Thông điệp về chủ đề nguồn hiđrocacbon. Tóm tắt: Các nguồn hiđrocacbon trong tự nhiên. Phương pháp và kỹ thuật sư phạm

Các nguồn hydrocacbon tự nhiên là nhiên liệu hóa thạch - dầu và

khí đốt, than đá và than bùn. Các mỏ dầu thô và khí đốt đã hình thành cách đây 100-200 triệu năm

quay trở lại từ các loài thực vật và động vật biển cực nhỏ hóa ra là

bao gồm trong đá trầm tích hình thành dưới đáy biển, không giống như

than và than bùn bắt đầu hình thành từ 340 triệu năm trước từ thực vật,

mọc trên đất khô hạn.

Khí tự nhiên và dầu thô thường được tìm thấy cùng với nước trong

các lớp chứa dầu nằm giữa các lớp đá (Hình 2). Thuật ngữ

"khí tự nhiên" cũng áp dụng cho các khí được hình thành trong tự nhiên

điều kiện do sự phân hủy của than. Khí tự nhiên và dầu thô

phát triển trên tất cả các lục địa trừ Nam Cực. Lớn nhất

Các nhà sản xuất khí đốt tự nhiên trên thế giới là Nga, Algeria, Iran và

Hoa Kỳ. Các nhà sản xuất dầu thô lớn nhất là

Venezuela, Ả Rập Saudi, Kuwait và Iran.

Khí tự nhiên bao gồm chủ yếu là mêtan (Bảng 1).

Dầu thô là một chất lỏng nhờn, màu có thể

đa dạng nhất - từ nâu sẫm hoặc xanh lá cây đến gần như

không màu. Nó chứa một số lượng lớn ankan. Trong số đó có

ankan mạch thẳng, ankan phân nhánh và xicloankan cùng số nguyên tử

carbon năm đến 40. Tên công nghiệp của các xycloalkanes này được đánh số. TRONG

dầu thô, ngoài ra, chứa khoảng 10% thơm

hydrocacbon, cũng như một lượng nhỏ các hợp chất khác có chứa

lưu huỳnh, ôxy và nitơ.

Bảng 1 Thành phần khí tự nhiên

Than là nguồn năng lượng lâu đời nhất được biết đến

nhân loại. Nó là một khoáng chất (Hình 3), được hình thành từ

thực vật trong quá trình biến chất. Biến thái

được gọi là đá, thành phần của chúng đã trải qua những thay đổi trong điều kiện

áp suất cao và nhiệt độ cao. Sản phẩm của giai đoạn đầu tiên trong

quá trình hình thành than là than bùn, là

chất hữu cơ bị phân hủy. Than được hình thành từ than bùn sau khi

nó được bao phủ bởi đá trầm tích. Những loại đá trầm tích này được gọi là

quá tải. Lượng mưa quá tải làm giảm độ ẩm của than bùn.

Ba tiêu chí được sử dụng để phân loại than: độ tinh khiết (được xác định bởi

hàm lượng cacbon tương đối tính bằng phần trăm); loại (xác định

thành phần của thực vật ban đầu); cấp (tùy thuộc vào

mức độ biến chất).

Bảng 2 Hàm lượng cacbon trong một số loại nhiên liệu và nhiệt trị của chúng

có khả năng

Các loại than hóa thạch cấp thấp nhất là than non và

than non (Bảng 2). Chúng gần nhất với than bùn và có đặc điểm là tương đối

được đặc trưng bởi độ ẩm thấp hơn và được sử dụng rộng rãi trong

ngành công nghiệp. Loại than khô nhất và cứng nhất là than antraxit. Của anh ấy

được sử dụng để sưởi ấm và nấu ăn trong nhà.

Trong những năm gần đây, nhờ sự tiến bộ của công nghệ ngày càng

khí hóa tiết kiệm than. Các sản phẩm khí hóa than bao gồm

carbon monoxide, carbon dioxide, hydro, metan và nitơ. Chúng được sử dụng trong

như một nhiên liệu khí hoặc là một nguyên liệu thô để sản xuất các

hóa chất và phân bón.

Than đá, như được thảo luận dưới đây, là một nguồn nguyên liệu quan trọng cho

hợp chất thơm. Đại diện cho than

một hỗn hợp phức tạp của các hóa chất, bao gồm cacbon,

hydro và oxy, cũng như một lượng nhỏ nitơ, lưu huỳnh và các tạp chất khác

các yếu tố. Ngoài ra, thành phần của than, tùy thuộc vào cấp của nó, bao gồm

lượng độ ẩm khác nhau và các khoáng chất khác nhau.

Hydrocacbon không chỉ xuất hiện tự nhiên trong nhiên liệu hóa thạch mà còn ở

trong một số vật liệu có nguồn gốc sinh học. cao su tự nhiên

là một ví dụ về một polyme hydrocacbon tự nhiên. phân tử cao su

gồm hàng nghìn đơn vị cấu tạo là metylbuta-1,3-đien

(isoprene);

cao su tự nhiên. Khoảng 90% cao su tự nhiên,

hiện được khai thác trên khắp thế giới, thu được từ người Brazil

cây cao su Hevea brasiliensis, được trồng chủ yếu ở

các nước cận xích đạo của Châu Á. Nhựa của cây này, là nhựa mủ

(một dung dịch nước dạng keo của polyme), được thu thập từ các vết rạch được thực hiện bằng dao trên

tiếng sủa. Latex chứa khoảng 30% cao su. Những mảnh nhỏ của nó

lơ lửng trong nước. Nước trái cây được đổ vào hộp nhôm, nơi axit được thêm vào,

làm cho cao su đông lại.

Nhiều hợp chất tự nhiên khác cũng chứa cấu trúc isoprene

mảnh vỡ. Ví dụ, limonene chứa hai đơn chất isoprene. Limonene

là thành phần chính của dầu chiết xuất từ ​​vỏ trái cây họ cam quýt,

chẳng hạn như chanh và cam. Kết nối này thuộc về loại kết nối,

gọi là tecpen. Terpen chứa 10 nguyên tử cacbon trong phân tử của chúng (C

10-hợp chất) và bao gồm hai đoạn isopren kết nối với nhau

cái kia tuần tự (“từ đầu đến đuôi”). Hợp chất với bốn isoprene

các mảnh (hợp chất C 20) được gọi là diterpenes, và với sáu

các đoạn isopren - triterpen (hợp chất C 30). Squalene

được tìm thấy trong dầu gan cá mập là một triterpene.

Tetraterpenes (hợp chất C 40) chứa tám isoprene

mảnh vỡ. Tetraterpenes được tìm thấy trong sắc tố của mỡ động thực vật.

gốc. Màu sắc của chúng là do sự hiện diện của một hệ thống liên hợp dài

liên kết đôi. Ví dụ, β-caroten là nguyên nhân tạo ra màu da cam đặc trưng

màu của cà rốt.

Công nghệ chế biến dầu và than

Cuối TK XIX. dưới ảnh hưởng của sự tiến bộ trong lĩnh vực kỹ thuật nhiệt điện, giao thông vận tải, kỹ thuật, quân sự và một số ngành công nghiệp khác, nhu cầu đã tăng lên đáng kể và nhu cầu cấp thiết đã xuất hiện đối với các loại sản phẩm nhiên liệu và hóa chất mới.

Vào thời điểm này, ngành công nghiệp lọc dầu ra đời và phát triển nhanh chóng. Một động lực to lớn cho sự phát triển của ngành công nghiệp lọc dầu là do sự phát minh và lan truyền nhanh chóng của động cơ đốt trong chạy trên các sản phẩm dầu mỏ. Kỹ thuật chế biến than, không chỉ là một trong những loại nhiên liệu chính, mà đặc biệt đáng chú ý, đã trở thành nguyên liệu thiết yếu cho công nghiệp hóa chất trong thời kỳ đang được xem xét, cũng được phát triển mạnh mẽ. Một vai trò lớn trong vấn đề này thuộc về hóa học than cốc. Các nhà máy sản xuất than cốc, trước đây cung cấp than cốc cho ngành luyện kim màu, nay đã trở thành doanh nghiệp sản xuất hóa chất cốc, ngoài ra, sản xuất một số sản phẩm hóa chất có giá trị: khí lò cốc, benzen thô, nhựa than đá và amoniac.

Việc sản xuất các chất và vật liệu hữu cơ tổng hợp bắt đầu phát triển trên cơ sở các sản phẩm lọc dầu và than đá. Chúng được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu thô và bán thành phẩm trong các ngành khác nhau của ngành công nghiệp hóa chất.

Vé số 10

Các nguồn hydrocacbon quan trọng nhất là khí dầu mỏ tự nhiên và đồng hành, dầu mỏ và than đá.

Bởi dự trữ khí tự nhiên ngôi đầu trên thế giới thuộc về nước ta. Khí thiên nhiên chứa các hydrocacbon có khối lượng phân tử thấp. Nó có thành phần gần đúng như sau (theo thể tích): 80-98% metan, 2-3% các chất đồng đẳng gần nhất của nó - etan, propan, butan và một lượng nhỏ tạp chất - hydro sunfua H 2 S, nitơ N 2, khí cao , cacbon monoxit (IV) CO 2 và hơi nước H 2 O . Thành phần của khí đặc trưng cho từng trường. Có dạng sau: hiđrocacbon có khối lượng phân tử tương đối càng cao thì khí thiên nhiên chứa ít hơn.

Khí thiên nhiên được sử dụng rộng rãi như một loại nhiên liệu rẻ tiền với nhiệt trị cao (đốt cháy 1m 3 giải phóng tới 54.400 kJ). Nó là một trong những loại nhiên liệu tốt nhất cho nhu cầu sinh hoạt và công nghiệp. Ngoài ra, khí thiên nhiên còn là nguyên liệu có giá trị cho ngành công nghiệp hóa chất: sản xuất axetylen, etylen, hydro, muội than, các loại nhựa khác nhau, axit axetic, thuốc nhuộm, thuốc và các sản phẩm khác.

Khí dầu mỏ liên quanở trong cặn cùng với dầu: chúng được hòa tan trong đó và nằm phía trên dầu, tạo thành một “nắp” khí. Khi chiết xuất dầu lên bề mặt, các chất khí được tách ra khỏi nó do áp suất giảm mạnh. Trước đây, khí đồng hành không được sử dụng và bị bùng phát trong quá trình sản xuất dầu. Hiện nay, chúng được đánh bắt và sử dụng làm nhiên liệu và nguyên liệu hóa chất có giá trị. Khí liên kết chứa ít metan hơn khí tự nhiên, nhưng nhiều etan, propan, butan và các hydrocacbon cao hơn. Ngoài ra, chúng chứa các tạp chất về cơ bản giống như trong khí tự nhiên: H 2 S, N 2, khí quý, hơi H 2 O, CO 2 . Các hydrocacbon riêng lẻ (etan, propan, butan, v.v.) được chiết xuất từ ​​các khí liên kết, quá trình xử lý chúng giúp thu được các hydrocacbon không bão hòa bằng cách khử hydro - propylen, butylen, butadien, từ đó cao su và nhựa được tổng hợp. Hỗn hợp propan và butan (khí hóa lỏng) được sử dụng làm nhiên liệu gia dụng. Xăng thiên nhiên (hỗn hợp của pentan và hexan) được sử dụng như một chất phụ gia vào xăng để nhiên liệu bốc cháy tốt hơn khi khởi động động cơ. Quá trình oxy hóa hydrocacbon tạo ra axit hữu cơ, rượu và các sản phẩm khác.

Dầu- Chất lỏng dễ cháy dạng dầu có màu nâu sẫm hoặc gần như đen, có mùi đặc trưng. Nó nhẹ hơn nước (= 0,73–0,97 g / cm 3), thực tế không tan trong nước. Theo thành phần, dầu là một hỗn hợp phức tạp của các hydrocacbon có khối lượng phân tử khác nhau, vì vậy nó không có nhiệt độ sôi cụ thể.

Dầu chủ yếu bao gồm các hydrocacbon lỏng (các hydrocacbon ở thể rắn và thể khí được hòa tan trong chúng). Thông thường đây là các ankan (chủ yếu có cấu trúc bình thường), xycloalkaan và các ankan, tỷ lệ của chúng trong các loại dầu từ các lĩnh vực khác nhau rất khác nhau. Dầu ural chứa nhiều isnes hơn. Ngoài hydrocacbon, dầu chứa oxy, lưu huỳnh và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ.

Dầu thô thường không được sử dụng. Để có được các sản phẩm có giá trị về mặt kỹ thuật từ dầu mỏ, nó phải qua quá trình xử lý.

Xử lý chính dầu bao gồm trong quá trình chưng cất của nó. Quá trình chưng cất được thực hiện tại các nhà máy lọc dầu sau khi tách khí đồng hành. Trong quá trình chưng cất dầu, các sản phẩm dầu nhẹ thu được:

xăng ( t kip \ u003d 40–200 ° С) chứa hydrocacbon С 5 -С 11,

naphtha ( t kip \ u003d 150–250 ° С) chứa hydrocacbon С 8 -С 14,

dầu hỏa ( t kip \ u003d 180–300 ° С) chứa hydrocacbon С 12 -С 18,

dầu khí ( t kip> 275 ° C),

và phần còn lại - chất lỏng đen nhớt - dầu nhiên liệu.

Dầu được xử lý thêm. Nó được chưng cất dưới áp suất giảm (để ngăn ngừa sự phân hủy) và dầu bôi trơn được phân lập: trục chính, động cơ, xi lanh, vv Dầu mỏ và parafin được phân lập từ dầu nhiên liệu của một số loại dầu. Phần cặn của dầu đốt sau quá trình chưng cất - hắc ín - sau quá trình oxy hóa một phần được sử dụng để sản xuất nhựa đường. Nhược điểm chính của quá trình lọc dầu là năng suất xăng thấp (không quá 20%).

Các sản phẩm chưng cất dầu có nhiều công dụng khác nhau.

Xăng dầuđược sử dụng với số lượng lớn làm nhiên liệu hàng không và ô tô. Nó thường bao gồm các hydrocacbon chứa trung bình từ 5 đến 9 nguyên tử C trong phân tử. Naphtha Nó được sử dụng làm nhiên liệu cho máy kéo, cũng như dung môi trong công nghiệp sơn và vecni. Một lượng lớn được chế biến thành xăng. Dầu hỏa Nó được sử dụng làm nhiên liệu cho máy kéo, máy bay phản lực và tên lửa, cũng như cho các nhu cầu trong nước. dầu mặt trời - dầu khí- được sử dụng làm nhiên liệu động cơ, và Dầu bôi trơn- đối với các cơ cấu bôi trơn. Petrolatum dùng trong y học. Nó bao gồm một hỗn hợp các hydrocacbon lỏng và rắn. Parafin Nó được sử dụng để thu được các axit cacboxylic cao hơn, để ngâm tẩm gỗ trong sản xuất diêm và bút chì, làm nến, đánh giày, v.v. Nó bao gồm một hỗn hợp các hydrocacbon rắn. dầu nhiên liệu ngoài việc chế biến thành dầu bôi trơn và xăng, nó được dùng làm nhiên liệu lỏng cho lò hơi.

Tại phương pháp xử lý thứ cấp dầu là sự thay đổi cấu trúc của các hydrocacbon tạo nên thành phần của nó. Trong số các phương pháp này, có tầm quan trọng lớn là quá trình crackinh các hydrocacbon dầu, được thực hiện để tăng sản lượng xăng (lên đến 65-70%).

Bẻ khóa- Quá trình tách các hiđrocacbon có trong dầu, kết quả là các hiđrocacbon có số nguyên tử C nhỏ hơn trong phân tử được tạo thành. Có hai dạng crackinh chính: nhiệt và xúc tác.

Nứt nhiệtđược thực hiện bằng cách đốt nóng nguyên liệu nạp (dầu nhiên liệu, v.v.) ở nhiệt độ 470–550 ° C và áp suất 2–6 MPa. Trong trường hợp này, phân tử hiđrocacbon có số nguyên tử C lớn bị tách thành phân tử có số nguyên tử nhỏ hơn của cả hiđrocacbon no và không no. Ví dụ:

(cơ chế cấp tiến),

Bằng cách này, chủ yếu là xăng ô tô thu được. Sản lượng khai thác từ dầu mỏ đạt 70%. Vết nứt do nhiệt được phát hiện bởi kỹ sư người Nga V.G. Shukhov vào năm 1891.

xúc tác crackinhđược thực hiện với sự có mặt của chất xúc tác (thường là aluminosilicat) ở 450–500 ° C và áp suất khí quyển. Bằng cách này, xăng hàng không thu được với hiệu suất lên đến 80%. Loại nứt này chủ yếu do dầu hỏa và dầu khí phân đoạn của dầu. Trong cracking xúc tác, cùng với phản ứng phân cắt xảy ra phản ứng đồng phân hóa. Kết quả của quá trình thứ hai, các hydrocacbon bão hòa có khung phân tử cacbon phân nhánh được hình thành, giúp cải thiện chất lượng xăng:

Xăng crackinh xúc tác có chất lượng cao hơn. Quá trình lấy nó diễn ra nhanh hơn nhiều, ít tiêu tốn nhiệt năng hơn. Ngoài ra, tương đối nhiều hydrocacbon mạch nhánh (đồng phân) được hình thành trong quá trình cracking xúc tác, có giá trị lớn cho quá trình tổng hợp hữu cơ.

Tại t= 700 ° C trở lên, xảy ra nhiệt phân.

Nhiệt phân- Sự phân hủy các chất hữu cơ mà không cần tiếp cận không khí ở nhiệt độ cao. Trong quá trình nhiệt phân dầu, sản phẩm phản ứng chính là hydrocacbon khí không no (etylen, axetilen) và hydrocacbon thơm - benzen, toluen, ... Vì nhiệt phân dầu là một trong những cách quan trọng nhất để thu được hydrocacbon thơm, quá trình này thường được gọi là quá trình thơm hóa dầu.

Hương thơm- chuyển hóa ankan và xicloankan thành ankan. Khi các phân đoạn nặng của các sản phẩm dầu mỏ được đun nóng với sự có mặt của chất xúc tác (Pt hoặc Mo), các hydrocacbon chứa 6–8 nguyên tử C trên mỗi phân tử được chuyển thành các hydrocacbon thơm. Các quá trình này xảy ra trong quá trình cải tạo (nâng cấp xăng).

Cải cách- đây là quá trình thơm hóa các gasoline, được thực hiện bằng cách nung nóng chúng với sự có mặt của chất xúc tác, ví dụ, Pt. Trong điều kiện này, ankan và xicloankan chuyển hóa thành hiđrocacbon thơm, do đó trị số octan của xăng cũng tăng lên đáng kể. Quá trình tạo mùi được sử dụng để thu được các hydrocacbon thơm riêng lẻ (benzen, toluen) từ các phân đoạn xăng của dầu.

Trong những năm gần đây, hydrocacbon dầu mỏ đã được sử dụng rộng rãi như một nguồn nguyên liệu hóa học. Các chất cần thiết để sản xuất nhựa, sợi dệt tổng hợp, cao su tổng hợp, rượu, axit, chất tẩy rửa tổng hợp, chất nổ, thuốc trừ sâu, chất béo tổng hợp, v.v. được lấy từ chúng theo nhiều cách khác nhau.

Than đá cũng giống như khí đốt tự nhiên và dầu mỏ, nó là một nguồn năng lượng và một nguyên liệu thô hóa học có giá trị.

Phương pháp chế biến than chính là luyện cốc(chưng cất khô). Trong quá trình luyện cốc (gia nhiệt lên đến 1000 ° С - 1200 ° С mà không có không khí tiếp cận), các sản phẩm khác nhau thu được: than cốc, nhựa than đá, nước hắc ín và khí lò cốc (sơ đồ).

Kế hoạch

Than cốc được sử dụng như một chất khử trong quá trình sản xuất sắt trong các nhà máy luyện kim.

Nhựa than đá đóng vai trò như một nguồn hydrocacbon thơm. Nó được chưng cất chỉnh lưu và thu được benzen, toluen, xylen, naphtalen, cũng như phenol, các hợp chất chứa nitơ, v.v.

Amoniac, amoni sunfat, phenol, vv được lấy từ nước hắc ín.

Khí lò luyện cốc được sử dụng để làm nóng lò luyện cốc (đốt cháy 1 m 3 thải ra khoảng 18.000 kJ), nhưng nó chủ yếu được xử lý bằng hóa chất. Vì vậy, hydro được chiết xuất từ ​​nó để tổng hợp amoniac, sau đó được sử dụng để sản xuất phân bón nitơ, cũng như metan, benzen, toluen, amoni sunfat và etylen.

1. Nguồn hydrocacbon tự nhiên: khí đốt, dầu mỏ, than đá. Quá trình xử lý và ứng dụng thực tế của chúng.

Các nguồn hydrocacbon tự nhiên chính là dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và đồng hành và than đá.

Khí dầu mỏ tự nhiên và đồng hành.

Khí thiên nhiên là một hỗn hợp các khí, thành phần chính của khí là metan, phần còn lại là etan, propan, butan và một lượng nhỏ tạp chất - nitơ, cacbon monoxit (IV), hydro sunfua và hơi nước. 90% trong số đó được sử dụng làm nhiên liệu, 10% còn lại được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất: sản xuất hydro, ethylene, acetylene, muội than, các loại nhựa, thuốc, v.v.

Khí dầu mỏ liên kết cũng là khí tự nhiên, nhưng nó xuất hiện cùng với dầu - nó nằm phía trên dầu hoặc hòa tan trong nó dưới áp suất. Khí liên kết chứa 30-50% metan, phần còn lại là các đồng đẳng của nó: etan, propan, butan và các hydrocacbon khác. Ngoài ra, nó còn chứa các tạp chất giống như trong khí tự nhiên.

Ba phần khí đồng hành:

1. Xăng dầu; nó được thêm vào xăng để cải thiện việc khởi động động cơ;

2. Hỗn hợp propan-butan; được sử dụng như nhiên liệu gia dụng;

3. Khí khô; được sử dụng để sản xuất acylene, hydro, ethylene và các chất khác, từ đó tạo ra cao su, chất dẻo, rượu, axit hữu cơ,….

Dầu.

Dầu là chất lỏng dạng dầu có màu từ vàng hoặc nâu nhạt đến đen, có mùi đặc trưng. Nó nhẹ hơn nước và thực tế không hòa tan trong đó. Dầu là hỗn hợp của khoảng 150 hydrocacbon trộn lẫn với các chất khác nên không có nhiệt độ sôi cụ thể.

90% dầu sản xuất được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất các loại nhiên liệu và chất bôi trơn. Đồng thời, dầu mỏ là nguyên liệu quý cho ngành công nghiệp hóa chất.

Dầu chiết xuất từ ​​ruột của trái đất, tôi gọi là dầu thô. Dầu thô không được sử dụng, nó đã được xử lý. Dầu thô được tinh chế từ khí, nước và các tạp chất cơ học, sau đó được chưng cất phân đoạn.

Chưng cất là quá trình tách hỗn hợp thành các thành phần riêng lẻ, hoặc các phần nhỏ, dựa trên sự khác biệt về điểm sôi của chúng.

Trong quá trình chưng cất dầu, một số phần của sản phẩm dầu mỏ được phân lập:

1. Phần khí (đktc = 40 ° C) gồm các ankan thường, phân nhánh CH4 - C4H10;

2. Phần xăng (tboil = 40 - 200 ° C) chứa các hiđrocacbon C 5 H 12 - C 11 H 24; trong quá trình tái chưng cất, các sản phẩm dầu nhẹ được giải phóng khỏi hỗn hợp, sôi ở các khoảng nhiệt độ thấp hơn: ete dầu mỏ, xăng hàng không và xăng động cơ;

3. Phân đoạn Naphtha (xăng nặng, nhiệt độ sôi = 150 - 250 ° C), chứa hydrocacbon có thành phần C 8 H 18 - C 14 H 30, dùng làm nhiên liệu cho máy kéo, đầu máy diesel, xe tải;

4. Phần dầu hỏa (tboil = 180 - 300 ° C) bao gồm các hydrocacbon có thành phần C 12 H 26 - C 18 H 38; nó được dùng làm nhiên liệu cho máy bay phản lực, tên lửa;

5. Dầu khí (tboil = 270 - 350 ° C) được sử dụng làm nhiên liệu điêzen và bị nứt trên diện rộng.

Sau khi chưng cất các phân đoạn, vẫn còn lại một chất lỏng sền sệt sẫm màu - dầu nhiên liệu. Dầu mặt trời, dầu hỏa, parafin được phân lập từ dầu mazut. Bã từ quá trình chưng cất dầu đốt là hắc ín, được sử dụng để sản xuất vật liệu làm đường.

Tái chế dầu dựa trên các quy trình hóa học:

1. Cracking - sự phân tách các phân tử hiđrocacbon lớn thành những phân tử nhỏ hơn. Phân biệt giữa cracking nhiệt và xúc tác, hiện nay phổ biến hơn.

2. Biến đổi (aromatization) là sự biến đổi ankan và xicloankan thành các hợp chất thơm. Quá trình này được thực hiện bằng cách đun nóng xăng ở áp suất cao với sự có mặt của chất xúc tác. Reforming được sử dụng để thu được hydrocacbon thơm từ các phân đoạn xăng.

3. Nhiệt phân sản phẩm dầu mỏ được thực hiện bằng cách nung sản phẩm dầu mỏ đến nhiệt độ 650 - 800 ° C, sản phẩm phản ứng chính là các hiđrocacbon thơm và khí không no.

Dầu là nguyên liệu để sản xuất không chỉ nhiên liệu mà còn nhiều chất hữu cơ.

Than đá.

Than cũng là một nguồn năng lượng và một nguyên liệu hóa học có giá trị. Thành phần của than chủ yếu là chất hữu cơ, cũng như nước, chất khoáng, khi đốt cháy sẽ tạo thành tro.

Một trong những kiểu chế biến than cứng là luyện cốc - đây là quá trình đốt nóng than đến nhiệt độ 1000 ° C mà không cần tiếp cận không khí. Quá trình luyện than được thực hiện trong các lò luyện cốc. Than cốc bao gồm cacbon gần như nguyên chất. Nó được sử dụng như một chất khử trong lò cao sản xuất gang ở các nhà máy luyện kim.

Các chất bay hơi trong quá trình ngưng tụ nhựa than đá (chứa nhiều chất hữu cơ khác nhau, hầu hết là chất thơm), nước amoniac (chứa amoniac, muối amoni) và khí lò cốc (chứa amoniac, benzen, hydro, metan, cacbon monoxit (II), etylen , nitơ và các chất khác).

Mục tiêu bài học:

Tập huấn:

• Nhằm phát triển hoạt động nhận thức của học sinh.
• Cho học sinh làm quen với các nguồn hiđrocacbon tự nhiên: dầu mỏ, khí đốt tự nhiên, than đá, thành phần và phương pháp chế biến của chúng.
• Nghiên cứu trữ lượng chính của các nguồn tài nguyên này trên phạm vi toàn cầu và ở Nga.
• Cho thấy tầm quan trọng của chúng trong nền kinh tế quốc dân.
• Xem xét vấn đề bảo vệ môi trường.

Giáo dục:

• Nâng cao hứng thú học tập chủ đề, thấm nhuần văn hóa lời nói trong giờ học hóa học.

Đang phát triển:

• Phát triển khả năng chú ý, quan sát, lắng nghe và rút ra kết luận.

Phương pháp và kỹ thuật sư phạm:

• Cách tiếp cận cảm tính.
• Cách tiếp cận theo thuyết ngộ đạo.
• cách tiếp cận điều khiển học.

Thiết bị, dụng cụ: Bảng tương tác, đa phương tiện, sách giáo khoa điện tử MarSTU, Internet, bộ sưu tập "Dầu mỏ và các sản phẩm chính trong quá trình chế biến của nó", "Than và các sản phẩm quan trọng nhất trong quá trình chế biến của nó".

Trong các lớp học

I. Thời điểm tổ chức.

Tôi giới thiệu mục đích và mục tiêu của bài học này.

II. Phần chính.

Các nguồn hydrocacbon tự nhiên quan trọng nhất là: dầu mỏ, than đá, khí đốt tự nhiên và đồng hành.

Dầu là "vàng đen" (Tôi giới thiệu cho học sinh nguồn gốc của dầu mỏ, trữ lượng chính, sản lượng, thành phần của dầu mỏ, tính chất vật lý, sản phẩm tinh luyện).

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

Tôi chứng minh các mẫu phân số từ bộ sưu tập (minh chứng có kèm theo giải thích).

• Khí phân đoạn- hỗn hợp các hydrocacbon có trọng lượng phân tử thấp, chủ yếu là propan và butan, với nhiệt độ sôi lên đến 40 ° C,
• Phần xăng (xăng)- Thành phần HC C 5 H 12 đến C 11 H 24 (bp ​​t 40-200 ° C, với sự phân tách nhỏ hơn của phần này, dầu khí(ete dầu mỏ, 40-70 ° C) và xăng dầu(70 - 120 ° С),
• Phần naphtha- Thành phần HC từ C 8 H 18 đến C 14 H 30 (bp t 150 - 250 ° C),
• Phần dầu hỏa- Thành phần HC từ C 12 H 26 đến C 18 H 38 (bp t 180 - 300 ° C),
• Dầu đi-e-zel- Thành phần HC từ C 13 H 28 đến C 19 H 36 (bp t 200 - 350 ° C)

Dư lượng của quá trình lọc dầu - dầu nhiên liệu- chứa các hiđrocacbon có số nguyên tử cacbon từ 18 đến 50. Chưng cất dưới áp suất giảm từ dầu đốt thu được dầu mặt trời(S 18 H 28 - S 25 H 52), Dầu bôi trơn(S 28 H 58 - S 38 H 78), xăng dầu Và parafin- hỗn hợp dễ chảy của các hiđrocacbon rắn. Cặn rắn của quá trình chưng cất dầu đốt - nhựa đường và các sản phẩm chế biến của nó - nhựa đường Và nhựa đườngđược sử dụng để sản xuất mặt đường.

Các sản phẩm thu được từ quá trình chỉnh lưu dầu được xử lý bằng hóa chất. Một trong số đó là nứt nẻ.

Cracking là 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. (Tôi sử dụng sách giáo khoa điện tử MarSTU, kể về các kiểu bẻ khóa).

HS so sánh crackinh nhiệt và xúc tác. (Trang trình bày số 16)

Nứt nhiệt.

Quá trình phân tách các phân tử hydrocacbon tiến hành ở nhiệt độ cao hơn (470-5500 C). Quá trình này diễn ra từ từ, các hydrocacbon có chuỗi nguyên tử cacbon không phân nhánh được hình thành. Trong xăng thu được do quá trình crackinh nhiệt, cùng với các hiđrocacbon no, có nhiều hiđrocacbon không no. Do đó, loại xăng này có khả năng chống kích nổ lớn hơn loại xăng chạy thẳng. Xăng crackinh nhiệt chứa nhiều hiđrocacbon không no, dễ bị oxi hóa và trùng hợp. Do đó, loại xăng này kém ổn định trong quá trình bảo quản. Khi nó cháy, các bộ phận khác nhau của động cơ có thể bị tắc nghẽn.

xúc tác cracking.

Quá trình phân tách các phân tử hydrocacbon tiến hành khi có mặt chất xúc tác và ở nhiệt độ thấp hơn (450-5000 C). Trọng tâm là xăng dầu. Họ cố gắng để có được nhiều hơn và nhất thiết phải có chất lượng tốt hơn. Sự nứt vỡ do xúc tác xuất hiện chính là kết quả của cuộc đấu tranh lâu dài, kiên cường của những người thợ dầu để cải thiện chất lượng xăng. So với crackinh nhiệt, quá trình này diễn ra nhanh hơn nhiều; trong trường hợp này, không chỉ xảy ra sự phân tách các phân tử hydrocacbon mà còn xảy ra quá trình đồng phân hóa của chúng, tức là. hydrocacbon với một chuỗi phân nhánh của các nguyên tử cacbon được hình thành. So với xăng crackinh nhiệt, xăng crackinh xúc tác còn có khả năng chống kích nổ lớn hơn.

Than đá. (Tôi giới thiệu cho học sinh về nguồn gốc của than, trữ lượng chính, cách khai thác, tính chất vật lý, sản phẩm chế biến).

Gốc: (Tôi sử dụng sách giáo khoa điện tử MarGTU, nơi họ nói về nguồn gốc của than đá).

Cổ phiếu chính: (slide số 18) Trên bản đồ, tôi cho học sinh xem các mỏ than lớn nhất ở Nga về sản lượng - đó là các bồn trũng Tunguska, Kuznetsk và Pechora.

Khai thác mỏ:(Tôi sử dụng sách giáo khoa điện tử MarGTU, nơi họ nói về khai thác than).

• khí lò than cốc- bao gồm H 2, CH 4, CO, CO 2, tạp chất NH 3, N 2 và các khí khác,
• Nhựa than- 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,
• Nadsmolnaya, hoặc nước amoniac- chứa amoniac hòa tan, cũng như phenol, hydro sunfua và các chất khác,
• than cốc- cặn luyện cốc rắn, cacbon gần như nguyên chất.

Khí đồng hành tự nhiên và dầu mỏ. (Tôi giới thiệu cho học sinh về trữ lượng, sản xuất, thành phần, sản phẩm chế biến chính).

III. Sự khái quát.

Phần khái quát của bài, sử dụng chương trình Bước ngoặt, tôi đã làm một bài kiểm tra. Các sinh viên được trang bị điều khiển từ xa. Khi một câu hỏi xuất hiện trên màn hình, bằng cách nhấn nút tương ứng, họ chọn câu trả lời đúng.

1. Thành phần chính của khí thiên nhiên là:

• Etane;
• Khí propan;
• Mêtan;
• Butan.

2. Phần chưng cất dầu nào chứa từ 4 đến 9 nguyên tử cacbon trong phân tử?

• Naphtha;
• dầu khí;
• Xăng dầu;
• Dầu hỏa.

3. Ý nghĩa của việc crackinh dầu nặng?

• Nhận mêtan;
• Thu được các phân đoạn xăng có khả năng chống kích nổ cao;
• Thu nhận khí tổng hợp;
• Thu được hydro.

4. Quy trình nào không áp dụng cho quá trình lọc dầu?

• Luyện cốc;
• Chưng cất phân đoạn;
• xúc tác cracking;
• Nứt nhiệt.

5. Sự kiện nào sau đây là nguy hiểm nhất đối với hệ sinh thái dưới nước?

• Vi phạm độ kín của đường ống dẫn dầu;
• Sự cố tràn dầu do tai nạn tàu chở dầu;
• Vi phạm công nghệ trong quá trình sản xuất dầu sâu trên đất liền;
• Vận chuyển than bằng đường biển.

6. Từ khí metan tạo thành khí thiên nhiên, thu được:

• khí tổng hợp;
• Etylen;
• Axetilen;
• Butadien.

7. Đặc điểm nào phân biệt xăng crackinh xúc tác với xăng chạy thẳng?

• Sự có mặt của các anken;
• Sự hiện diện của các alkyne;
• Sự hiện diện của các hydrocacbon có chuỗi nguyên tử cacbon phân nhánh;
• Khả năng chống kích nổ cao.

Kết quả kiểm tra ngay lập tức hiển thị trên màn hình.

Bài tập về nhà:§ 10, bài tập 1 - 8

Văn học:

1. L.Yu.Alikberova "Hóa học giải trí" - M.: "AST-Press", 1999.
2. O.S.Gabrielyan, I.G.Ostroumov “Sách để bàn của giáo viên hóa học lớp 10” - M .: “Blik và K”, 2001.
3. O.S.Gabrielyan, F.N.Maskaev, S.Yu.Ponomarev, V.I.Terenin "Hóa học lớp 10".

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. Phân bổ các hydrocacbon no (giới hạn) 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.

Người ta phân biệt một cách riêng biệt một lớp của các ankan hoặc các 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, arenes, oxy, nitơ, các hợp chất của 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 những 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 số lượt xếp hạng nhận được: 64.