve yaygın olarak kullanılır

sanayi. Kömürün en kuru ve en sert cinsi antrasittir. Onun

ev ısıtma ve yemek pişirmek için kullanılır.

Son yıllarda teknolojik gelişmeler sayesinde giderek daha fazla

kömürün ekonomik gazlaştırılması. Kömür gazlaştırma ürünleri şunları içerir:

karbon monoksit, karbon dioksit, hidrojen, metan ve azot. Onlar kullanılır

gaz halindeki bir yakıt olarak veya çeşitli maddelerin üretimi için bir hammadde olarak

kimyasallar ve gübreler.

Kömür, aşağıda tartışıldığı gibi, önemli bir hammadde kaynağıdır.

aromatik bileşikler. Kömür Temsilleri

karbon içeren karmaşık bir kimyasal karışım,

hidrojen ve oksijenin yanı sıra az miktarda nitrojen, kükürt ve diğer safsızlıklar

elementler. Ek olarak, derecesine bağlı olarak kömürün bileşimi şunları içerir:

değişen miktarlarda nem ve çeşitli mineraller.

Hidrokarbonlar doğal olarak sadece fosil yakıtlarda değil, aynı zamanda

biyolojik kökenli bazı malzemelerde. doğal kauçuk

doğal bir hidrokarbon polimerinin bir örneğidir. kauçuk molekül

metilbuta-1,3-dien olan binlerce yapısal birimden oluşur

(izopren);

doğal kauçuk. Yaklaşık %90 oranında doğal kauçuk,

şu anda tüm dünyada mayınlı, Brezilya'dan elde edilen

kauçuk ağacı Hevea brasiliensis, esas olarak

Asya'nın ekvator ülkeleri. Lateks olan bu ağacın özsuyu

(kolloidal sulu polimer çözeltisi), bıçakla yapılan kesiklerden toplanmıştır.

havlamak. Lateks yaklaşık %30 kauçuk içerir. onun küçük parçaları

suda askıya alınır. Meyve suyu, asidin eklendiği alüminyum kaplara dökülür,

kauçuğun pıhtılaşmasına neden olur.

Diğer birçok doğal bileşik ayrıca yapısal izopren içerir.

parça. Örneğin limonen iki izopren parçası içerir. limonen

turunçgillerin kabuklarından elde edilen yağların ana bileşenidir,

limon ve portakal gibi. Bu bağlantı, bağlantı sınıfına aittir,

terpen denir. Terpenler moleküllerinde 10 karbon atomu içerir (C

10-bileşik) ve birbirine bağlı iki izopren fragmanı içerir

diğeri sırayla (“baştan kuyruğa”). Dört izopren içeren bileşikler

fragmanlara (C20 bileşikleri) diterpenler denir ve altı ile

izopren fragmanları - triterpenler (C 30 bileşikleri). skualen

Köpekbalığı karaciğeri yağında bulunan bir triterpendir.

Tetraterpenler (C 40 bileşikleri) sekiz izopren içerir

parça. Tetraterpenler, bitkisel ve hayvansal yağların pigmentlerinde bulunur.

Menşei. Renklenmeleri, uzun bir konjuge sistemin varlığından kaynaklanmaktadır.

çift bağlar. Örneğin, karakteristik portakal renginden β-karoten sorumludur.

havuç boyama.

Petrol ve kömür işleme teknolojisi

XIX yüzyılın sonunda. termik enerji mühendisliği, ulaşım, mühendislik, askeri ve diğer bir dizi endüstri alanındaki ilerlemenin etkisi altında, talep ölçülemeyecek kadar arttı ve yeni tür yakıt ve kimyasal ürünler için acil bir ihtiyaç ortaya çıktı.

Bu zamanda, petrol arıtma endüstrisi doğdu ve hızla ilerledi. Petrol ürünleriyle çalışan içten yanmalı motorun icadı ve hızla yayılması, petrol arıtma endüstrisinin gelişimine büyük bir ivme kazandırdı. Ana yakıt türlerinden sadece biri olmakla kalmayıp özellikle dikkat çeken, incelenen dönemde kimya endüstrisi için vazgeçilmez bir hammadde haline gelen kömürü işleme tekniği de yoğun bir şekilde gelişmiştir. Bu konuda büyük bir rol kok kimyasına aitti. Daha önce demirli metalurjiye kok tedarik eden kok fabrikaları, ayrıca bir dizi değerli kimyasal ürün üreten kok-kimya işletmelerine dönüştü: kok fırını gazı, ham benzen, kömür katranı ve amonyak.

Sentetik organik madde ve malzemelerin üretimi, petrol ve kömür işleme ürünleri temelinde gelişmeye başladı. Kimya endüstrisinin çeşitli dallarında hammadde ve yarı mamul olarak yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Bilet numarası 10

Hidrokarbonların en önemli kaynakları doğal ve ilişkili petrol gazları, petrol ve kömürdür.

Yedeklere göre doğal gaz dünyada birincilik ülkemize aittir. Doğal gaz, düşük moleküler ağırlıklı hidrokarbonlar içerir. Aşağıdaki yaklaşık bileşime sahiptir (hacimce): %80-98 metan, en yakın homologlarının %2-3'ü - etan, propan, bütan ve az miktarda safsızlık - hidrojen sülfür H2S, nitrojen N2 , soy gazlar , karbon monoksit (IV ) CO 2 ve su buharı H 2 O . Gazın bileşimi her alana özeldir. Aşağıdaki model vardır: hidrokarbonun bağıl moleküler ağırlığı ne kadar yüksekse, doğal gazda o kadar az bulunur.

Doğal gaz, yüksek kalorifik değeri olan ucuz bir yakıt olarak yaygın olarak kullanılmaktadır (1m 3 yanma 54.400 kJ'ye kadar salınım). Evsel ve endüstriyel ihtiyaçlar için en iyi yakıt türlerinden biridir. Ayrıca, doğal gaz kimya endüstrisi için değerli bir hammaddedir: asetilen, etilen, hidrojen, kurum, çeşitli plastikler, asetik asit, boyalar, ilaçlar ve diğer ürünlerin üretimi.

İlişkili petrol gazları yağ ile birlikte tortularda bulunurlar: içinde çözülürler ve bir gaz “kapağı” oluşturarak yağın üzerinde bulunurlar. Yağı yüzeye çıkarırken, basınçtaki keskin bir düşüş nedeniyle gazlar ondan ayrılır. Daha önce, ilgili gazlar kullanılmadı ve petrol üretimi sırasında alevlendi. Şu anda, yakıt ve değerli kimyasal hammaddeler olarak yakalanıp kullanılmaktadırlar. İlişkili gazlar, doğal gazdan daha az metan içerir, ancak daha fazla etan, propan, bütan ve daha yüksek hidrokarbonlar içerir. Ek olarak, temel olarak doğal gazdakiyle aynı safsızlıkları içerirler: H 2 S, N 2, soy gazlar, H 2 O buharı, CO 2 . Bireysel hidrokarbonlar (etan, propan, bütan, vb.) İlgili gazlardan ekstrakte edilir, bunların işlenmesi, daha sonra kauçuk ve plastiklerin sentezlendiği propilen, bütilen, bütadien dehidrojenasyon yoluyla doymamış hidrokarbonların elde edilmesini mümkün kılar. Ev yakıtı olarak propan ve bütan (sıvılaştırılmış gaz) karışımı kullanılır. Doğal benzin (pentan ve heksan karışımı), motor çalıştırılırken yakıtın daha iyi tutuşması için benzine katkı maddesi olarak kullanılır. Hidrokarbonların oksidasyonu organik asitler, alkoller ve diğer ürünleri üretir.

Sıvı yağ- karakteristik bir kokuya sahip koyu kahverengi veya neredeyse siyah renkli yağlı yanıcı sıvı. Sudan daha hafiftir (= 0.73–0.97 g/cm3), pratikte suda çözünmez. Bileşim olarak, yağ, çeşitli moleküler ağırlıklara sahip karmaşık bir hidrokarbon karışımıdır, bu nedenle belirli bir kaynama noktasına sahip değildir.

Yağ esas olarak sıvı hidrokarbonlardan oluşur (içlerinde katı ve gaz hidrokarbonlar çözülür). Genellikle bunlar alkanlar (esas olarak normal bir yapıya sahip), sikloalkanlar ve çeşitli alanlardaki yağlarda oranı büyük ölçüde değişen sikloalkanlardır. Ural yağı daha fazla aren içerir. Yağ, hidrokarbonlara ek olarak oksijen, kükürt ve azotlu organik bileşikler içerir.

Ham petrol normalde kullanılmaz. Petrolden teknik olarak değerli ürünler elde etmek için işleme tabi tutulur.

Birincil işleme yağ damıtılmasından oluşur. Damıtma, ilgili gazların ayrılmasından sonra rafinerilerde gerçekleştirilir. Yağın damıtılması sırasında hafif yağ ürünleri elde edilir:

benzin ( t kip \u003d 40–200 ° С) hidrokarbonlar С 5 -С 11 içerir,

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

gazyağı ( t kip \u003d 180–300 ° С) hidrokarbonlar С 12 -С 18 içerir,

gaz yağı ( t kip > 275 °C),

ve geri kalanında - viskoz siyah bir sıvı - akaryakıt.

Yağ daha fazla işleme tabi tutulur. Düşük basınç altında damıtılır (ayrışmayı önlemek için) ve yağlama yağları izole edilir: mil, motor, silindir, vb. Petrol jölesi ve parafin, bazı yağ derecelerindeki akaryakıttan izole edilir. Damıtma sonrası akaryakıt kalıntısı - katran - kısmi oksidasyondan sonra asfalt üretmek için kullanılır. Petrol arıtmanın ana dezavantajı, düşük benzin verimidir (% 20'den fazla değil).

Yağ damıtma ürünlerinin çeşitli kullanımları vardır.

Benzin havacılık ve otomotiv yakıtı olarak büyük miktarlarda kullanılır. Genellikle moleküllerde ortalama 5 ila 9 C atomu içeren hidrokarbonlardan oluşur. nafta Traktörler için yakıt olarak ve ayrıca boya ve vernik endüstrisinde çözücü olarak kullanılır. Büyük miktarlar işlenerek benzine dönüştürülür. Gazyağı Traktörler, jet uçakları ve roketler için yakıt olarak ve ayrıca ev ihtiyaçları için kullanılır. güneş yağı - gaz yağı- motor yakıtı olarak kullanılan ve yağlama yağları- yağlama mekanizmaları için. Vazelin tıpta kullanılır. Sıvı ve katı hidrokarbonların karışımından oluşur. Parafin daha yüksek karboksilik asitler elde etmek, kibrit ve kurşun kalem üretiminde ahşabı emprenye etmek, mum, ayakkabı cilası vb. imalatında kullanılır. Katı hidrokarbonların bir karışımından oluşur. akaryakıt yağlama yağları ve benzine işlenmesinin yanı sıra kazan sıvı yakıtı olarak kullanılır.

saat ikincil işleme yöntemleri yağ, bileşimini oluşturan hidrokarbonların yapısındaki bir değişikliktir. Bu yöntemler arasında, benzin verimini (% 65-70'e kadar) artırmak için gerçekleştirilen yağ hidrokarbonlarının parçalanması büyük önem taşımaktadır.

Çatlama- yağda bulunan hidrokarbonları ayırma işlemi, bunun sonucunda molekülde daha az sayıda C atomlu hidrokarbonlar oluşur. İki ana çatlama türü vardır: termal ve katalitik.

Termal kırma 470–550 °C sıcaklıkta ve 2–6 MPa basınçta besleme stoğunun (akaryakıt, vb.) ısıtılmasıyla gerçekleştirilir. Bu durumda, çok sayıda C atomuna sahip hidrokarbon molekülleri, hem doymuş hem de doymamış hidrokarbonların daha az sayıda atomuna sahip moleküllere bölünür. Örneğin:

(radikal mekanizma),

Bu sayede ağırlıklı olarak otomobil benzini elde edilir. Petrolden çıkışı %70'e ulaşıyor. Termal çatlama, 1891'de Rus mühendis V.G. Shukhov tarafından keşfedildi.

katalitik çatlama katalizörler (genellikle alüminosilikatlar) varlığında 450–500 °C'de ve atmosfer basıncında gerçekleştirilir. Bu sayede %80'e varan verimle havacılık benzini elde edilir. Bu tip çatlama esas olarak petrolün kerosen ve gaz yağı fraksiyonlarına maruz kalır. Katalitik krakingde, bölünme reaksiyonları ile birlikte izomerizasyon reaksiyonları meydana gelir. İkincisinin bir sonucu olarak, benzinin kalitesini artıran dallı bir karbon molekül iskeletine sahip doymuş hidrokarbonlar oluşur:

Katalitik parçalanmış benzin daha kalitelidir. Bunu elde etme süreci, daha az termal enerji tüketimi ile çok daha hızlı ilerler. Ek olarak, organik sentez için büyük değer taşıyan, katalitik parçalama sırasında nispeten çok sayıda dallı zincirli hidrokarbonlar (izo-bileşikler) oluşur.

saat t= 700 °C ve üzerinde piroliz oluşur.

piroliz- yüksek sıcaklıkta hava erişimi olmayan organik maddelerin ayrışması. Yağ pirolizi sırasında, ana reaksiyon ürünleri doymamış gaz hidrokarbonlar (etilen, asetilen) ve aromatik hidrokarbonlar - benzen, toluen vb. Yağ pirolizi, aromatik hidrokarbonları elde etmenin en önemli yollarından biri olduğundan, bu işleme genellikle yağ aromatizasyonu denir.

aromatizasyon- alkanların ve sikloalkanların arene dönüşmesi. Petrol ürünlerinin ağır kısımları bir katalizör (Pt veya Mo) varlığında ısıtıldığında, molekül başına 6-8 C atomu içeren hidrokarbonlar aromatik hidrokarbonlara dönüştürülür. Bu işlemler, reforming (benzinin yükseltilmesi) sırasında meydana gelir.

reform- bu, örneğin Pt gibi bir katalizör varlığında ısıtılmasının bir sonucu olarak gerçekleştirilen benzinlerin aromatizasyonudur. Bu koşullar altında, alkanlar ve sikloalkanlar, aromatik hidrokarbonlara dönüştürülür ve bunun sonucunda benzinin oktan sayısı da önemli ölçüde artar. Aromatizasyon, yağın benzin fraksiyonlarından ayrı aromatik hidrokarbonlar (benzen, toluen) elde etmek için kullanılır.

Son yıllarda, petrol hidrokarbonları kimyasal hammadde kaynağı olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Plastiklerin üretimi için gerekli maddeler, sentetik tekstil elyafları, sentetik kauçuk, alkoller, asitler, sentetik deterjanlar, patlayıcılar, pestisitler, sentetik yağlar vb. bunlardan çeşitli yollarla elde edilir.

Kömür tıpkı doğalgaz ve petrol gibi bir enerji kaynağı ve değerli bir kimyasal hammaddedir.

Kömür işlemenin ana yöntemi koklamak(kuru damıtma). Koklama sırasında (hava erişimi olmadan 1000 °С - 1200 °С'ye kadar ısıtma), çeşitli ürünler elde edilir: kok, kömür katranı, katran suyu ve kok fırını gazı (şema).

şema

Kok, metalurji tesislerinde demir üretiminde indirgeyici ajan olarak kullanılır.

Kömür katranı aromatik hidrokarbon kaynağı olarak hizmet eder. Rektifikasyon damıtma işlemine tabi tutulur ve benzen, toluen, ksilen, naftalin yanı sıra fenoller, azot içeren bileşikler vb. Elde edilir.

Amonyak, amonyum sülfat, fenol vb. katranlı sudan elde edilir.

Kok fırını gazı, kok fırınlarını ısıtmak için kullanılır (1 m3'ün yanması yaklaşık 18.000 kJ açığa çıkarır), ancak esas olarak kimyasal işleme tabi tutulur. Böylece, daha sonra azotlu gübrelerin yanı sıra metan, benzen, toluen, amonyum sülfat ve etilen üretmek için kullanılan amonyak sentezi için hidrojen çıkarılır.

1. Doğal hidrokarbon kaynakları: gaz, petrol, kömür. İşlemeleri ve pratik uygulamaları.

Hidrokarbonların ana doğal kaynakları petrol, doğal ve ilgili petrol gazları ve kömürdür.

Doğal ve ilgili petrol gazları.

Doğal gaz, ana bileşeni metan, geri kalanı etan, propan, bütan ve az miktarda safsızlık - nitrojen, karbon monoksit (IV), hidrojen sülfür ve su buharı olan bir gaz karışımıdır. Bunun %90'ı yakıt olarak tüketilir, kalan %10'u ise kimya endüstrisi için hammadde olarak kullanılır: hidrojen, etilen, asetilen, kurum, çeşitli plastikler, ilaçlar vb. üretimi.

İlişkili petrol gazı da doğal gazdır, ancak petrol ile birlikte oluşur - petrolün üzerinde bulunur veya basınç altında çözülür. İlişkili gaz %30-50 metan içerir, geri kalanı homologlarıdır: etan, propan, bütan ve diğer hidrokarbonlar. Ayrıca, doğal gazdakiyle aynı safsızlıkları içerir.

İlişkili gazın üç fraksiyonu:

1. Benzin; motorun çalışmasını iyileştirmek için benzine eklenir;

2. Propan-bütan karışımı; ev yakıtı olarak kullanılır;

3. Kuru gaz; asilen, hidrojen, etilen ve sırayla kauçuk, plastik, alkol, organik asit vb. üretilen diğer maddeleri üretmek için kullanılır.

Sıvı yağ.

Yağ, karakteristik bir kokuya sahip sarı veya açık kahverengiden siyaha kadar yağlı bir sıvıdır. Sudan daha hafiftir ve içinde pratik olarak çözünmez. Yağ, diğer maddelerle karıştırılmış yaklaşık 150 hidrokarbonun bir karışımıdır, bu nedenle belirli bir kaynama noktası yoktur.

Üretilen yağın %90'ı çeşitli yakıt ve madeni yağların üretiminde hammadde olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda petrol, kimya endüstrisi için değerli bir hammaddedir.

Dünyanın bağırsaklarından çıkarılan yağa ham derim. Ham petrol kullanılmaz, işlenir. Ham petrol gazlardan, sudan ve mekanik safsızlıklardan arındırılır ve daha sonra fraksiyonel damıtma işlemine tabi tutulur.

Damıtma, karışımları kaynama noktalarındaki farklılıklara göre ayrı bileşenlere veya fraksiyonlara ayırma işlemidir.

Yağın damıtılması sırasında, birkaç petrol ürünü fraksiyonu izole edilir:

1. Gaz fraksiyonu (t kaynama = 40°C) normal ve dallı alkanlar CH4 - C4H10 içerir;

2. Benzin fraksiyonu (kaynama = 40 - 200°C) hidrokarbonlar C5H12 - C11H24 içerir; yeniden damıtma sırasında, düşük sıcaklık aralıklarında kaynayan hafif yağ ürünleri karışımdan salınır: petrol eteri, havacılık ve motor benzini;

3. Nafta fraksiyonu (ağır benzin, kaynama noktası = 150 - 250 ° C), traktörler, dizel lokomotifler, kamyonlar için yakıt olarak kullanılan C 8 H 18 - C 14 H 30 bileşiminin hidrokarbonlarını içerir;

4. Kerosen fraksiyonu (kaynama = 180 - 300°C), C12H26 - C18H38 bileşiminin hidrokarbonlarını içerir; jet uçakları, roketler için yakıt olarak kullanılır;

5. Gaz yağı (tkaynama = 270 - 350°C) dizel yakıt olarak kullanılır ve büyük çapta kırılır.

Fraksiyonların damıtılmasından sonra, koyu viskoz bir sıvı kalır - akaryakıt. Akaryakıttan güneş yağları, vazelin, parafin izole edilir. Akaryakıtın damıtılmasından elde edilen kalıntı katrandır, yol yapımı için malzeme üretiminde kullanılır.

Petrol geri dönüşümü kimyasal işlemlere dayanmaktadır:

1. Çatlama - büyük hidrokarbon moleküllerinin daha küçük olanlara bölünmesi. Şu anda daha yaygın olan termal ve katalitik çatlama arasında ayrım yapın.

2. Reforming (aromatizasyon), alkanların ve sikloalkanların aromatik bileşiklere dönüştürülmesidir. Bu işlem, bir katalizör varlığında benzinin yüksek basınçta ısıtılmasıyla gerçekleştirilir. Benzin fraksiyonlarından aromatik hidrokarbonlar elde etmek için reforming kullanılır.

3. Petrol ürünlerinin pirolizi, petrol ürünlerinin 650 - 800°C sıcaklığa ısıtılmasıyla gerçekleştirilir, ana reaksiyon ürünleri doymamış gaz ve aromatik hidrokarbonlardır.

Yağ, sadece yakıtın değil, aynı zamanda birçok organik maddenin üretimi için de bir hammaddedir.

Kömür.

Kömür aynı zamanda bir enerji kaynağı ve değerli bir kimyasal hammaddedir. Kömürün bileşimi esas olarak organik madde ve ayrıca yandığında kül oluşturan su, minerallerdir.

Taş kömürü işleme türlerinden biri koklaştırmadır - bu, kömürü hava erişimi olmadan 1000 ° C sıcaklığa ısıtma işlemidir. Kömürün koklaştırılması kok fırınlarında yapılır. Kok neredeyse saf karbondan oluşur. Metalurji tesislerinde yüksek fırın pik demir üretiminde indirgeyici ajan olarak kullanılır.

Yoğuşma sırasında uçucu maddeler kömür katranı (çoğu aromatik olan birçok farklı organik madde içerir), amonyak suyu (amonyak, amonyum tuzları içerir) ve kok fırın gazı (amonyak, benzen, hidrojen, metan, karbon monoksit (II), etilen içerir) , nitrojen ve diğer maddeler).

Dersin Hedefleri:

Eğitim:

Öğrencilerin bilişsel aktivitelerini geliştirmek.
Öğrencilere doğal hidrokarbon kaynakları hakkında bilgi vermek: petrol, doğal gaz, kömür, bunların bileşimi ve işleme yöntemleri.
Bu kaynakların ana yataklarını küresel ölçekte ve Rusya'da incelemek.
Ülke ekonomisindeki önemini gösterir.
Çevre koruma konularını göz önünde bulundurun.

eğitici:

Konuyu incelemeye ilgiyi artırmak, kimya derslerinde konuşma kültürünü aşılamak.

geliştirme:

Dikkat, gözlem, dinleme ve sonuç çıkarma yeteneği geliştirin.

Pedagojik yöntem ve teknikler:

Algısal yaklaşım.
Gnostik yaklaşım.
sibernetik yaklaşım.

Teçhizat: Etkileşimli tahta, multimedya, elektronik ders kitapları MarSTU, İnternet, "Petrol ve işlenmesinin ana ürünleri", "Kömür ve işlenmesinin en önemli ürünleri" koleksiyonları.

Dersler sırasında

I. Organizasyonel an.

Bu dersin amacını ve hedeflerini tanıtıyorum.

II. Ana bölüm.

Hidrokarbonların en önemli doğal kaynakları şunlardır: petrol, kömür, doğal ve ilgili petrol gazları.

Petrol "siyah altın" (Öğrencilere petrolün kökenini, ana rezervleri, üretimi, yağın bileşimini, fiziksel özellikleri, rafine ürünleri tanıtıyorum).

Düzeltme sürecinde, yağ aşağıdaki fraksiyonlara ayrılır:

Koleksiyondan kesir örnekleri gösteriyorum (gösterime bir açıklama eşlik eder).

Fraksiyonasyon gazları- 40 °C'ye kadar kaynayan, başlıca propan ve bütan olmak üzere düşük moleküler ağırlıklı hidrokarbonların bir karışımı,
Benzin fraksiyonu (benzin)- HC bileşimi C 5 H 12 ila C 11 H 24 (bp t 40-200 ° C, bu fraksiyonun daha ince bir şekilde ayrılmasıyla, gaz yağı(petrol eteri, 40 - 70°C) ve benzin(70 - 120°С),
nafta fraksiyonu- C8H18'den C14H30'a kadar HC bileşimi (bp t 150 - 250 °C),
gazyağı fraksiyonu- C12H26'dan C18H38'e kadar HC bileşimi (bp t 180 - 300°C),
Dizel yakıt- C 13 H 28'den C 19 H 36'ya kadar HC bileşimi (bp t 200 - 350 ° C)

Petrol arıtma kalıntısı - akaryakıt- 18 ila 50 arasında karbon atomu sayısına sahip hidrokarbonlar içerir. Akaryakıttan azaltılmış basınç altında damıtma elde edilir güneş yağı(S 18H 28 - S 25 H 52), yağlama yağları(S 28H 58 - S 38 H 78), vazelin ve parafin– katı hidrokarbonların eriyebilir karışımları. Akaryakıtın damıtılmasının katı kalıntısı - katran ve işlenmesinin ürünleri - zift ve asfalt yol yüzeylerinin imalatında kullanılır.

Yağ rektifikasyonu sonucu elde edilen ürünler kimyasal işleme tabi tutulur. Onlardan biri çatlama.

Çatlama, molekülde daha az sayıda karbon atomuna sahip hidrokarbonların oluşumuna yol açan petrol ürünlerinin termal ayrışmasıdır. (Çatlama türlerini anlatan MarSTU elektronik ders kitabını kullanıyorum).

Öğrenciler termal ve katalitik çatlamayı karşılaştırır. (Slayt numarası 16)

Termal kırma.

Hidrokarbon moleküllerinin ayrılması daha yüksek bir sıcaklıkta (470-5500 C) ilerler. İşlem yavaş ilerler, dallanmamış bir karbon atomu zincirine sahip hidrokarbonlar oluşur. Termal parçalama sonucunda elde edilen benzinde doymuş hidrokarbonlarla birlikte birçok doymamış hidrokarbon bulunur. Bu nedenle, bu benzin, düz çalışan benzinden daha fazla vuruntu direncine sahiptir. Termal parçalama benzini, kolayca oksitlenen ve polimerize olan birçok doymamış hidrokarbon içerir. Bu nedenle, bu benzin depolama sırasında daha az kararlıdır. Yandığında motorun çeşitli parçaları tıkanabilir.

katalitik çatlama.

Hidrokarbon moleküllerinin ayrılması, katalizörlerin varlığında ve daha düşük bir sıcaklıkta (450-5000 C) gerçekleşir. Petrole odaklanılıyor. Daha fazlasını ve mutlaka daha iyi kaliteyi elde etmeye çalışırlar. Katalitik çatlama, tam olarak petrolcülerin benzin kalitesini iyileştirmek için uzun vadeli, inatçı mücadelesinin bir sonucu olarak ortaya çıktı. Termal parçalama ile karşılaştırıldığında, süreç çok daha hızlı ilerler; bu durumda, sadece hidrokarbon moleküllerinin bölünmesi değil, aynı zamanda izomerizasyonu, yani. dallanmış bir karbon atomu zincirine sahip hidrokarbonlar oluşur. Termal olarak parçalanmış benzinle karşılaştırıldığında, katalitik parçalanmış benzin daha da fazla vuruntu direncine sahiptir.

Kömür. (Öğrencilere kömürün kökenini, ana rezervleri, madenciliği, fiziksel özellikleri, işlenmiş ürünleri tanıtıyorum).

Menşei: (Kömürün kökeni hakkında konuştukları elektronik ders kitabı MarGTU'yu kullanıyorum).

Ana stoklar: (slayt numarası 18) Haritada öğrencilere üretim açısından Rusya'daki en büyük kömür yataklarını gösteriyorum - bunlar Tunguska, Kuznetsk ve Pechora havzalarıdır.

Madencilik:(Kömür madenciliği hakkında konuştukları MarGTU elektronik ders kitabını kullanıyorum).

kok fırını gazı- H 2, CH 4, CO, CO 2, NH 3, N 2 safsızlıkları ve diğer gazları içeren,
Kömür katranı- benzen ve homologları, fenol ve aromatik alkoller, naftalin ve çeşitli heterosiklik bileşikler dahil olmak üzere yüzlerce farklı organik madde içerir,
Nadsmolnaya, veya amonyak suyu- çözünmüş amonyak ile fenol, hidrojen sülfür ve diğer maddeleri içerir,
kola– katı kok kalıntısı, neredeyse saf karbon.

Doğal ve petrol bağlantılı gazlar. (Öğrencileri ana rezervler, üretim, kompozisyon, işlenmiş ürünlerle tanıştırırım).

III. genelleme.

Dersin genelleme kısmında Turning Point programını kullanarak bir test yaptım. Öğrenciler uzaktan kumandalarla silahlandırıldı. Ekrana bir soru geldiğinde ilgili tuşa basarak doğru cevabı seçerler.

1. Doğal gazın ana bileşenleri şunlardır:

Etan;
Propan;
Metan;
Bütan.

2. Bir molekülde hangi yağ damıtma fraksiyonu 4 ila 9 karbon atomu içerir?

nafta;
gaz yağı;
Benzin;
Gazyağı.

3. Ağır yağ çatlamasının anlamı nedir?

Metan almak;
Patlama direnci yüksek benzin fraksiyonlarının elde edilmesi;
Sentez gazının elde edilmesi;
Hidrojen elde etmek.

4. Yağ arıtma için hangi işlem uygulanmaz?

koklamak;
Kademeli damıtma;
katalitik çatlama;
Termal kırma.

5. Aşağıdaki olaylardan hangisi sucul ekosistemler için en tehlikelidir?

Petrol boru hattının sızdırmazlığının ihlali;
Bir tanker kazası sonucu petrol sızıntısı;
Karada derin petrol üretimi sırasında teknolojinin ihlali;
Kömürün deniz yoluyla taşınması.

6. Metan oluşturan doğal gazdan şunları elde edin:

sentez gazı;
Etilen;
Asetilen;
Bütadien.

7. Katalitik parçalanmış benzini normal benzinden ayıran özellikler nelerdir?

alkenlerin varlığı;
alkinlerin varlığı;
Dallanmış bir karbon atomu zincirine sahip hidrokarbonların varlığı;
Yüksek patlama direnci.

Test sonucu ekranda hemen görünür.

Ödev:§ 10, egzersiz 1 - 8

Edebiyat:

L.Yu.Alikberova "Eğlenceli kimya" - M.: "AST-Press", 1999.
O.S.Gabrielyan, I.G.Ostroumov “Bir kimya öğretmeninin masa kitabı 10. Sınıf” - M.: “Blik ve K”, 2001.
O.S.Gabrielyan, F.N.Maskaev, S.Yu.Ponomarev, V.I.Terenin "Kimya Sınıfı 10".

Hidrokarbonların ana doğal kaynakları petrol, gaz, kömürdür. Organik kimya maddelerinin çoğu onlardan izole edilir. Bu organik madde sınıfı hakkında daha fazla bilgi aşağıda tartışılmaktadır.

Minerallerin bileşimi

Hidrokarbonlar, organik maddelerin en kapsamlı sınıfıdır. Bunlar, asiklik (doğrusal) ve siklik bileşik sınıflarını içerir. Doymuş (sınırlı) ve doymamış (doymamış) hidrokarbonları tahsis edin.

Doymuş hidrokarbonlar, tekli bağlara sahip bileşikleri içerir:

alkanlar- hat bağlantıları;
sikloalkanlar- döngüsel maddeler.

Doymamış hidrokarbonlar, çoklu bağları olan maddeleri içerir:

alkenler- bir çift bağ içerir;
alkinler- bir üçlü bağ içerir;
alkadienler- iki çift bağ içerir.

Ayrı olarak, bir benzen halkası içeren bir arenler veya aromatik hidrokarbonlar sınıfı ayırt edilir.

Pirinç. 1. Hidrokarbonların sınıflandırılması.

Gaz ve sıvı hidrokarbonlar minerallerden izole edilir. Tablo, doğal hidrokarbon kaynaklarını daha ayrıntılı olarak açıklamaktadır.

*Kaynak*	*Çeşit*
		Alkanlar, sikloalkanlar, arenler, oksijen, azot, kükürt bileşikleri
	doğal - doğada bulunan gazların bir karışımı; ilişkili - yağda çözülmüş veya üzerinde bulunan gazlı bir karışım	Safsızlıkları olan metan (% 5'ten fazla değil): propan, bütan, karbon dioksit, nitrojen, hidrojen sülfür, su buharı. Doğal gaz, ilişkili gazdan daha fazla metan içerir
	antrasit - %95 karbon içerir; taş - %99 karbon içerir; kahverengi - %72 karbon	Karbon, hidrojen, kükürt, azot, oksijen, hidrokarbonlar

Rusya'da yılda 600 milyar m3'ten fazla gaz, 500 milyon ton petrol ve 300 milyon ton kömür üretilmektedir.

geri dönüşüm

Mineraller işlenmiş bir biçimde kullanılır. Taş kömürü, birkaç fraksiyonu izole etmek için oksijene erişim olmadan (koklaştırma işlemi) kalsine edilir:

kok fırını gazı- metan, karbon oksitler (II) ve (IV), amonyak, nitrojen karışımı;
kömür katranı- benzen, homologları, fenol, arenler, heterosiklik bileşiklerin bir karışımı;
amonyak suyu- amonyak, fenol, hidrojen sülfür karışımı;
kok- saf karbon içeren koklaştırmanın son ürünü.

Pirinç. 2. Koklama.

Dünya endüstrisinin önde gelen kollarından biri petrol rafinerisidir. Dünyanın bağırsaklarından çıkarılan yağa ham petrol denir. İşleniyor. İlk olarak, safsızlıklardan mekanik arıtma gerçekleştirilir, daha sonra çeşitli fraksiyonlar elde etmek için saflaştırılmış yağ damıtılır. Tablo, ana yağ fraksiyonlarını açıklamaktadır.

*kesir*	*Birleştirmek*	*ne alırlar*
	Metandan bütana gaz halindeki alkanlar
Benzin	Pentandan (C 5 H 12) undekana (C 11 H 24) kadar alkanlar	benzin, eterler
nafta	Oktandan (C8H 18) tetradekana (C14H 30) alkanlar	Nafta (ağır benzin)
Gazyağı
Dizel	Tridekandan (C 13 H 28) nonadekana (C 19 H 36) kadar olan alkanlar
	Pentadekandan (C 15 H 32) pentakontana (C 50 H 102) alkanlar	Yağlama yağları, vazelin, bitüm, parafin, katran

Pirinç. 3. Yağ damıtma.

Hidrokarbonlar plastik, elyaf, ilaç üretmek için kullanılır. Yerli yakıt olarak metan ve propan kullanılmaktadır. Kok demir ve çelik üretiminde kullanılmaktadır. Nitrik asit, amonyak, gübreler amonyak suyundan üretilir. Katran inşaatta kullanılır.

Ne öğrendik?

Dersin konusundan, hidrokarbonların hangi doğal kaynaklardan izole edildiğini öğrendik. Organik bileşikler için hammadde olarak petrol, kömür, doğal ve ilgili gazlar kullanılır. Mineraller saflaştırılır ve üretime veya doğrudan kullanıma uygun maddelerin elde edildiği fraksiyonlara ayrılır. Sıvı yakıtlar ve yağlar petrolden üretilir. Gazlar metan, propan ve evsel yakıt olarak kullanılan bütan içerir. Kömürden, alaşımların, gübrelerin ve ilaçların üretimi için sıvı ve katı hammaddeler izole edilir.

Konu testi

Rapor Değerlendirmesi

Ortalama puanı: 4.2. Alınan toplam puan: 64.