Naturlige kilder til kulbrinter. Naturlige kilder til kulbrinter – Videnshypermarked

Lektionens mål:

Uddannelsesmæssigt:

• Udvikle elevernes kognitive aktivitet.
• At gøre eleverne fortrolige med naturlige kilder til kulbrinter: olie, naturgas, kul, deres sammensætning og forarbejdningsmetoder.
• At studere de vigtigste forekomster af disse ressourcer globalt og i Rusland.
• Vis deres betydning i den nationale økonomi.
• Overvej beskyttelsesproblemer miljø.

Uddannelsesmæssigt:

• Dyrke interesse for at studere emnet, indgyde talekultur i kemitimerne.

Uddannelsesmæssigt:

• Udvikle opmærksomhed, observation, lyttefærdigheder og drage konklusioner.

Pædagogiske metoder og teknikker:

• Perceptuel tilgang.
• Gnostisk tilgang.
• Kybernetisk tilgang.

Udstyr: Interaktiv tavle, multimedie, elektroniske lærebøger MarSTU, Internet, samlinger "Olie og de vigtigste produkter fra dens forarbejdning", "Kul og de vigtigste produkter fra dets forarbejdning".

Lektionens fremskridt

JEG. Organisatorisk øjeblik.

Jeg introducerer formålet med og målene for denne lektion.

II. Hoveddel.

De vigtigste naturlige kilder til kulbrinter er: olie, kul, naturlige og tilknyttede petroleumsgasser.

Olie - "sort guld" (Jeg introducerer eleverne til oliens oprindelse, hovedreserver, produktion, sammensætning af olie, fysiske egenskaber og raffinerede produkter).

Under rektificeringsprocessen opdeles olie i følgende fraktioner:

Jeg viser prøver af fraktioner fra samlingen (demonstration ledsaget af forklaring).

• Destillationsgasser– en blanding af lavmolekylære kulbrinter, hovedsagelig propan og butan, med en kogetemperatur på op til 40 °C
• Benzinfraktion (benzin)– HC-sammensætning C 5 H 12 til C 11 H 24 (kogepunkt 40-200°C, med en finere adskillelse af denne fraktion får man gasolie(petroleumsether, 40-70°C) og benzin(70 - 120°C),
• Naphtha fraktion– HC-sammensætning fra C 8 H 18 til C 14 H 30 (kogetemperatur 150 - 250 °C),
• Petroleumsfraktion– HC-sammensætning fra C 12 H 26 til C 18 H 38 (kogetemperatur 180 - 300 °C),
• Dieselbrændstof– HC-sammensætning fra C 13 H 28 til C 19 H 36 (kogetemperatur 200 - 350 °C)

Rester fra olieraffinering – brændselsolie– indeholder kulbrinter med antallet af kulstofatomer fra 18 til 50. Destillation under reduceret tryk fra brændselsolie giver sololie(C18H28 – C25H52), smøreolier(C 28 H 58 – C 38 H 78), petrolatum Og paraffin– lavtsmeltende blandinger af faste kulbrinter. Fast rest fra brændselsoliedestillation – tjære og produkter fra dets forarbejdning - bitumen Og asfalt bruges til fremstilling af vejbelægninger.

Produkterne opnået som følge af olierektifikation underkastes kemisk behandling. En af dem er revner.

Cracking er den termiske nedbrydning af olieprodukter, som fører til dannelsen af ​​kulbrinter med færre kulstofatomer i molekylet. (Jeg bruger MarSTU elektroniske lærebog, som fortæller om typer af krakning).

Eleverne sammenligner termisk og katalytisk krakning. (Dias nr. 16)

Termisk revnedannelse.

Nedbrydningen af ​​kulbrintemolekyler sker ved en højere temperatur (470-5500 C). Processen forløber langsomt, carbonhydrider med en uforgrenet kæde af carbonatomer dannes. Benzin opnået som følge af termisk krakning indeholder sammen med mættede kulbrinter mange umættede kulbrinter. Derfor har denne benzin større detonationsmodstand end lige destilleret benzin. Termisk krakket benzin indeholder mange umættede kulbrinter, som let oxiderer og polymeriserer. Derfor er denne benzin mindre stabil under opbevaring. Når det brænder, kan forskellige dele af motoren blive tilstoppet.

Katalytisk revnedannelse.

Spaltningen af ​​kulbrintemolekyler sker i nærværelse af katalysatorer og ved en lavere temperatur (450-5000 C). Hovedfokus er på benzin. De forsøger at få mere af det og altid af bedre kvalitet. Katalytisk revnedannelse opstod netop som et resultat af oliearbejdernes langsigtede, vedvarende kamp for at forbedre kvaliteten af ​​benzin. Sammenlignet med termisk krakning forløber processen meget hurtigere, og der sker ikke kun spaltningen af ​​kulbrintemolekyler, men også deres isomerisering, dvs. dannes kulbrinter med en forgrenet kæde af kulstofatomer. Katalytisk krakket benzin er endnu mere modstandsdygtig over for detonation end termisk krakket benzin.

Kul. (Jeg introducerer eleverne til oprindelsen kul, hovedreserver, produktion, fysiske egenskaber, forarbejdede produkter).

Oprindelse: (Jeg bruger MarSTU's elektroniske lærebog, hvor de taler om kuls oprindelse).

Hovedreserver: (dias nummer 18) På kortet viser jeg eleverne de største kulforekomster i Rusland med hensyn til produktionsvolumen - disse er Tunguska-, Kuznetsk- og Pechora-bassinerne.

Produktion:(Jeg bruger MarSTU elektroniske lærebog, hvor de taler om kulminedrift).

• Koks gas– som omfatter H 2, CH 4, CO, CO 2, urenheder af NH 3, N 2 og andre gasser,
• Stenkulstjære– indeholder flere hundrede forskellige organiske stoffer, herunder benzen og dets homologer, phenol og aromatiske alkoholer, naphthalen og forskellige heterocykliske forbindelser,
• Nadsmolnaya, eller ammoniak vand– indeholder opløst ammoniak samt phenol, svovlbrinte og andre stoffer,
• Cola– fast forkoksningsrester, næsten rent kulstof.

Naturlige og petroleumsrelaterede gasser. (Jeg introducerer eleverne til de vigtigste reserver, produktion, sammensætning, forarbejdede produkter).

III. Generalisering.

I den sammenfattende del af lektionen lavede jeg en test ved hjælp af Turning Point-programmet. Eleverne bevæbnede sig med fjernbetjeninger. Når et spørgsmål vises på skærmen, vælger de det rigtige svar ved at trykke på den relevante knap.

1. Hovedkomponenter naturgas er:

• Ethan;
• Propan;
• Metan;
• Butan.

2. Hvilken fraktion af petroleumsdestillation indeholder fra 4 til 9 kulstofatomer pr. molekyle?

• nafta;
• Gasolie;
• Benzin;
• Petroleum.

3. Hvad er formålet med at revne tunge olieprodukter?

• Metan produktion;
• At opnå benzinfraktioner med høj detonationsmodstand;
• Syntesegas produktion;
• Brintproduktion.

4. Hvilken proces er ikke relateret til olieraffinering?

• koks;
• Fraktioneret destillation;
• Katalytisk krakning;
• Termisk revnedannelse.

5. Hvilken af ​​følgende hændelser er den farligste for akvatiske økosystemer?

• Overtrædelse af tæthed af olierørledninger;
• Olieudslip som følge af en tankskibsulykke;
• Krænkelse af teknologi under dyb olieproduktion på land;
• Transport af kul ad søvejen.

6. Fra metan, som danner naturgas, får vi:

• Syntesegas;
• Ethylen;
• acetylen;
• Butadien.

7. Hvilke egenskaber adskiller katalytisk krakningsbenzin fra lige destilleret benzin?

• Tilstedeværelse af alkener;
• Tilstedeværelse af alkyner;
• Tilstedeværelsen af ​​carbonhydrider med en forgrenet kæde af carbonatomer;
• Høj detonationsmodstand.

Testresultatet er umiddelbart synligt på skærmen.

Lektier:§ 10, ex.1 – 8

Litteratur:

1. L.Yu. Underholdende kemi“. – M.: “AST-Press”, 1999.
2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov "Håndbog for kemilærere, klasse 10." - M.: "Blik og K," 2001.
3. O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, V.I. "Kemi 10. klasse."

Besked om emnet: " Naturlige kilder kulbrinter"

Forberedt

Kulbrinter

Kulbrinter er forbindelser, der kun består af kulstof- og brintatomer.

Kulbrinter opdeles i cykliske (carbocykliske forbindelser) og acykliske.

Cyklisk (carbocyklisk) er forbindelser, der indeholder en eller flere ringe, der kun består af carbonatomer (i modsætning til heterocykliske forbindelser, der indeholder heteroatomer - nitrogen, svovl, oxygen osv.).

d.). Carbocykliske forbindelser er til gengæld opdelt i aromatiske og ikke-aromatiske (alicykliske) forbindelser.

Acykliske kulbrinter omfatter organiske forbindelser, hvis kulstofskeletmolekyler er åbne kæder.

Disse kæder kan dannes af enkeltbindinger (alkaner СnН2n+2), indeholder en dobbeltbinding (alkener СnН2n), to eller flere dobbeltbindinger (diener eller polyener), en tripelbinding (alkyner СnН2n-2).

Kulstofkæder er som bekendt en del af det meste organisk stof. Således erhverver studiet af kulbrinter særlig betydning, da disse forbindelser er det strukturelle grundlag for andre klasser organiske forbindelser.

Derudover er kulbrinter, især alkaner, de vigtigste naturlige kilder til organiske forbindelser og grundlaget for de vigtigste industrielle og laboratoriesynteser.

Kulbrinter er de vigtigste råstoffer til kemisk industri. Til gengæld er kulbrinter ret udbredt i naturen og kan isoleres fra forskellige naturlige kilder: olie, tilhørende olie og naturgas, kul.

Lad os se nærmere på dem.

Olie er en naturlig kompleks blanding af kulbrinter, hovedsageligt lineære og forgrenede alkaner, der indeholder fra 5 til 50 kulstofatomer i molekyler, med andre organiske stoffer.

Dets sammensætning afhænger væsentligt af dets ekstraktionssted (aflejring) ud over alkaner kan det indeholde cycloalkaner og aromatiske carbonhydrider;

De gasformige og faste komponenter i olie er opløst i dens flydende komponenter, som bestemmer dens fysisk tilstand. Olie er en olieagtig væske af en mørk (brun til sort) farve med en karakteristisk lugt, uopløselig i vand. Dens massefylde er mindre end vands, derfor, når olie kommer ind i den, spredes den over overfladen og forhindrer opløsning af ilt og andre luftgasser i vandet.

Det er indlysende, at når olie trænger ind i naturlige vandområder, forårsager det mikroorganismers og dyrs død, hvilket fører til miljøkatastrofer og endda katastrofer. Der er bakterier, der kan bruge oliekomponenter som mad og omdanne det til harmløse produkter af deres vitale aktivitet. Det er klart, at brugen af ​​kulturer af disse bakterier er den mest miljøvenlige og lovende måde at bekæmpe miljøforurening med olie under produktion, transport og raffinering.

I naturen fylder olie og tilhørende petroleumsgas, som vil blive diskuteret nedenfor, hulrummene i jordens indre. Repræsenterer en blanding forskellige stoffer, olie har ikke et konstant kogepunkt. Det er klart, at hver af dens komponenter bevarer sine individuelle egenskaber i blandingen. fysiske egenskaber, hvilket gør det muligt at adskille olie i dets komponenter. For at gøre dette renses det fra mekaniske urenheder og svovlholdige forbindelser og udsættes for såkaldt fraktioneret destillation eller rektifikation.

Fraktioneret destillation - fysisk metode adskille en blanding af komponenter fra forskellige temperaturer kogende.

Under rektifikationsprocessen opdeles olie i følgende fraktioner:

Ensrettergasser er en blanding af kulbrinter med lav molekylvægt, hovedsageligt propan og butan, med et kogepunkt på op til 40 ° C;

Benzinfraktion (benzin) - carbonhydrider med sammensætning fra C5H12 til C11H24 (kogepunkt 40-200 ° C); med en finere adskillelse af denne fraktion opnås benzin (petroleumsether, 40-70 °C) og benzin (70-120 °C);

Naphtha-fraktion - carbonhydrider med sammensætning fra C8H18 til C14H30 (kogepunkt 150-250 °C);

Petroleumsfraktion - carbonhydrider med sammensætning fra C12H26 til C18H38 (kogepunkt 180-300 °C);

Dieselbrændstof - kulbrinter med sammensætning fra C13H28 til C19H36 (kogepunkt 200-350 ° C).

Remanensen fra oliedestillation - fuelolie - indeholder kulbrinter med antallet af kulstofatomer fra 18 til 50. Ved destillation under reduceret tryk opnås dieselolie (C18H28-C25H52), smøreolier (C28H58-C38H78), vaseline og paraffin fra brændselsolie - lavtsmeltende blandinger af faste kulbrinter.

Den faste rest fra destillationen af ​​brændselsolie - tjære og produkterne fra dens forarbejdning - bitumen og asfalt bruges til at lave vejbelægninger.

Associeret petroleumsgas

Oliefelter indeholder som regel store ophobninger af såkaldte tilknyttede olie gas, som samler sig over olie i jordskorpen og opløses delvist i det under tryk fra overliggende klipper.

Ligesom olie er associeret petroleumsgas en værdifuld naturlig kilde til kulbrinter. Den indeholder hovedsageligt alkaner, hvis molekyler indeholder fra 1 til 6 kulstofatomer. Det er indlysende, at sammensætningen af ​​tilhørende petroleumsgas er meget dårligere end olie. Men på trods af dette er det også meget brugt både som brændstof og som råmateriale til den kemiske industri. For blot et par årtier siden, i de fleste oliefelter, blev tilhørende petroleumsgas afbrændt som et ubrugeligt supplement til olie.

I øjeblikket, for eksempel i Surgut, den rigeste oliereserve i Rusland, produceres den billigste elektricitet i verden ved hjælp af tilhørende petroleumsgas som brændstof.

Associeret petroleumsgas er sammenlignet med naturgas rigere i sammensætning af forskellige kulbrinter. Ved at dele dem op i brøker får vi:

Gasbenzin er en meget flygtig blanding, der hovedsageligt består af lenthan og hexan;

En propan-butanblanding, der, som navnet antyder, består af propan og butan og let bliver til flydende tilstand, når trykket stiger;

Tør gas er en blanding, der hovedsageligt indeholder metan og ethan.

Gasbenzin, der er en blanding af flygtige komponenter med en lille molekylvægt, fordamper godt selv kl lave temperaturer. Dette tillader brugen af ​​benzin som brændstof til motorer intern forbrænding i det fjerne nord og som tilføjelse til motorbrændstof, hvilket gør det nemmere at starte motorer under vinterforhold.

En propan-butan-blanding i form af flydende gas bruges som husholdningsbrændstof (de velkendte gasflasker på din dacha) og til påfyldning af lightere.

Den gradvise overgang af vejtransport til flydende gas er en af ​​de vigtigste måder at overvinde den globale brændstofkrise og løse miljøproblemer på.

Tør gas, der i sammensætning er tæt på naturgas, er også meget brugt som brændstof.

Brugen af ​​tilhørende petroleumsgas og dens komponenter som brændstof er dog langt fra den mest lovende måde at bruge den på.

Det er meget mere effektivt at bruge tilhørende petroleumsgaskomponenter som råmateriale til kemisk produktion. Hydrogen, acetylen, umættede og aromatiske kulbrinter og deres derivater udvindes fra alkaner, der udgør tilhørende petroleumsgas.

Gasformige kulbrinter kan ikke kun ledsage olie i jordskorpen, men også danne selvstændige ophobninger - naturgasforekomster.

Naturgas

Naturgas er en blanding af gasformige mættede kulbrinter med lav molekylvægt. Hovedbestanddelen af ​​naturgas er metan, hvis andel, afhængigt af feltet, varierer fra 75 til 99 % i volumen.

Naturgas omfatter foruden metan ethan, propan, butan og isobutan samt nitrogen og kuldioxid.

Ligesom tilhørende råolie bruges naturgas både som brændstof og som råmateriale til fremstilling af en række organiske og uorganiske stoffer.

Du ved allerede, at fra metan, hovedbestanddelen af ​​naturgas, brint, acetylen og methylalkohol, formaldehyd og myresyre, mange andre organiske stoffer. Naturgas bruges som brændsel i kraftværker, i kedelsystemer til vandopvarmning af boliger og industribygninger, i højovns- og åben ildindustri.

Ved at slå en tændstik og tænde gas i køkkengaskomfuret i et byhus, "udløser" du en kædereaktion af oxidation af alkaner, der udgør naturgas.

Kul

Ud over olie, naturlige og tilhørende oliegasser er kul en naturlig kilde til kulbrinter.

0n danner tykke lag i jordens tarme, dens påviste reserver overstiger væsentligt oliereserverne. Ligesom olie indeholder kul stort antal forskellige organiske stoffer.

Udover økologisk indeholder den også uorganiske stoffer, såsom vand, ammoniak, svovlbrinte og selvfølgelig kulstof selv - kul. En af de vigtigste metoder til behandling af kul er koks - kalcinering uden luftadgang. Som et resultat af koksdannelse, som udføres ved en temperatur på omkring 1000 °C, dannes følgende:

Koksovnsgas, som indeholder brint, methan, kuldioxid og kuldioxid, blandinger af ammoniak, nitrogen og andre gasser;
stenkulstjære indeholdende flere hundrede gange personlige organiske stoffer, herunder benzen og dets homologer, phenol og aromatiske alkoholer, naphthalen og forskellige heterocykliske forbindelser;
suprasin, eller ammoniakvand, indeholdende, som navnet antyder, opløst ammoniak samt phenol, svovlbrinte og andre stoffer;
koks er en fast rest fra koks, næsten rent kulstof.

Koks bruges til fremstilling af jern og stål, ammoniak bruges til fremstilling af kvælstof og kombineret gødning, og betydningen af ​​økologiske koksprodukter kan næppe overvurderes.

Konklusion: derfor er olie, tilhørende olie og naturgasser, kul ikke kun de mest værdifulde kilder til kulbrinter, men også en del af et unikt lager af uerstattelige naturressourcer, hvis omhyggelige og rimelige brug - nødvendig betingelse progressiv udvikling af det menneskelige samfund.

Naturlige kilder til kulbrinter er fossile brændstoffer. De fleste organiske stoffer kommer fra naturlige kilder. I processen med syntese af organiske forbindelser bruges naturlige og ledsagende gasser, hårdt og brunt kul, olie, olieskifer, tørv og produkter af animalsk og vegetabilsk oprindelse som råmaterialer.

Hvad er sammensætningen af ​​naturgas

Den kvalitative sammensætning af naturgas består af to grupper af komponenter: organiske og uorganiske.

Organiske komponenter omfatter: methan - CH4; propan - C3H8; butan - C4H10; ethan - C2H4; tungere kulbrinter med mere end fem kulstofatomer. Uorganiske komponenter omfatter følgende forbindelser: hydrogen (i små mængder) - H2; kuldioxid - CO2; helium - Han; nitrogen - N2; svovlbrinte - H2S.

Hvad præcis sammensætningen af ​​en bestemt blanding vil være, afhænger af kilden, det vil sige aflejringen. De samme grunde forklarer de forskellige fysiske og kemiske egenskaber naturgas.

Kemisk sammensætning
Hovedparten af ​​naturgassen er metan (CH4) - op til 98%. Naturgas kan også indeholde tungere kulbrinter:
* ethan (C2H6),
* propan (C3H8),
* butan (C4H10)
- methanhomologer samt andre ikke-kulbrintestoffer:
* brint (H2),
* svovlbrinte (H2S),
* kuldioxid (CO2),
* nitrogen (N2),
* helium (Han).

Naturgas er farveløs og lugtfri.

For at identificere en lækage ved lugt tilsættes en lille mængde mercaptaner, som har en stærk ubehagelig lugt, til gassen.

Hvad er fordelene ved naturgas frem for andre typer brændstof?

1. forenklet ekstraktion (kræver ikke kunstig pumpning)

2. klar til brug uden mellembehandling (destillation)

transport i både gasformig og flydende tilstand.

4. minimale emissioner skadelige stoffer ved forbrænding.

5. bekvemmelighed ved at levere brændstof i en allerede gasformig tilstand under dets forbrænding (lavere omkostninger til udstyr ved brug af denne type brændstof)

reserver er mere omfattende end andre brændstoffer (lavere markedsværdi)

7. Anvendelse i store industrier national økonomi end andre typer brændstof.

en tilstrækkelig mængde i dybet af Rusland.

9. Emissioner af selve brændstoffet under ulykker er mindre giftigt for miljøet.

10. høj forbrændingstemperatur til brug i teknologiske ordninger i den nationale økonomi, etc., etc.

Anvendelse i den kemiske industri

Det bruges til at fremstille plast, alkohol, gummi og organiske syrer. Kun ved brug af naturgas kan man syntetisere kemikalier, der simpelthen ikke kan findes i naturen, for eksempel polyethylen.

metan bruges som råmateriale til fremstilling af acetylen, ammoniak, methanol og hydrogencyanid. Samtidig er naturgas den vigtigste råvarebase til produktion af ammoniak. Næsten tre fjerdedele af al ammoniak bruges til fremstilling af kvælstofgødning.

Hydrogencyanid, opnået fra ammoniak, fungerer sammen med acetylen som det oprindelige råmateriale til fremstilling af forskellige syntetiske fibre. Acetylen kan bruges til at fremstille forskellige metalplader, som er meget udbredt i industrien og hverdagen.

Det bruges også til at fremstille acetatsilke.

Naturgas er en af ​​de bedste udsigt brændstoffer, der bruges til industrielle og huslige behov. Dets værdi som brændstof ligger også i, at dette mineralske brændstof er ret miljøvenligt. Når det brænder, opstår der meget mindre skadelige stoffer sammenlignet med andre typer brændstof.

De vigtigste olieprodukter

Under raffineringsprocessen bruges petroleum til at producere brændstof (flydende og gasformigt), smøreolier og fedtstoffer, opløsningsmidler, individuelle kulbrinter - ethylen, propylen, methan, acetylen, benzen, toluen, xylo osv., faste og halvfaste blandinger af kulbrinter (paraffin, vaseline, ceresin), petroleumsbitumen, carbon black (sod), petroleumssyrer og deres derivater.

Flydende brændstof opnået fra olieraffinering er opdelt i motorbrændstof og kedelbrændstof.

Gasformige brændstoffer omfatter flydende kulbrintegasser, der anvendes til kommunale tjenester. Det er blandinger af propan og butan i forskellige forhold.

Smøreolier designet til at give flydende smøring i forskellige maskiner og mekanismer er opdelt afhængigt af anvendelsen i industri-, turbine-, kompressor-, transmissions-, isolerings- og motorolier.

Fedt er jordolie fortykket med sæber, faste kulbrinter og andre fortykningsmidler.

Individuelle kulbrinter opnået fra forarbejdning af olie og petroleumsgasser tjener som råmateriale til fremstilling af polymerer og organiske synteseprodukter.

Af disse er de vigtigste de begrænsende - metan, ethan, propan, butan; umættet - ethylen, propylen; aromatisk - benzen, toluen, xylener. Også produkter fra råolieraffinering er mættede kulbrinter med høj molekylvægt (C16 og højere) - paraffiner, ceresiner, der anvendes i parfumeindustrien og som fortykningsmidler til smørefedt.

Petroleumsbitumen, udvundet af tunge olierester ved oxidation, bruges til vejbygning, til fremstilling af tagmaterialer, til fremstilling af asfaltlakker og trykfarver mv.

Et af hovedprodukterne ved olieraffinering er motorbrændstof, som omfatter luftfart og motorbenzin.

Hvad er de vigtigste naturlige kilder til kulbrinter, som du kender?

Naturlige kilder til kulbrinter er fossile brændstoffer.

De fleste organiske stoffer kommer fra naturlige kilder. I processen med syntese af organiske forbindelser bruges naturlige og ledsagende gasser, hårdt og brunt kul, olie, olieskifer, tørv og produkter af animalsk og vegetabilsk oprindelse som råmaterialer.

12Næste ⇒

Svar på punkt 19

1. Hvad er de vigtigste naturlige kilder til kulbrinter, som du kender?
Olie, naturgas, skifer, kul.

Hvad er sammensætningen af ​​naturgas? Peg på geografisk kort de vigtigste forekomster: a) naturgas; b) olie; c) kul.

3. Hvilke fordele har naturgas i forhold til andre typer brændstof? Til hvilke formål bruges naturgas i den kemiske industri?
Naturgas er sammenlignet med andre kulbrinterkilder den nemmeste at producere, transportere og behandle.

I den kemiske industri bruges naturgas som en kilde til kulbrinter med lav molekylvægt.

4. Skriv reaktionsligningerne for fremstilling af: a) acetylen ud fra metan; b) chloroprengummi fra acetylen; c) carbontetrachlorid fra metan.

5. Hvordan adskiller associerede petroleumsgasser sig fra naturgas?
Associerede gasser er flygtige kulbrinter opløst i olie.

Deres isolation sker ved destillation. I modsætning til naturgas kan den isoleres på ethvert stadie af oliefeltudviklingen.

6. Beskriv de vigtigste produkter opnået fra associerede petroleumsgasser.
Hovedprodukter: methan, ethan, propan, n-butan, pentan, isobutan, isopentan, n-hexan, n-heptan, hexan og heptan isomerer.

Nævn de vigtigste olieprodukter, angiv deres sammensætning og anvendelsesområde.

8. Hvilke smøreolier bruges i produktionen?
Motorolier, transmissions-, industri-, smøre- og køleemulsioner til metalskæremaskiner mv.

Hvordan destilleres olie?

10. Hvad er petroleumskrakning? Skriv en ligning for reaktionerne ved carbonhydridspaltning Og i denne proces.

Hvorfor er det muligt at opnå ikke mere end 20% benzin under direkte destillation af olie?
Fordi indholdet af benzinfraktion i olie er begrænset.

12. Hvordan adskiller termisk krakning sig fra katalytisk krakning? Angiv karakteristika for termisk og katalytisk krakningsbenzin.
Under termisk krakning er det nødvendigt at opvarme reaktanterne til høje temperaturer, med katalytisk - indføringen af ​​en katalysator reducerer reaktionens aktiveringsenergi, hvilket gør det muligt at reducere reaktionstemperaturen betydeligt.

Hvordan kan du i praksis skelne krakket benzin fra lige destilleret benzin?
Krakningsbenzin har et højere oktantal sammenlignet med lige destilleret benzin, dvs. er mere detonationsbestandig og anbefales til brug i forbrændingsmotorer.

14. Hvad er oliearomatisering? Skriv reaktionsligninger, der forklarer denne proces.

Hvad er de vigtigste produkter fremstillet af kokskul?
Naphthalen, anthracen, phenanthren, phenoler og kulolier.

16. Hvordan fås koks, og hvor bruges det?
Koks er et fast porøst produkt grå, opnået af kokosnøddekul ved temperaturer på 950-1100°C uden adgang til ilt.

Det bruges til at smelte støbejern, som et røgfrit brændstof, et reduktionsmiddel jernmalm, opløsningsmiddel til batchmaterialer.

17. Hvad er de vigtigste produkter modtaget:
a) fra stenkulstjære; b) fra tjærevand; c) fra koksovnsgas? Hvor bruges de? Hvilke organiske stoffer kan fås fra koksovnsgas?
a) benzen, toluen, naphthalen – kemisk industri
b) ammoniak, phenoler, organiske syrer – kemisk industri
c) brint, methan, ethylen - brændstof.

Husk alle de vigtigste måder at få aromatiske kulbrinter. Hvad er forskellene mellem metoderne til fremstilling af aromatiske kulbrinter fra produkterne af kokskul og olie? Skriv ligningerne for de tilsvarende reaktioner.
De adskiller sig i produktionsmetoderne: primær olieraffinering er baseret på forskellen i de fysiske egenskaber af forskellige fraktioner, og koksning er udelukkende baseret på kemiske egenskaber kul.

Forklar, hvordan metoderne til forarbejdning og anvendelse af naturlige kulbrinteressourcer vil blive forbedret i processen med at løse energiproblemer i landet.
Søgning efter nye energikilder, optimering af olieproduktion og raffineringsprocesser, udvikling af nye katalysatorer for at reducere omkostningerne ved hele produktionen mv.

20. Hvad er udsigterne til at modtage flydende brændstof fra kul?
I fremtiden er det muligt at producere flydende brændsel fra kul, forudsat at omkostningerne ved dets produktion reduceres.

Opgave 1.

Det er kendt, at gassen indeholder volumen fraktioner 0,9 methan, 0,05 ethan, 0,03 propan, 0,02 nitrogen. Hvilken mængde luft skal der til for at forbrænde 1 m3 af denne gas under normale forhold?

Opgave 2.

Hvilken mængde luft (nr.) skal der til for at forbrænde 1 kg heptan?

Opgave 3. Beregn hvilket rumfang (i l) og hvilken masse (i kg) kulilte (IV) der opnås ved forbrænding af 5 mol oktan (nr.).

De vigtigste kilder til kulbrinter på vores planet er naturgas, olie Og kul. De mest stabile kulbrinter, mættede og aromatiske, har overlevet millioner af års bevaring i jordens indvolde.

Naturgas består hovedsageligt af metan med blandinger af andre gasformige alkaner, nitrogen, kuldioxid og nogle andre gasser; kul indeholder hovedsageligt polycykliske aromatiske kulbrinter.

Olie indeholder i modsætning til naturgas og kul en lang række komponenter:

Andre stoffer er også til stede i olie: heteroatomiske organiske forbindelser (indeholder svovl, nitrogen, oxygen og andre elementer), vand med salte opløst i det, faste partikler af andre sten og andre urenheder.

Interessant at vide Kulbrinter findes også i rummet, også på andre planeter.

For eksempel udgør metan en betydelig del af Uranus atmosfære og er ansvarlig for dens lys turkise farve observeret gennem et teleskop. Atmosfære af Titan største satellit Saturn, består hovedsagelig af nitrogen, men indeholder også kulbrinter methan, ethan, propan, ethyn, propyn, butadiin og deres derivater; nogle gange regner metan der, og kulbrintefloder løber ud i kulbrintesøer på Titans overflade.

Tilstedeværelsen af ​​umættede kulbrinter sammen med mættet og molekylært brint skyldes virkningerne af solstråling.

Mendeleev ejer sætningen: "At brænde olie er det samme som at opvarme en ovn med pengesedler." Takket være fremkomsten og udviklingen af ​​olieraffineringsteknologier forvandlede det sig i det 20. århundrede fra et almindeligt brændstof til det mest værdifulde kilde til råvarer for den kemiske industri.

Petroleumsprodukter bruges i dag i næsten alle industrier.

Primær olieraffinering er forberedelse rensning af olie fra uorganiske urenheder og petroleumsgas opløst i den, og destillation, altså fysisk opdeling i fraktioner afhængig af kogepunktet:

Fra den resterende brændselsolie efter oliedestillation kl atmosfærisk tryk under påvirkning af vakuum isoleres komponenter med høj molekylvægt, egnede til forarbejdning til mineralolier, motorbrændstoffer og andre produkter, og resten - tjære- anvendes til fremstilling af bitumen.

I gang genbrug olie, enkelte fraktioner udsættes for kemiske omdannelser.

Disse er krakning, reformering, isomerisering og mange andre processer, der gør det muligt at opnå umættede og aromatiske kulbrinter, forgrenede alkaner og andre værdifulde olieprodukter. Nogle af dem bruges på produktion af højkvalitetsbrændstof og forskellige opløsningsmidler, og nogle er råmaterialer til fremstilling af nye organiske forbindelser og materialer til en lang række industrier.

Men det skal huskes, at kulbrintereserver i naturen genopbygges meget langsommere, end menneskeheden forbruger dem, og selve processen med raffinering og afbrænding af petroleumsprodukter introducerer stærke afvigelser i naturens kemiske balance.

Naturligvis vil naturen før eller siden genoprette balancen, men det kan resultere i alvorlige problemer for mennesker. Derfor er det nødvendigt nye teknologier at eliminere brugen af ​​kulbrinter som brændstof i fremtiden.

For at løse sådanne globale problemer er det nødvendigt udvikling af grundvidenskab og en dyb forståelse af verden omkring os.

Forbindelser, der kun består af carbon- og hydrogenatomer.

Kulbrinter opdeles i cykliske (carbocykliske forbindelser) og acykliske.

Cyklisk (carbocyklisk) er forbindelser, der indeholder en eller flere cyklusser, der kun består af kulstofatomer (i modsætning til heterocykliske forbindelser indeholdende heteroatomer - nitrogen, svovl, oxygen osv.). Carbocykliske forbindelser er til gengæld opdelt i aromatiske og ikke-aromatiske (alicykliske) forbindelser.

Acykliske kulbrinter omfatter organiske forbindelser, hvis kulstofskeletmolekyler er åbne kæder.

Disse kæder kan dannes af enkeltbindinger (alkaner), indeholde en dobbeltbinding (alkener), to eller flere dobbeltbindinger (diener eller polyener) eller en tredobbeltbinding (alkyner).

Kulstofkæder er som bekendt en del af det meste organisk stof. Studiet af kulbrinter er således af særlig betydning, da disse forbindelser er det strukturelle grundlag for andre klasser af organiske forbindelser.

Derudover er kulbrinter, især alkaner, de vigtigste naturlige kilder til organiske forbindelser og grundlaget for de vigtigste industrielle og laboratoriesynteser (skema 1).

Du ved allerede, at kulbrinter er den vigtigste type råmateriale til den kemiske industri. Til gengæld er kulbrinter ret udbredt i naturen og kan isoleres fra forskellige naturlige kilder: olie, tilhørende olie og naturgas, kul. Lad os se nærmere på dem.

Olie- en naturlig kompleks blanding af kulbrinter, hovedsagelig alkaner med lineær og forgrenet struktur, indeholdende fra 5 til 50 kulstofatomer i molekyler, med andre organiske stoffer. Dets sammensætning afhænger væsentligt af dets ekstraktionssted (aflejring) ud over alkaner kan det indeholde cycloalkaner og aromatiske carbonhydrider;

Gasformige og faste komponenter i olie opløses i dets flydende komponenter, som bestemmer dens aggregeringstilstand. Olie er en olieagtig væske af en mørk (brun til sort) farve med en karakteristisk lugt, uopløselig i vand. Dens massefylde er mindre end vands, derfor, når olie kommer ind i den, spredes den over overfladen og forhindrer opløsning af ilt og andre luftgasser i vandet. Det er indlysende, at når olie trænger ind i naturlige vandområder, forårsager det mikroorganismers og dyrs død, hvilket fører til miljøkatastrofer og endda katastrofer. Der er bakterier, der kan bruge oliekomponenter som mad og omdanne det til harmløse produkter af deres vitale aktivitet. Det er klart, at brugen af ​​kulturer af disse bakterier er den mest miljøvenlige og lovende måde at bekæmpe miljøforurening med olie under produktion, transport og raffinering.

I naturen fylder olie og tilhørende petroleumsgas, som vil blive diskuteret nedenfor, hulrummene i jordens indre. Da olien er en blanding af forskellige stoffer, har olien ikke et konstant kogepunkt. Det er klart, at hver af dens komponenter bevarer sine individuelle fysiske egenskaber i blandingen, hvilket gør det muligt at adskille olien i dens komponenter. For at gøre dette renses det fra mekaniske urenheder og svovlholdige forbindelser og udsættes for såkaldt fraktioneret destillation eller rektifikation.

Fraktioneret destillation er en fysisk metode til at adskille en blanding af komponenter med forskellige kogepunkter.

Destillation udføres i specielle installationer - destillationskolonner, hvori cyklusser af kondensation og fordampning af flydende stoffer indeholdt i olie gentages (fig. 9).

Dampene, der dannes, når en blanding af stoffer koger, beriges med en laverekogende (dvs. lavere temperatur) komponent. Disse dampe opsamles, kondenseres (afkøles til under kogepunktet) og bringes i kog igen. I dette tilfælde dannes dampe, der er endnu mere beriget med et lavtkogende stof. Ved at gentage disse cyklusser mange gange er det muligt at opnå næsten fuldstændig adskillelse af stofferne i blandingen.

Destillationskolonnen modtager olie opvarmet i en rørovn til en temperatur på 320-350 °C. Destillationskolonnen har vandrette skillevægge med huller - de såkaldte bakker, hvorpå der sker kondensering af oliefraktioner. Lavtkogende fraktioner akkumuleres på de højere, og højtkogende - på de lavere.

Under rektifikationsprocessen opdeles olie i følgende fraktioner:

Ensrettergasser er en blanding af kulbrinter med lav molekylvægt, hovedsageligt propan og butan, med et kogepunkt på op til 40 ° C;

Benzinfraktion (benzin) - carbonhydrider med sammensætning fra C 5 H 12 til C 11 H 24 (kogepunkt 40-200 ° C); med en finere adskillelse af denne fraktion opnås benzin (petroleumsether, 40-70 °C) og benzin (70-120 °C);

Naphtha-fraktion - carbonhydrider med sammensætning fra C8H18 til C14H30 (kogepunkt 150-250 °C);

Petroleumsfraktion - carbonhydrider med sammensætning fra C12H26 til C18H38 (kogepunkt 180-300 °C);

Dieselbrændstof - kulbrinter med sammensætning fra C13H28 til C19H36 (kogepunkt 200-350 ° C).

Resten af ​​oliedestillationen er brændselsolie- indeholder kulbrinter med antallet af kulstofatomer fra 18 til 50. Ved destillation under reduceret tryk fra brændselsolie opnås dieselolie (C18H28-C25H52), smøreolier (C28H58-C38H78), vaseline og paraffin - lavtsmeltende blandinger af faste kulbrinter. Den faste rest fra destillationen af ​​brændselsolie - tjære og produkterne fra dens forarbejdning - bitumen og asfalt bruges til at lave vejbelægninger.

Produkterne opnået som følge af olierektifikation underkastes kemisk behandling, som omfatter en række komplekse processer. En af dem er krakning af olieprodukter. Du ved allerede, at brændselsolie opdeles i komponenter under reduceret tryk. Dette forklares af det faktum, at dets komponenter ved atmosfærisk tryk begynder at nedbrydes, før de når kogepunktet. Dette er netop grundlaget for cracking.

Revner - termisk nedbrydning af olieprodukter, hvilket fører til dannelse af kulbrinter med et mindre antal kulstofatomer i molekylet.

Der er flere typer revnedannelse: termisk, katalytisk revnedannelse, højtryksrevnedannelse og reduktionsrevnedannelse.

Termisk krakning involverer spaltning af kulbrintemolekyler med en lang kulstofkæde til kortere under påvirkning af høj temperatur (470-550 ° C). Under denne spaltning dannes alkener sammen med alkaner.

I generel opfattelse denne reaktion kan skrives som følger:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alkan alkan alken
med lang kæde

De resulterende kulbrinter kan knækkes igen for at danne alkaner og alkener med en endnu kortere kæde af kulstofatomer i molekylet:

Konventionel termisk krakning producerer en masse gasformige kulbrinter med lav molekylvægt, som kan bruges som råmaterialer til fremstilling af alkoholer. carboxylsyrer højmolekylære forbindelser (for eksempel polyethylen).

Katalytisk revnedannelse forekommer i nærvær af katalysatorer, som anvender naturlige aluminosilicater med sammensætningen RA1203" T8Iu2-

Revner ved brug af katalysatorer fører til dannelsen af ​​carbonhydrider med en forgrenet eller lukket kæde af carbonatomer i molekylet. Indholdet af kulbrinter i denne struktur i motorbrændstof øger dets kvalitet væsentligt, primært modstanden mod detonation - benzinens oktantal.

Revner af olieprodukter sker ved høje temperaturer, så kulstofaflejringer (sod) dannes ofte, hvilket forurener overfladen af ​​katalysatoren, hvilket kraftigt reducerer dens aktivitet.

Rengøring af overfladen af ​​katalysatoren fra kulstofaflejringer - dens regenerering - er hovedbetingelsen for den praktiske implementering af katalytisk krakning. Den enkleste og billigste måde at regenerere en katalysator på er at riste den, hvor kulstofaflejringer oxideres med atmosfærisk oxygen. Gasformige oxidationsprodukter (hovedsageligt kuldioxid og svovldioxid) fjernes fra katalysatorens overflade.

Katalytisk krakning er en heterogen proces, hvori faste (katalysator) og gasformige (carbonhydriddamp) stoffer deltager. Det er indlysende, at katalysatorregenerering - samspillet mellem fast sod og atmosfærisk oxygen - også er en heterogen proces.

Heterogene reaktioner(gas - fast) flyder hurtigere, når overfladearealet af det faste stof øges. Derfor knuses katalysatoren, og dens regenerering og krakning af kulbrinter udføres i et "fluidiseret leje", som du kender fra produktionen af ​​svovlsyre.

Krakningsråmaterialet, såsom gasolie, kommer ind i en konisk reaktor. Den nederste del af reaktoren har en mindre diameter, så strømningshastigheden af ​​råvaredamp er meget høj. Flytter med høj hastighed gas fanger katalysatorpartikler og fører dem væk ind øverste del reaktor, hvor strømningshastigheden falder på grund af en stigning i dens diameter. Under påvirkning af tyngdekraften falder katalysatorpartikler ned i den nedre, smallere del af reaktoren, hvorfra de igen føres opad. Således er hvert korn af katalysator inde konstant bevægelse og vaskes fra alle sider af et gasformigt reagens.

Nogle katalysatorkorn kommer ind i den ydre, bredere del af reaktoren og, uden at de møder modstand mod gasstrømmen, falder til den nedre del, hvor de opsamles af gasstrømmen og føres ind i regeneratoren. Der, i "fluid bed"-tilstand, affyres katalysatoren og returneres til reaktoren.

Katalysatoren cirkulerer således mellem reaktoren og regeneratoren, og gasformige produkter fra krakning og ristning fjernes fra dem.

Brugen af ​​krakningskatalysatorer gør det muligt at øge reaktionshastigheden lidt, reducere dens temperatur og forbedre kvaliteten af ​​krakningsprodukter.

De resulterende carbonhydrider i benzinfraktionen har hovedsageligt en lineær struktur, hvilket fører til lav detonationsmodstand af den resulterende benzin.

Vi vil overveje begrebet "bankemodstand" senere, for nu vil vi kun bemærke, at kulbrinter med molekyler af en forgrenet struktur har betydeligt større detonationsmodstand. Det er muligt at øge andelen af ​​isomere forgrenede carbonhydrider i blandingen dannet under krakning ved at tilsætte isomeriseringskatalysatorer til systemet.

Oliefelter indeholder som regel store ophobninger af såkaldt tilhørende petroleumsgas, som samler sig over olien i jordskorpen og delvist opløses heri under trykket fra de overliggende bjergarter. Ligesom olie er associeret petroleumsgas en værdifuld naturlig kilde til kulbrinter. Den indeholder hovedsageligt alkaner, hvis molekyler indeholder fra 1 til 6 kulstofatomer. Det er indlysende, at sammensætningen af ​​tilhørende petroleumsgas er meget dårligere end olie. Men på trods af dette er det også meget brugt både som brændstof og som råmateriale til den kemiske industri. For blot et par årtier siden, i de fleste oliefelter, blev tilhørende petroleumsgas afbrændt som et ubrugeligt supplement til olie. I øjeblikket, for eksempel i Surgut, den rigeste oliereserve i Rusland, produceres den billigste elektricitet i verden ved hjælp af tilhørende petroleumsgas som brændstof.

Som allerede nævnt er associeret petroleumsgas sammenlignet med naturgas rigere i sammensætning af forskellige kulbrinter. Ved at dele dem op i brøker får vi:

Gasbenzin er en meget flygtig blanding, der hovedsageligt består af lenthan og hexan;

En propan-butanblanding, der, som navnet antyder, består af propan og butan og let bliver til flydende tilstand, når trykket stiger;

Tør gas er en blanding, der hovedsageligt indeholder metan og ethan.

Benzin, der er en blanding af flygtige komponenter med en lille molekylvægt, fordamper godt selv ved lave temperaturer. Dette gør det muligt at bruge benzin som brændstof til forbrændingsmotorer i det fjerne nord og som et additiv til motorbrændstof, hvilket gør det lettere at starte motorer under vinterforhold.

En propan-butan-blanding i form af flydende gas bruges som husholdningsbrændstof (de velkendte gasflasker på din dacha) og til påfyldning af lightere. Den gradvise overgang af vejtransport til flydende gas er en af ​​de vigtigste måder at overvinde den globale brændstofkrise og løse miljøproblemer på.

Tør gas, der i sammensætning er tæt på naturgas, er også meget brugt som brændstof.

Brugen af ​​tilhørende petroleumsgas og dens komponenter som brændstof er dog langt fra den mest lovende måde at bruge den på.

Det er meget mere effektivt at bruge komponenterne i tilhørende petroleumsgas som råmaterialer til kemisk produktion. Fra de alkaner, der udgør associeret petroleumsgas, opnås hydrogen, acetylen, umættede og aromatiske kulbrinter og deres derivater.

Gasformige kulbrinter kan ikke kun ledsage olie i jordskorpen, men også danne selvstændige ophobninger - naturgasforekomster.

Naturgas - en blanding af gasformige mættede kulbrinter med lav molekylvægt. Hovedbestanddelen af ​​naturgas er metan, hvis andel, afhængigt af feltet, varierer fra 75 til 99 % i volumen. Naturgas omfatter foruden metan ethan, propan, butan og isobutan samt nitrogen og kuldioxid.

Ligesom tilhørende råolie bruges naturgas både som brændstof og som råmateriale til fremstilling af en række organiske og uorganiske stoffer. Du ved allerede, at brint, acetylen og methylalkohol, formaldehyd og myresyre og mange andre organiske stoffer opnås fra metan, hovedbestanddelen af ​​naturgas. Naturgas bruges som brændsel i kraftværker, i kedelsystemer til vandopvarmning af boliger og industribygninger, i højovns- og åben ildindustri. Ved at slå en tændstik og tænde gas i køkkengaskomfuret i et byhus, "udløser" du en kædereaktion af oxidation af alkaner, der udgør naturgas. Ud over olie, naturlige og tilhørende oliegasser er kul en naturlig kilde til kulbrinter. 0n danner tykke lag i jordens tarme, dens påviste reserver overstiger væsentligt oliereserverne. Ligesom olie indeholder kul en stor mængde forskellige organiske stoffer. Udover organiske stoffer indeholder den også uorganiske stoffer, såsom vand, ammoniak, svovlbrinte og selvfølgelig kulstof i sig selv - kul. En af de vigtigste metoder til behandling af kul er koks - kalcinering uden luftadgang. Som et resultat af koksdannelse, som udføres ved en temperatur på omkring 1000 °C, dannes følgende:

Koksovnsgas, som indeholder brint, methan, kuldioxid og kuldioxid, blandinger af ammoniak, nitrogen og andre gasser;
stenkulstjære indeholdende flere hundrede gange personlige organiske stoffer, herunder benzen og dets homologer, phenol og aromatiske alkoholer, naphthalen og forskellige heterocykliske forbindelser;
suprasin, eller ammoniakvand, indeholdende, som navnet antyder, opløst ammoniak samt phenol, svovlbrinte og andre stoffer;
koks er en fast rest fra koks, næsten rent kulstof.

Der bruges cola i produktionen af ​​jern og stål, ammoniak - i produktionen af ​​kvælstof og kombinerede gødninger, og betydningen af ​​økologiske koksprodukter kan næppe overvurderes.

Således er associerede olie- og naturgasser, kul ikke kun de mest værdifulde kilder til kulbrinter, men også en del af et unikt lager af uerstattelige naturressourcer, hvis omhyggelig og rimelig brug er en nødvendig betingelse for den progressive udvikling af det menneskelige samfund.

1. Angiv de vigtigste naturlige kilder til kulbrinter. Hvilke organiske stoffer indgår i hver af dem? Hvad har deres kompositioner til fælles?

2. Beskriv oliens fysiske egenskaber. Hvorfor har det ikke et konstant kogepunkt?

3. Sammenfattende medierapporter, beskriv miljøkatastrofer forårsaget af olielækager og måder at overvinde deres konsekvenser.

4. Hvad er berigtigelse? Hvad er denne proces baseret på? Nævn de fraktioner, der opnås som følge af olierektifikation. Hvordan er de forskellige fra hinanden?

5. Hvad er cracking? Giv ligninger for tre reaktioner svarende til krakning af olieprodukter.

6. Hvilke typer revner kender du? Hvad har disse processer til fælles? Hvordan er de forskellige fra hinanden? Hvad er grundlæggende forskel forskellige typer krakningsprodukter?

7. Hvorfor har tilhørende petroleumsgas dette navn? Hvad er dens hovedkomponenter og deres anvendelser?

8. Hvordan adskiller naturgas sig fra tilhørende petroleumsgas? Hvad har deres kompositioner til fælles? Giv forbrændingsreaktionsligningerne for alle komponenter af tilhørende petroleumsgas, som du kender.

9. Giv reaktionsligninger, der kan bruges til at få benzen fra naturgas. Angiv betingelserne for disse reaktioner.

10. Hvad er koks? Hvad er dets produkter og deres sammensætning? Giv reaktionsligninger, der er karakteristiske for de produkter af kokskul, du kender.

11. Forklar hvorfor afbrænding af olie, kul og tilhørende petroleumsgas er langt fra den mest rationelle måde at bruge dem på.

Naturlige kilder til kulbrinter er fossile brændstoffer - olie og

gas, kul og tørv. Råolie- og gasforekomster opstod for 100-200 millioner år siden

tilbage fra mikroskopisk marine planter og dyr, der viste sig at være

inkluderet i sedimentære bjergarter dannet på havbunden, Ulig

Dette kul og tørv begyndte at dannes for 340 millioner år siden fra planter,

vokser på land.

Naturgas og råolie findes almindeligvis med vand i

olieførende lag placeret mellem stenlag (fig. 2). Semester

"naturgas" gælder også for gasser, der er dannet i naturgas

forhold som følge af kulnedbrydning. Naturgas og råolie

udvikles på alle kontinenter, med undtagelse af Antarktis. Den største

Naturgasproducenter i verden er Rusland, Algeriet, Iran og

USA. De største producenter råolie er

Venezuela, Saudi-Arabien, Kuwait og Iran.

Naturgas består hovedsageligt af metan (tabel 1).

Råolie er en olieagtig væske, hvis farve evt

være meget forskelligartet - fra mørkebrun eller grøn til næsten

farveløs. Den indeholder stort antal alkaner. Blandt dem er der

lige alkaner, forgrenede alkaner og cycloalkaner med antal atomer

kulstof fra fem til 40. Det industrielle navn på disse cycloalkaner er nachta. I

råolie indeholder også ca. 10% aromatisk

kulbrinter, samt små mængder af andre forbindelser indeholdende

svovl, ilt og nitrogen.

Tabel 1 Sammensætning af naturgas

Kul er den ældste kilde energi, som du er fortrolig med

menneskelighed. Det er et mineral (fig. 3), som er dannet af

plantestof i processen med metamorfose. Metamorfisk

kaldes sten, hvis sammensætning har undergået ændringer under forhold

høje tryk, samt høje temperaturer. Produktet af den første etape i

processen med kuldannelse er tørv, hvilket er

nedbrudt organisk stof. Der dannes kul af tørv efter

den er dækket af sedimentære bjergarter. Disse sedimentære bjergarter kaldes

overbelastet. Overbelastet sediment reducerer tørvens fugtindhold.

Tre kriterier anvendes i klassificeringen af ​​kul: renhed (bestemt

relative kulstofindhold i procent); type (defineret

sammensætningen af ​​det oprindelige plantemateriale); karakter (afhængig af

grad af metamorfose).

Tabel 2 Kulstofindhold i nogle brændsler og deres brændværdi

evne

De laveste typer fossile kul er brunkul og

brunkul (tabel 2). De er tættest på tørv og karakteriseres relativt

kendetegnet ved lavere fugtindhold og er meget udbredt i

industri. Den tørreste og hårdeste kultype er antracit. Hans

bruges til opvarmning af boliger og madlavning.

På det seneste, takket være teknologiske fremskridt, er det blevet mere og mere

økonomisk forgasning af kul. Kulforgasningsprodukter omfatter

kulilte, kuldioxid, brint, metan og nitrogen. De bruges i

som gasformigt brændstof eller som råstof til fremstilling af div

kemiske produkter og kunstgødning.

Kul, som beskrevet nedenfor, tjener vigtig kilde råvarer til at skaffe

aromatiske forbindelser. Kul repræsenterer

er en kompleks blanding af kemikalier, der inkluderer kulstof,

brint og ilt, samt små mængder nitrogen, svovl og andre urenheder

elementer. Derudover omfatter sammensætningen af ​​kul, afhængigt af dets type

forskellige mængder fugt og forskellige mineraler.

Kulbrinter forekommer naturligt ikke kun i fossile brændstoffer, men også i

i nogle materialer biologisk oprindelse. Naturgummi

er et eksempel på en naturlig carbonhydridpolymer. gummi molekyle

består af tusindvis af strukturelle enheder, der repræsenterer methylbuta-1,3-dien

(isopren);

Naturgummi. Cirka 90 % naturgummi, hvilket

i øjeblikket udvundet over hele verden, hentet fra brasiliansk

gummitræ Hevea brasiliensis, dyrket hovedsageligt i

ækvatoriale lande i Asien. Saften af ​​dette træ, som er latex

(kolloid vandig opløsning af polymer), opsamlet fra udskæringer lavet med en kniv på

bark Latex indeholder cirka 30% gummi. Hans små stykker

suspenderet i vand. Saften hældes i aluminiumsbeholdere, hvor der tilsættes syre,

får gummiet til at koagulere.

Mange andre naturlige forbindelser indeholder også isoprenstrukturer.

fragmenter. For eksempel indeholder limonen to isoprenenheder. Limonene

er den vigtigste integreret del olier udvundet af citrusskaller,

såsom citroner og appelsiner. Denne forbindelse hører til forbindelsesklasse,

kaldet terpener. Terpener indeholder 10 carbonatomer (C) i deres molekyler

10-forbindelser) og omfatter to isoprenfragmenter forbundet med hinanden

hinanden sekventielt ("hoved mod hale"). Forbindelser med fire isopren

fragmenter (C 20 forbindelser) kaldes diterpener, og med seks

isoprenfragmenter - triterpener (C30-forbindelser). Squalene,

som findes i hajleverolie er en triterpen.

Tetraterpener (C 40 forbindelser) indeholder otte isopren

fragmenter. Tetraterpener findes i pigmenter af vegetabilsk og animalsk fedt

oprindelse. Deres farve skyldes tilstedeværelsen af ​​et langt konjugatsystem

dobbeltbindinger. For eksempel er β-caroten ansvarlig for den karakteristiske orange farve

gulerodsfarve.

Olie- og kulbehandlingsteknologi

I slutningen af ​​det 19. århundrede. Under indflydelse af fremskridt inden for termisk kraftteknik, transport, teknik, militær og en række andre industrier er efterspørgslen steget umådeligt, og der er opstået et presserende behov for nye typer brændstof og kemiske produkter.

På dette tidspunkt blev olieraffineringsindustrien født og udviklede sig hurtigt. En enorm fremdrift til udviklingen af ​​olieraffineringsindustrien blev givet af opfindelsen og den hurtige udbredelse af forbrændingsmotoren, der kører på olieprodukter. Teknologien til forarbejdning af kul, der ikke kun fungerer som en af ​​hovedtyperne af brændsel, men, hvad der er særligt bemærkelsesværdigt, blev et nødvendigt råmateriale for den kemiske industri i den undersøgte periode, udviklede sig også intensivt. En stor rolle i denne sag tilhørte koks kemi. Koksværker, som tidligere leverede koks til jern- og stålindustrien, blev til kokskemiske virksomheder, som også producerede en række værdifulde kemiske produkter: koksovnsgas, råbenzen, stenkulstjære og ammoniak.

Baseret på produkterne fra olie- og kulforarbejdning begyndte produktionen af ​​syntetiske organiske stoffer og materialer at udvikle sig. De er meget udbredt som råvarer og halvfabrikata i forskellige grene af den kemiske industri.

Billet nr. 10