Nguồn hydrocacbon tự nhiên. Lọc dầu Nguồn tự nhiên của hydrocacbon than cứng

Các nguồn hydrocacbon tự nhiên quan trọng nhất là dầu , khí tự nhiên Và than đá . Chúng tạo thành các mỏ phong phú ở nhiều vùng khác nhau trên Trái đất.

Trước đây, các sản phẩm tự nhiên chiết xuất được sử dụng hoàn toàn làm nhiên liệu. Hiện nay, các phương pháp chế biến chúng đã được phát triển và được sử dụng rộng rãi, giúp cô lập được các hydrocacbon có giá trị, được sử dụng làm nhiên liệu chất lượng cao và làm nguyên liệu cho các tổng hợp hữu cơ khác nhau. Chế biến các nguồn nguyên liệu tự nhiên Ngành công nghiệp hóa dầu . Chúng ta hãy phân tích các phương pháp chính để điều chế các hiđrocacbon thiên nhiên.

Nguồn nguyên liệu tự nhiên có giá trị nhất - dầu . Nó là một chất lỏng nhờn có màu nâu sẫm hoặc đen với mùi đặc trưng, thực tế không hòa tan trong nước. Tỷ trọng của dầu là 0,73–0,97 g / cm3. Dầu là một hỗn hợp phức tạp của các hydrocacbon lỏng khác nhau, trong đó hydrocacbon ở thể khí và rắn được hòa tan, và thành phần của dầu từ các mỏ khác nhau có thể khác nhau. Các ankan, xicloalkanes, hydrocacbon thơm, cũng như các hợp chất hữu cơ chứa oxy, lưu huỳnh và nitơ có thể có mặt với tỷ lệ khác nhau trong thành phần của dầu.

Dầu thô thực tế không được sử dụng, nhưng đã qua chế biến.

Phân biệt lọc dầu sơ cấp (chưng cất ), I E. tách nó thành các phần nhỏ với các điểm sôi khác nhau, và tái chế (nứt ), trong đó cấu trúc của hydrocacbon bị thay đổi

dov bao gồm trong thành phần của nó.

Lọc dầu sơ cấp Dựa trên thực tế là nhiệt độ sôi của các hiđrocacbon càng lớn thì khối lượng mol phân tử của chúng càng lớn. Dầu chứa các hợp chất có điểm sôi từ 30 đến 550 ° C. Kết quả của quá trình chưng cất, dầu được tách thành các phân đoạn sôi ở các nhiệt độ khác nhau và chứa hỗn hợp các hydrocacbon với khối lượng mol khác nhau. Các phân số này có nhiều cách sử dụng (xem bảng 10.2).

Bảng 10.2. Sản phẩm của quá trình lọc dầu sơ cấp.

Phân số	Điểm sôi, ° C	Thành phần	Ứng dụng
Khí hóa lỏng	<30	Hydrocacbon С 3 -С 4	Nhiên liệu khí, nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp hóa chất
Xăng dầu	40-200	Hydrocacbon C 5 - C 9	Nhiên liệu hàng không và ô tô, dung môi
Naphtha	150-250	Hydrocacbon C 9 - C 12	Nhiên liệu động cơ diesel, dung môi
Dầu hỏa	180-300	Hydrocacbon С 9 -С 16	Nhiên liệu động cơ diesel, nhiên liệu gia dụng, nhiên liệu chiếu sáng
dầu khí	250-360	Hydrocacbon С 12 -С 35	Nhiên liệu điêzen, nguyên liệu cho quá trình crackinh xúc tác
dầu nhiên liệu	> 360	Các hydrocacbon cao hơn, các chất chứa O-, N-, S-, Me	Nhiên liệu cho các nhà máy lò hơi và lò công nghiệp, nguyên liệu để chưng cất thêm

Phần dầu mazut chiếm khoảng một nửa khối lượng dầu mỏ. Do đó, nó cũng được xử lý nhiệt. Để ngăn ngừa sự phân hủy, dầu nhiên liệu được chưng cất dưới áp suất giảm. Trong trường hợp này, một số phân đoạn thu được: hydrocacbon lỏng, được sử dụng như Dầu bôi trơn ; hỗn hợp của hydrocacbon lỏng và rắn - xăng dầu được sử dụng trong việc chuẩn bị thuốc mỡ; hỗn hợp các hydrocacbon rắn - parafin , sản xuất xi đánh giày, nến, diêm và bút chì, cũng như để ngâm tẩm gỗ; cặn không bay hơi nhựa đường được sử dụng để sản xuất bitum làm đường, xây dựng và lợp mái.

Lọc dầu bao gồm các phản ứng hóa học làm thay đổi thành phần và cấu trúc hóa học của hydrocacbon. Sự đa dạng của nó

ty - crackinh nhiệt, cracking xúc tác, reforming xúc tác.

Nứt nhiệt thường là dầu nhiên liệu và các phân đoạn dầu nặng khác. Ở nhiệt độ 450–550 ° C và áp suất 2–7 MPa, cơ chế gốc tự do chia tách các phân tử hydrocacbon thành các đoạn có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn, và các hợp chất bão hòa và không bão hòa được hình thành:

C 16 N 34 ¾® C 8 N 18 + C 8 N 16

C 8 H 18 ¾®C 4 H 10 + C 4 H 8

Bằng cách này, xăng ô tô thu được.

xúc tác crackinhđược thực hiện với sự có mặt của chất xúc tác (thường là aluminosilicat) ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 550 - 600 ° C. Đồng thời, xăng hàng không được sản xuất từ dầu hỏa và dầu ga.

Sự phân tách các hydrocacbon khi có mặt các aluminosilicat tiến hành theo cơ chế ion và kèm theo sự đồng phân hóa, tức là. sự hình thành hỗn hợp các hydrocacbon no và không no có khung carbon phân nhánh, ví dụ:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

con mèo., t||

C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C \ u003d C - CH-CH 3

cải cách xúc tác được thực hiện ở nhiệt độ 470-540 ° C và áp suất 1-5 MPa bằng cách sử dụng chất xúc tác platin hoặc platin-lưu biến được lắng trên nền Al 2 O 3. Trong những điều kiện này, sự biến đổi của parafin và

xycloparafin dầu mỏ thành hydrocacbon thơm

con mèo., t, p

¾¾¾¾® + 3H 2

con mèo., t, p

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

Quá trình xúc tác có thể tạo ra xăng chất lượng được cải thiện do hàm lượng hydrocacbon thơm và mạch nhánh cao trong đó. Chất lượng của xăng được đặc trưng bởi xếp hạng octan. Hỗn hợp nhiên liệu và không khí được nén bởi các piston càng nhiều thì công suất của động cơ càng lớn. Tuy nhiên, nén chỉ có thể được thực hiện đến một giới hạn nhất định, trên đó xảy ra hiện tượng kích nổ (nổ).

hỗn hợp khí, gây quá nhiệt và mài mòn động cơ sớm. Khả năng chống kích nổ thấp nhất trong các loại parafin thông thường. Với sự giảm chiều dài chuỗi, tăng sự phân nhánh của nó và số lượng đôi

ny kết nối, nó tăng lên; nó đặc biệt chứa nhiều cacbohydrat thơm.

trước khi sinh con. Để đánh giá khả năng chống kích nổ của các loại xăng khác nhau, chúng được so sánh với các chỉ số tương tự đối với hỗn hợp isooctane Và n-heptan với tỷ lệ các thành phần khác nhau; số octan bằng phần trăm khối lượng isooctan trong hỗn hợp này. Nó càng lớn thì chất lượng xăng càng cao. Số octan cũng có thể được tăng lên bằng cách thêm các chất chống nôn đặc biệt, ví dụ, chì tetraetyl Tuy nhiên, Pb (C 2 H 5) 4, loại xăng này và các sản phẩm cháy của nó là độc hại.

Ngoài nhiên liệu lỏng, hydrocacbon ở thể khí thấp hơn thu được trong các quá trình xúc tác, sau đó được sử dụng làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ.

Một nguồn hydrocacbon tự nhiên quan trọng khác, tầm quan trọng của nó đang không ngừng tăng lên - khí tự nhiên. Nó chứa tới 98% thể tích là mêtan, 2–3% thể tích. các chất tương đồng gần nhất của nó, cũng như các tạp chất của hydrogen sulfide, nitơ, carbon dioxide, khí quý và nước. Các khí thoát ra trong quá trình sản xuất dầu ( đi qua ), chứa ít metan hơn, nhưng nhiều chất đồng đẳng của nó hơn.

Khí tự nhiên được sử dụng làm nhiên liệu. Ngoài ra, các hydrocacbon bão hòa riêng lẻ được phân lập từ nó bằng cách chưng cất, cũng như khí tổng hợp , bao gồm chủ yếu là CO và hydro; chúng được sử dụng làm nguyên liệu cho các tổng hợp hữu cơ khác nhau.

Được khai thác với số lượng lớn than đá - vật liệu rắn không đồng nhất có màu đen hoặc đen xám. Nó là một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất cao phân tử khác nhau.

Than được sử dụng làm nhiên liệu rắn, và cũng là đối tượng luyện cốc - chưng cất khô không có không khí ở 1000-1200 ° C. Kết quả của quá trình này được hình thành: than cốc , là một loại than chì được phân chia mịn và được sử dụng trong luyện kim như một chất khử; nhựa than , được chưng cất và thu được các hydrocacbon thơm (benzen, toluen, xylen, phenol, v.v.) và sân bóng đá , đến công đoạn chuẩn bị lợp mái tôn; nước amoniac Và khí lò than cốc chứa khoảng 60% hydro và 25% metan.

Do đó, các nguồn hydrocacbon tự nhiên cung cấp

ngành công nghiệp hóa chất với nguồn nguyên liệu đa dạng và tương đối rẻ để tổng hợp hữu cơ, giúp thu được nhiều hợp chất hữu cơ không có trong tự nhiên nhưng cần thiết cho con người.

Sơ đồ tổng thể về việc sử dụng các nguyên liệu thô tự nhiên cho quá trình tổng hợp hữu cơ và hóa dầu chính có thể được trình bày như sau.

Arenas Syngas Acetylene AlkenesAlkanes

Tổng hợp hữu cơ và hóa dầu cơ bản

Kiểm soát các nhiệm vụ.

1222. Sự khác biệt giữa lọc dầu sơ cấp và lọc dầu thứ cấp?

1223. Những hợp chất nào quyết định chất lượng cao của xăng?

1224. Hãy đề xuất một phương pháp cho phép thu được rượu etylic bắt đầu từ dầu mỏ.

– bao gồm (chủ yếu) metan và (với số lượng nhỏ hơn) các chất đồng đẳng gần nhất của nó - etan, propan, butan, pentan, hexan, v.v ...; được quan sát thấy trong khí dầu mỏ đồng hành, tức là khí tự nhiên có bản chất ở trên dầu hoặc hòa tan trong nó dưới áp suất.

Dầu

- nó là một chất lỏng dễ cháy có dầu, bao gồm ankan, xicloalkanes, arenes (chiếm ưu thế), cũng như các hợp chất chứa oxy, nitơ và lưu huỳnh.

Than đá

- khoáng nhiên liệu rắn có nguồn gốc hữu cơ. Nó chứa ít graphit a và nhiều hợp chất mạch vòng phức tạp, bao gồm các nguyên tố C, H, O, N và S. Có antraxit (gần như khan), than đá (-4% độ ẩm) và than nâu (50-60% độ ẩm). Bằng cách luyện cốc, than được chuyển thành hydrocacbon (thể khí, lỏng và rắn) và than cốc (than chì khá nguyên chất).

Luyện than

Làm nóng than mà không có không khí tiếp cận đến 900-1050 ° C dẫn đến sự phân hủy nhiệt của nó với sự hình thành các sản phẩm dễ bay hơi (nhựa than đá, nước amoniac và khí lò cốc) và cặn rắn - than cốc.

Sản phẩm chính: than cốc - 96-98% carbon; khí lò than cốc - 60% hydro, 25% mêtan, 7% carbon monoxide (II), v.v.

Sản phẩm phụ: nhựa than đá (benzen, toluen), amoniac (từ khí lò luyện cốc), v.v.

Lọc dầu bằng phương pháp chỉnh lưu

Dầu đã được tinh chế trước được chưng cất trong khí quyển (hoặc chân không) thành các phần nhỏ với khoảng nhiệt độ sôi nhất định trong các cột chưng cất liên tục.

Sản phẩm chính: xăng nhẹ và nặng, dầu hỏa, dầu ga, dầu bôi trơn, dầu mazut, hắc ín.

Lọc dầu bằng phương pháp cracking xúc tác

Nguyên liệu: các phân đoạn dầu sôi cao (dầu hỏa, dầu khí, v.v.)

Nguyên liệu phụ trợ: chất xúc tác (aluminosilicat biến tính).

Quá trình hóa học chính: ở nhiệt độ 500-600 ° C và áp suất 5 10 5 Pa, các phân tử hydrocacbon bị tách thành các phân tử nhỏ hơn, xúc tác cracking kèm theo các phản ứng thơm hóa, đồng phân hóa, ankyl hóa.

Sản phẩm: hỗn hợp hydrocacbon sôi thấp (nhiên liệu, nguyên liệu cho hóa dầu).

C 16. H 34 → C 8 H 18 + C 8 H 16
C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8
C 4 H 10 → C 2 H 6 + C 2 H 4

Hợp chất chỉ chứa nguyên tử cacbon và hiđro.

Các hydrocacbon được chia thành mạch vòng (hợp chất cacbocyclic) và mạch hở.

Các hợp chất tuần hoàn (cacbocyclic) được gọi là các hợp chất bao gồm một hoặc nhiều chu kỳ chỉ bao gồm các nguyên tử cacbon (trái ngược với các hợp chất dị vòng có chứa các nguyên tử khác - nitơ, lưu huỳnh, oxy, v.v.). Các hợp chất cacbocyclic, lần lượt, được chia thành các hợp chất thơm và không thơm (alicyclic).

Các hiđrocacbon mạch hở bao gồm các hợp chất hữu cơ mà bộ xương cacbon của các phân tử là các mạch hở.

Các chuỗi này có thể được hình thành bởi các liên kết đơn (al-kanes), chứa một liên kết đôi (anken), hai hoặc nhiều liên kết đôi (dienes hoặc polyenes), một liên kết ba (alkynes).

Như bạn đã biết, chuỗi cacbon là một phần của hầu hết các chất hữu cơ. Vì vậy, việc nghiên cứu các hydrocacbon có tầm quan trọng đặc biệt, vì các hợp chất này là cơ sở cấu tạo của các nhóm hợp chất hữu cơ khác.

Ngoài ra, hydrocacbon, đặc biệt là ankan, là nguồn hợp chất hữu cơ chính tự nhiên và là cơ sở của các tổng hợp quan trọng nhất trong công nghiệp và phòng thí nghiệm (Sơ đồ 1).

Bạn đã biết rằng hydrocacbon là nguyên liệu quan trọng nhất cho ngành công nghiệp hóa chất. Ngược lại, hydrocacbon khá phổ biến trong tự nhiên và có thể được phân lập từ các nguồn tự nhiên khác nhau: dầu mỏ, dầu mỏ đồng hành và khí đốt tự nhiên, than đá. Hãy xem xét chúng chi tiết hơn.

Dầu- một hỗn hợp phức tạp tự nhiên của hydrocacbon, chủ yếu là ankan mạch thẳng và phân nhánh, chứa từ 5 đến 50 nguyên tử cacbon trong phân tử, với các chất hữu cơ khác. Thành phần của nó phụ thuộc đáng kể vào nơi sản xuất (mỏ), ngoài ankan, nó có thể chứa xycloalkanes và hydrocacbon thơm.

Các thành phần khí và rắn của dầu được hòa tan trong các thành phần lỏng của nó, điều này quyết định trạng thái kết tụ của nó. Dầu là một chất lỏng nhờn có màu sẫm (từ nâu đến đen), có mùi đặc trưng, không tan trong nước. Tỷ trọng của nó nhỏ hơn nước, do đó, khi đi vào bên trong, dầu sẽ lan rộng trên bề mặt, ngăn cản sự hòa tan của oxy và các khí không khí khác trong nước. Rõ ràng, khi đi vào các vùng nước tự nhiên, dầu gây ra cái chết của vi sinh vật và động vật, dẫn đến thảm họa môi trường và thậm chí là thảm họa. Có những vi khuẩn có thể sử dụng các thành phần của dầu làm thức ăn, biến nó thành các sản phẩm vô hại cho hoạt động sống của chúng. Rõ ràng rằng việc sử dụng các mẫu vi khuẩn này là cách an toàn và hứa hẹn nhất về mặt môi trường để chống lại ô nhiễm dầu trong quá trình khai thác, vận chuyển và chế biến dầu.

Trong tự nhiên, dầu mỏ và khí dầu mỏ đồng hành, sẽ được thảo luận dưới đây, lấp đầy các lỗ hổng bên trong trái đất. Là một hỗn hợp của nhiều chất khác nhau, dầu không có nhiệt độ sôi cố định. Rõ ràng là mỗi thành phần của nó vẫn giữ được các đặc tính vật lý riêng biệt của nó trong hỗn hợp, do đó có thể tách dầu thành các thành phần của nó. Để làm được điều này, nó được tinh chế khỏi các tạp chất cơ học, các hợp chất có chứa lưu huỳnh và trải qua quá trình chưng cất phân đoạn hay còn gọi là chỉnh lưu.

Chưng cất phân đoạn là một phương pháp vật lý để tách hỗn hợp các thành phần có nhiệt độ sôi khác nhau.

Quá trình chưng cất được thực hiện trong các cơ sở lắp đặt đặc biệt - cột chưng cất, trong đó các chu trình ngưng tụ và bay hơi của các chất lỏng chứa trong dầu được lặp lại (Hình 9).

Hơi hình thành trong quá trình đun sôi hỗn hợp các chất được làm giàu bằng thành phần sôi nhẹ hơn (tức là có nhiệt độ thấp hơn). Những hơi này được thu lại, ngưng tụ (làm nguội đến dưới nhiệt độ sôi) và đun sôi trở lại. Trong trường hợp này, hơi được tạo thành thậm chí còn được làm giàu hơn với một chất có độ sôi thấp. Bằng cách lặp lại nhiều lần các chu trình này, có thể đạt được sự phân tách gần như hoàn toàn các chất có trong hỗn hợp.

Cột chưng cất nhận dầu được đun nóng trong lò hình ống đến nhiệt độ 320-350 ° C. Cột chưng cất có các vách ngăn ngang với các lỗ - cái gọi là các đĩa, trên đó các phần dầu ngưng tụ. Các phần sôi nhẹ tích tụ ở phần cao hơn, phần sôi cao ở phần thấp hơn.

Trong quá trình chỉnh lưu, dầu được chia thành các phần sau:

Khí chỉnh lưu - hỗn hợp của các hydrocacbon có trọng lượng phân tử thấp, chủ yếu là propan và butan, có nhiệt độ sôi lên đến 40 ° C;

Phần xăng (xăng) - hydrocacbon có thành phần từ C 5 H 12 đến C 11 H 24 (điểm sôi 40-200 ° C); với sự phân tách mịn hơn của phần này, xăng (ete dầu mỏ, 40-70 ° C) và xăng (70-120 ° C) thu được;

Phần naphtha - hydrocacbon có thành phần từ C8H18 đến C14H30 (điểm sôi 150-250 ° C);

Phần dầu hỏa - hydrocacbon có thành phần từ C12H26 đến C18H38 (điểm sôi 180-300 ° C);

Nhiên liệu diesel - hydrocacbon có thành phần từ C13H28 đến C19H36 (điểm sôi 200-350 ° C).

Dư lượng của quá trình chưng cất dầu - dầu đốt- chứa hydrocacbon có số nguyên tử cacbon từ 18 đến 50. Chưng cất dưới áp suất giảm từ dầu đốt tạo ra dầu mặt trời (C18H28-C25H52), dầu bôi trơn (C28H58-C38H78), vaseline và parafin - hỗn hợp dễ chảy của hydrocacbon rắn. Phần cặn rắn của quá trình chưng cất dầu đốt - hắc ín và các sản phẩm chế biến của nó - bitum và nhựa đường được sử dụng để sản xuất mặt đường.

Các sản phẩm thu được từ quá trình chỉnh lưu dầu được xử lý bằng hóa chất, bao gồm một số quy trình phức tạp. Một trong số đó là sự cố crackinh các sản phẩm dầu mỏ. Bạn đã biết rằng dầu nhiên liệu được tách thành các thành phần dưới áp suất giảm. Điều này là do thực tế là ở áp suất khí quyển, các thành phần của nó bắt đầu bị phân hủy trước khi đạt đến điểm sôi. Đây là những gì cơ bản nứt.

Bẻ khóa - Sự phân hủy nhiệt của các sản phẩm dầu mỏ, dẫn đến sự hình thành các hydrocacbon có số nguyên tử cacbon nhỏ hơn trong phân tử.

Có một số dạng cracking: cracking nhiệt, cracking xúc tác, cracking áp suất cao, cracking giảm.

Quá trình crackinh nhiệt bao gồm sự phân tách các phân tử hydrocacbon có mạch cacbon dài thành các phân tử ngắn hơn dưới tác động của nhiệt độ cao (470-550 ° C). Trong quá trình tách này, cùng với ankan, anken được hình thành.

Nói chung, phản ứng này có thể được viết như sau:

C n H 2n + 2 -> C n-k H 2 (n-k) +2 + C k H 2k
ankan ankan anken
chuỗi dài

Các hydrocacbon tạo thành lại có thể trải qua quá trình crackinh để tạo thành ankan và anken có chuỗi nguyên tử cacbon thậm chí còn ngắn hơn trong phân tử:

Trong quá trình crackinh nhiệt thông thường, nhiều hydrocacbon khí có trọng lượng phân tử thấp được hình thành, có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất rượu, axit cacboxylic và các hợp chất cao phân tử (ví dụ, polyetylen).

xúc tác crackinh xảy ra với sự có mặt của các chất xúc tác, được sử dụng làm chất aluminosilicat tự nhiên của chế phẩm

Việc thực hiện crackinh có sử dụng chất xúc tác dẫn đến sự hình thành các hiđrocacbon có một chuỗi nguyên tử cacbon phân nhánh hoặc khép kín trong phân tử. Hàm lượng hydrocacbon có cấu trúc như vậy trong nhiên liệu động cơ cải thiện đáng kể chất lượng của nó, chủ yếu là khả năng chống kích nổ - trị số octan của xăng.

Quá trình crackinh các sản phẩm dầu mỏ diễn ra ở nhiệt độ cao, do đó các cặn cacbon (muội than) thường được hình thành, làm nhiễm bẩn bề mặt của chất xúc tác, làm giảm mạnh hoạt tính của nó.

Làm sạch bề mặt xúc tác khỏi cặn cacbon - sự tái sinh của nó - là điều kiện chính để thực hiện quá trình crackinh xúc tác trong thực tế. Cách đơn giản nhất và rẻ nhất để tái tạo chất xúc tác là rang chất xúc tác, trong đó cặn cacbon bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển. Các sản phẩm oxy hóa dạng khí (chủ yếu là khí cacbonic và lưu huỳnh đioxit) được loại bỏ khỏi bề mặt chất xúc tác.

Quá trình crackinh xúc tác là một quá trình dị thể bao gồm các chất ở thể rắn (xúc tác) và thể khí (hơi hydrocacbon). Rõ ràng là quá trình tái sinh chất xúc tác - tương tác của cặn rắn với oxy trong khí quyển - cũng là một quá trình không đồng nhất.

phản ứng không đồng nhất(chất khí - chất rắn) chảy nhanh hơn khi diện tích bề mặt của chất rắn tăng lên. Do đó, chất xúc tác được nghiền nhỏ, và quá trình tái tạo và bẻ gãy hydrocacbon của nó được thực hiện trong "tầng sôi", quen thuộc với bạn từ quá trình sản xuất axit sunfuric.

Nguyên liệu thô nứt nẻ, chẳng hạn như dầu khí, đi vào lò phản ứng hình nón. Phần dưới của lò phản ứng có đường kính nhỏ hơn, do đó tốc độ dòng hơi cấp rất cao. Khí chuyển động với tốc độ cao bắt giữ các hạt chất xúc tác và mang chúng đến phần trên của lò phản ứng, tại đây, do sự tăng đường kính của nó, tốc độ dòng chảy giảm. Dưới tác dụng của trọng lực, các hạt chất xúc tác rơi vào phần thấp hơn, hẹp hơn của lò phản ứng, từ đó chúng lại được đưa lên trên. Do đó, từng hạt của chất xúc tác chuyển động không đổi và được rửa sạch từ mọi phía bằng thuốc thử dạng khí.

Một số hạt chất xúc tác đi vào phần bên ngoài, rộng hơn của lò phản ứng và không gặp phải lực cản của dòng khí, chìm xuống phần dưới, nơi chúng được dòng khí bốc lên và đưa đến thiết bị tái sinh. Ở đó, ở chế độ "tầng sôi", chất xúc tác được đốt cháy và quay trở lại lò phản ứng.

Do đó, chất xúc tác luân chuyển giữa lò phản ứng và thiết bị tái sinh, và các sản phẩm khí của quá trình crackinh và rang được loại bỏ khỏi chúng.

Việc sử dụng xúc tác crackinh có thể làm tăng nhẹ tốc độ phản ứng, giảm nhiệt độ, nâng cao chất lượng sản phẩm crackinh.

Các hydrocacbon thu được của phần xăng chủ yếu có cấu trúc mạch thẳng, dẫn đến khả năng chống kích nổ của xăng thu được thấp.

Chúng ta sẽ xem xét khái niệm “khả năng chống kích nổ” ở phần sau, hiện tại chúng ta chỉ lưu ý rằng các hydrocacbon có phân tử phân nhánh có khả năng chống kích nổ lớn hơn nhiều. Có thể tăng tỷ lệ hydrocacbon đồng phân nhánh trong hỗn hợp được tạo thành trong quá trình crackinh bằng cách thêm chất xúc tác đồng phân hóa vào hệ.

Theo quy luật, các mỏ dầu có chứa lượng tích tụ lớn của cái gọi là khí dầu mỏ đồng hành, tích tụ bên trên dầu trong vỏ trái đất và hòa tan một phần trong đó dưới áp lực của các lớp đá bên trên. Giống như dầu mỏ, khí dầu mỏ đồng hành là một nguồn hydrocacbon tự nhiên có giá trị. Nó chứa chủ yếu là ankan, có từ 1 đến 6 nguyên tử cacbon trong phân tử của chúng. Rõ ràng, thành phần của khí đồng hành nghèo hơn nhiều so với dầu mỏ. Tuy nhiên, mặc dù vậy, nó cũng được sử dụng rộng rãi cả làm nhiên liệu và nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất. Cho đến một vài thập kỷ trước, trong hầu hết các mỏ dầu, khí dầu mỏ đồng hành được đốt cháy như một chất bổ sung vô ích cho dầu. Hiện tại, ví dụ, ở phẫu thuật, kho chứa dầu mỏ giàu có nhất của Nga, điện rẻ nhất thế giới được tạo ra bằng cách sử dụng khí dầu mỏ đồng hành làm nhiên liệu.

Như đã lưu ý, khí dầu mỏ đồng hành có nhiều thành phần hydrocacbon hơn so với khí tự nhiên. Chia chúng thành các phân số, họ nhận được:

Xăng tự nhiên - một hỗn hợp dễ bay hơi bao gồm chủ yếu là lentan và hexan;

Hỗn hợp propan-butan, bao gồm, như tên của nó, gồm propan và butan và dễ dàng chuyển sang trạng thái lỏng khi áp suất tăng;

Khí khô - một hỗn hợp chủ yếu chứa metan và etan.

Xăng tự nhiên, là một hỗn hợp của các thành phần dễ bay hơi với trọng lượng phân tử nhỏ, bay hơi tốt ngay cả ở nhiệt độ thấp. Điều này giúp cho việc sử dụng xăng gas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong ở vùng Viễn Bắc và làm phụ gia cho nhiên liệu động cơ, giúp khởi động động cơ dễ dàng hơn trong điều kiện mùa đông.

Hỗn hợp propan-butan ở dạng khí hóa lỏng được sử dụng làm nhiên liệu gia dụng (bình gas quen thuộc với bạn trong nước) và để làm đầy bật lửa. Việc chuyển dần hình thức vận tải đường bộ sang khí đốt hóa lỏng là một trong những cách chính để khắc phục cuộc khủng hoảng nhiên liệu toàn cầu và giải quyết các vấn đề môi trường.

Khí khô, có thành phần gần giống với khí tự nhiên, cũng được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu.

Tuy nhiên, việc sử dụng khí dầu mỏ đồng hành và các thành phần của nó làm nhiên liệu vẫn chưa phải là cách triển vọng nhất để sử dụng.

Sẽ hiệu quả hơn nhiều nếu sử dụng các thành phần khí dầu mỏ đồng hành làm nguyên liệu cho sản xuất hóa chất. Hiđro, axetilen, hiđrocacbon không no và thơm và các dẫn xuất của chúng thu được từ ankan, là một phần của khí dầu mỏ đồng hành.

Các hydrocacbon ở dạng khí không chỉ có thể đi cùng với dầu trong vỏ trái đất, mà còn tạo thành các tích tụ độc lập - các mỏ khí tự nhiên.

Khí tự nhiên - hỗn hợp các hiđrocacbon no ở thể khí có khối lượng phân tử nhỏ. Thành phần chính của khí thiên nhiên là mêtan, tỷ trọng trong số đó, tùy thuộc vào lĩnh vực, dao động từ 75 đến 99% theo thể tích. Ngoài mêtan, khí tự nhiên còn chứa etan, propan, butan và isobutan, cũng như nitơ và carbon dioxide.

Giống như khí dầu mỏ đồng hành, khí thiên nhiên được sử dụng làm nhiên liệu và làm nguyên liệu thô để sản xuất các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau. Bạn đã biết rằng hiđro, axetilen và rượu metylic, fomanđehit và axit fomic, và nhiều chất hữu cơ khác được tạo ra từ metan, thành phần chính của khí thiên nhiên. Làm nhiên liệu, khí tự nhiên được sử dụng trong các nhà máy điện, trong hệ thống lò hơi để đun nước nóng của các tòa nhà dân cư và các tòa nhà công nghiệp, trong lò cao và lò nung lộ thiên. Lấy que diêm và châm ga trong bếp ga của một ngôi nhà ở thành phố, bạn "bắt đầu" một chuỗi phản ứng oxy hóa ankan, một phần của khí tự nhiên. Ngoài dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và đồng hành, than đá là nguồn cung cấp hydrocacbon tự nhiên. 0n tạo thành các lớp mạnh mẽ trong ruột trái đất, trữ lượng đã được khám phá của nó vượt quá trữ lượng dầu một cách đáng kể. Giống như dầu mỏ, than đá chứa một lượng lớn các chất hữu cơ khác nhau. Ngoài chất hữu cơ, nó cũng bao gồm các chất vô cơ, chẳng hạn như nước, amoniac, hydro sulfua và tất nhiên, bản thân cacbon - than đá. Một trong những cách chế biến than chính là luyện cốc mà không cần tiếp cận không khí. Kết quả của quá trình luyện cốc, được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 1000 ° C, những điều sau đây được hình thành:

Khí lò cốc, bao gồm hydro, mêtan, carbon monoxide và carbon dioxide, các tạp chất của amoniac, nitơ và các khí khác;
nhựa than đá có chứa hàng trăm chất hữu cơ khác nhau, bao gồm benzen và các chất đồng đẳng của nó, phenol và rượu thơm, naphtalen và các hợp chất dị vòng khác nhau;
nước quá hắc ín, hoặc nước amoniac, như tên gọi của nó, có chứa amoniac hòa tan, cũng như phenol, hydro sunfua và các chất khác;
than cốc - cặn rắn của luyện cốc, cacbon gần như nguyên chất.

than cốc được sử dụng trong sản xuất sắt và thép, amoniac - trong sản xuất nitơ và phân bón kết hợp, và tầm quan trọng của các sản phẩm luyện cốc hữu cơ khó có thể được đánh giá quá cao.

Vì vậy, dầu mỏ và khí thiên nhiên đồng hành, than đá không chỉ là nguồn hiđrocacbon quý giá nhất mà còn là một phần của kho tài nguyên thiên nhiên độc đáo không thể thay thế, việc sử dụng hợp lý và cẩn thận là điều kiện cần thiết cho sự phát triển tiến bộ của xã hội loài người.

1. Liệt kê các nguồn hiđrocacbon chính trong tự nhiên. Mỗi chất đó gồm những chất hữu cơ nào? Họ có đặc điểm gì chung?

2. Mô tả các tính chất vật lý của dầu. Tại sao nó không có nhiệt độ sôi không đổi?

3. Sau khi tóm tắt các báo cáo trên các phương tiện truyền thông, hãy mô tả các thảm họa môi trường do sự cố tràn dầu gây ra và cách khắc phục hậu quả của chúng.

4. Chỉnh lưu là gì? Quá trình này dựa trên điều gì? Gọi tên các phân đoạn thu được do quá trình chỉnh lưu dầu. Chúng khác nhau như thế nào?

5. Crack là gì? Đưa ra phương trình của ba phản ứng tương ứng với quá trình crackinh các sản phẩm dầu mỏ.

6. Bạn biết những kiểu bẻ khóa nào? Những quy trình này có điểm gì chung? Chúng khác nhau như thế nào? Sự khác biệt cơ bản giữa các loại sản phẩm bị nứt là gì?

7. Tại sao khí dầu mỏ đồng hành lại có tên như vậy? Các thành phần chính của nó là gì và công dụng của chúng?

8. Khí thiên nhiên khác với khí đồng hành như thế nào? Họ có đặc điểm gì chung? Hãy nêu các phương trình phản ứng cháy của các thành phần khí dầu mỏ đồng hành mà bạn biết.

9. Cho các phương trình phản ứng có thể dùng để thu được benzen từ khí thiên nhiên. Nêu điều kiện của các phản ứng này.

10. Than cốc là gì? Sản phẩm của nó là gì và thành phần của chúng? Đưa ra các phương trình phản ứng đặc trưng cho các sản phẩm luyện cốc mà bạn đã biết.

11. Giải thích tại sao đốt dầu, than và khí đồng hành không phải là cách hợp lý nhất để sử dụng chúng.

Các nguồn hydrocacbon tự nhiên chính là dầu mỏ, khí đốt, than đá. Hầu hết các chất của hóa học hữu cơ được phân lập từ chúng. Dưới đây sẽ thảo luận thêm về loại chất hữu cơ này.

Thành phần khoáng chất

Hydrocacbon là loại chất hữu cơ rộng rãi nhất. Chúng bao gồm các lớp hợp chất mạch hở (mạch thẳng) và mạch vòng. Có các hiđrocacbon no (hạn chế) và không no (không no).

Các hiđrocacbon no bao gồm các hợp chất có liên kết đơn:

ankan- kết nối đường dây;
cycloalkanes- chất mạch vòng.

Hiđrocacbon không no gồm những chất có nhiều liên kết:

anken- chứa một liên kết đôi;
alkynes- chứa một liên kết ba;
alkadien- gồm hai liên kết đôi.

Riêng biệt, người ta phân biệt một lớp gồm các ankan hoặc hiđrocacbon thơm có chứa một vòng benzen.

Cơm. 1. Phân loại hiđrocacbon.

Các hydrocacbon ở thể khí và lỏng được phân lập từ các khoáng chất. Bảng mô tả chi tiết hơn các nguồn hydrocacbon tự nhiên.

*Một nguồn*	*Các loại*
		Các ankan, xicloalkanes, các hợp chất arenes, oxy, nitơ, lưu huỳnh
	tự nhiên - một hỗn hợp các khí được tìm thấy trong tự nhiên; liên kết - một hỗn hợp khí hòa tan trong dầu hoặc nằm trên nó	Mêtan có lẫn tạp chất (không quá 5%): propan, butan, cacbon đioxit, nitơ, hiđro sunfua, hơi nước. Khí thiên nhiên chứa nhiều mêtan hơn khí đồng hành
	than antraxit - bao gồm 95% cacbon; đá - chứa 99% carbon; nâu - 72% carbon	Cacbon, hydro, lưu huỳnh, nitơ, oxy, hydrocacbon

Hơn 600 tỷ m 3 khí đốt, 500 triệu tấn dầu và 300 triệu tấn than đá được sản xuất hàng năm ở Nga.

Tái chế

Khoáng sản được sử dụng ở dạng đã qua chế biến. Than cứng được nung mà không cần tiếp cận với oxy (quá trình luyện cốc) để cô lập một số phân đoạn:

khí lò than cốc- hỗn hợp metan, ôxit cacbon (II) và (IV), amoniac, nitơ;
nhựa than- hỗn hợp của benzen, các chất đồng đẳng của nó, phenol, các isnes, các hợp chất dị vòng;
nước amoniac- hỗn hợp amoniac, phenol, hydro sunfua;
than cốc- sản phẩm cuối cùng của quá trình luyện cốc chứa cacbon nguyên chất.

Cơm. 2. luyện cốc.

Một trong những ngành hàng đầu của ngành công nghiệp thế giới là lọc dầu. Dầu chiết xuất từ ruột của trái đất được gọi là dầu thô. Nó đang được xử lý. Đầu tiên, tinh chế cơ học từ các tạp chất được thực hiện, sau đó dầu tinh khiết được chưng cất để thu được các phân đoạn khác nhau. Bảng mô tả các phân đoạn dầu chính.

*Phân số*	*Thành phần*	*Họ nhận được gì*
	Các ankan thể khí từ metan đến butan
Xăng dầu	Các ankan từ pentan (C 5 H 12) đến undecan (C 11 H 24)	Xăng, ête
Naphtha	Các ankan từ octan (C 8 H 18) đến tetradecan (C 14 H 30)	Naphtha (xăng nặng)
Dầu hỏa
Dầu diesel	Các ankan từ tridecan (C 13 H 28) đến nonadecan (C 19 H 36)
	Các ankan từ pentadecan (C 15 H 32) đến pentacontan (C 50 H 102)	Dầu bôi trơn, dầu hỏa, bitum, parafin, hắc ín

Cơm. 3. Chưng cất dầu.

Hydrocacbon được sử dụng để sản xuất chất dẻo, sợi, thuốc. Mêtan và propan được sử dụng làm nhiên liệu trong nước. Than cốc được sử dụng trong sản xuất sắt và thép. Axit nitric, amoniac, phân bón được sản xuất từ nước amoniac. Tar được sử dụng trong xây dựng.

Chúng ta đã học được gì?

Từ chủ đề của bài học, chúng ta đã biết được các hiđrocacbon được phân lập từ nguồn tự nhiên nào. Dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên và khí đồng hành được sử dụng làm nguyên liệu cho các hợp chất hữu cơ. Khoáng chất được tinh chế và chia thành các phần nhỏ, từ đó thu được các chất phù hợp để sản xuất hoặc sử dụng trực tiếp. Nhiên liệu lỏng và dầu được sản xuất từ dầu mỏ. Khí chứa metan, propan, butan được sử dụng làm nhiên liệu sinh hoạt. Từ than đá, nguyên liệu lỏng và rắn được phân lập để sản xuất hợp kim, phân bón và thuốc.

Câu đố về chủ đề

Báo cáo Đánh giá

Đánh giá trung bình: 4.2. Tổng điểm nhận được: 289.