– è costituito (principalmente) da metano e (in quantità minori) dai suoi omologhi più vicini: etano, propano, butano, pentano, esano, ecc.; osservato nel gas di petrolio associato, cioè nel gas naturale che si trova in natura al di sopra del petrolio o disciolto in esso sotto pressione.

Olio

è un liquido oleoso infiammabile costituito da alcani, cicloalcani, areni (predominanti), nonché composti contenenti ossigeno, azoto e zolfo.

Carbone

– minerale combustibile solido di origine organica. Contiene poca grafite e molti composti ciclici complessi, inclusi gli elementi C, H, O, N e S. Antracite (quasi anidra), carbone(-4% di umidità) e lignite (50-60% di umidità). Utilizzando il metodo del coking, il carbone viene convertito in idrocarburi (gassosi, liquidi e solidi) e coke (grafite abbastanza pura).

Coke del carbone

Il riscaldamento del carbone senza accesso all'aria a 900-1050 ° C porta alla sua decomposizione termica con la formazione di prodotti volatili (catrame di carbone, acqua di ammoniaca e gas di cokeria) e un residuo solido: coke.

Prodotti principali: coke - 96-98% di carbonio; gas di cokeria -60% idrogeno, 25% metano, 7% monossido di carbonio (II), ecc.

Sottoprodotti: catrame di carbone (benzene, toluene), ammoniaca (dal gas di cokeria), ecc.

Raffinazione del petrolio mediante il metodo di rettifica

L'olio preraffinato viene sottoposto a distillazione atmosferica (o sotto vuoto) in frazioni con determinati intervalli di punto di ebollizione in colonne di distillazione continua.

Prodotti principali: benzina leggera e pesante, kerosene, gasolio, oli lubrificanti, olio combustibile, catrame.

Raffinazione del petrolio mediante cracking catalitico

Materie prime: frazioni petrolifere altobollenti (kerosene, gasolio, ecc.)

Materiali ausiliari: catalizzatori (alluminosilicati modificati).

Processo chimico di base: ad una temperatura di 500-600 °C e ad una pressione di 5·10 5 Pa, le molecole di idrocarburi vengono divise in molecole più piccole, il cracking catalitico è accompagnato da reazioni di aromatizzazione, isomerizzazione e alchilazione.

Prodotti: miscela di idrocarburi bassobollenti (carburanti, materie prime per prodotti petrolchimici).

DO 16. H 34 → DO 8 H 18 + DO 8 H 16
DO 8 H 18 → DO 4 H 10 + DO 4 H 8
C4H10 → C2H6 + C2H4

Bersaglio. Generalizzare la conoscenza sulle fonti naturali composti organici e il loro trattamento; mostrare i successi e le prospettive per lo sviluppo della petrolchimica e della chimica del coke, il loro ruolo nel progresso tecnico del Paese; approfondire la conoscenza dal corso di geografia economica in merito industria del gas industria, aree moderne di lavorazione del gas, materie prime e problemi energetici; sviluppare l'indipendenza nel lavorare con libri di testo, riferimenti e letteratura scientifica popolare.

PIANO

Sorgenti naturali idrocarburi. Gas naturale. Gas di petrolio associati.
Petrolio e prodotti petroliferi, loro applicazione.
Cracking termico e catalitico.
Produzione di coke e problema dell'ottenimento di combustibile liquido.
Dalla storia dello sviluppo di OJSC Rosneft - KNOS.
Capacità produttiva dell'impianto. Prodotti artigianali.
Comunicazione con il laboratorio chimico.
Tutela dell'ambiente nello stabilimento.
Progetti vegetali per il futuro.

Fonti naturali di idrocarburi.
Gas naturale. Gas di petrolio associati

Prima del Grande Guerra Patriottica riserve industriali gas naturale erano conosciuti nella regione dei Carpazi, nel Caucaso, nella regione del Volga e nel Nord (Komi ASSR). Lo studio delle riserve di gas naturale era associato solo all'esplorazione petrolifera. Le riserve industriali di gas naturale nel 1940 ammontavano a 15 miliardi di m3. Successivamente furono scoperti giacimenti di gas nel Caucaso settentrionale, nella Transcaucasia, in Ucraina, nella regione del Volga, nell'Asia centrale, nella Siberia occidentale e Lontano est
. SU
Al 1° gennaio 1976, le riserve accertate di gas naturale ammontavano a 25,8 trilioni di m3, di cui nella parte europea dell'URSS - 4,2 trilioni di m3 (16,3%), nell'Est - 21,6 trilioni di m3 (83,7%), compreso
18,2 trilioni di m3 (70,5%) - in Siberia e in Estremo Oriente, 3,4 trilioni di m3 (13,2%) - in Asia centrale e Kazakistan. Al 1° gennaio 1980, le riserve potenziali di gas naturale ammontavano a 80-85 trilioni di m3, le riserve esplorate ammontavano a 34,3 trilioni di m3. Inoltre, le riserve sono aumentate principalmente a causa della scoperta di giacimenti nella parte orientale del paese: le riserve accertate erano ad un livello di circa
30.100 miliardi di m 3, pari all'87,8% del totale dell'Unione.

Oggi la Russia possiede il 35% delle riserve mondiali di gas naturale, che ammontano a oltre 48 trilioni di m3. Le principali aree di presenza di gas naturale in Russia e nei paesi della CSI (giacimenti):
Provincia del petrolio e del gas della Siberia occidentale:
Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye, Nadymskoye, Tazovskoye – Distretto autonomo di Yamalo-Nenets;
Pokhromskoye, Igrimskoye – regione del gas di Berezovsky;
Meldzhinskoe, Luginetskoe, Ust-Silginskoe - regione di produzione di gas di Vasyugan.
il più significativo è Vuktylskoye, nella regione del petrolio e del gas di Timan-Pechora.
Asia centrale e Kazakistan:
il più significativo dell'Asia centrale è Gazlinskoye, nella valle di Fergana;
Kyzylkum, Bayram-Ali, Darvazin, Achak, Shatlyk.
Caucaso settentrionale e Transcaucasia:
Karadag, Duvanny – Azerbaigian;
Luci del Daghestan – Daghestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelachiadinskoye - Territorio di Stavropol;
Regione di Leningradskoye, Maikopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Krasnodar.

Giacimenti di gas naturale sono noti anche in Ucraina, Sakhalin e in Estremo Oriente.
La Siberia occidentale si distingue per le riserve di gas naturale (Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye). Le riserve industriali qui raggiungono i 14 trilioni di m3. I giacimenti di gas condensato di Yamal (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye, ecc.) stanno diventando particolarmente importanti. Sulla base di essi, viene implementato il progetto Yamal - Europa.
La produzione di gas naturale è altamente concentrata e si concentra sulle aree con i giacimenti più grandi e redditizi. Solo cinque giacimenti - Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye e Orenburgskoye - contengono la metà di tutte le riserve industriali della Russia. Le riserve di Medvezhye sono stimate a 1,5 trilioni di m3, e di Urengoyskoe – a 5 trilioni di m3.
Funzionalità successiva risiede nella posizione dinamica dei siti di produzione di gas naturale, che si spiega con la rapida espansione dei confini delle risorse identificate, nonché con la relativa facilità e il basso costo di coinvolgerli nello sviluppo. In un breve periodo di tempo, i principali centri di produzione di gas naturale si spostarono dalla regione del Volga all’Ucraina e al Caucaso settentrionale. Ulteriori spostamenti territoriali sono causati dallo sviluppo dei giacimenti nella Siberia occidentale, nell’Asia centrale, negli Urali e nel Nord.

Dopo il crollo dell’URSS, la Russia ha registrato un calo della produzione di gas naturale. Il calo è stato osservato soprattutto nella regione economica settentrionale (8 miliardi di m 3 nel 1990 e 4 miliardi di m 3 nel 1994), negli Urali (43 miliardi di m 3 e 35 miliardi di m 3), nella regione economica della Siberia occidentale (576 e 35 miliardi di m 3)
555 miliardi di m3) e nel Caucaso settentrionale (6 e 4 miliardi di m3). La produzione di gas naturale è rimasta allo stesso livello nelle regioni economiche del Volga (6 miliardi di m3) e dell'Estremo Oriente.
Alla fine del 1994 si è osservata una tendenza al rialzo nei livelli di produzione.
Tra le repubbliche dell'ex Unione Sovietica, la Federazione Russa è quella che produce più gas, al secondo posto c'è il Turkmenistan (più di 1/10), seguito da Uzbekistan e Ucraina.
Significato speciale acquisisce la produzione di gas naturale sulla piattaforma dell'Oceano Mondiale. Nel 1987, dai giacimenti offshore venivano prodotti 12,2 miliardi di m 3, ovvero circa il 2% del gas prodotto nel Paese. La produzione di gas associato nello stesso anno è stata pari a 41,9 miliardi di m3. Per molte aree, una delle riserve di combustibile gassoso è la gassificazione del carbone e dello scisto.
La gassificazione sotterranea del carbone viene effettuata nel Donbass (Lisichansk), Kuzbass (Kiselevsk) e nella regione di Mosca (Tula).
Il gas naturale è stato e rimane un importante prodotto di esportazione nel commercio estero russo.
I principali centri di lavorazione del gas naturale si trovano negli Urali (Orenburg, Shkapovo, Almetyevsk), nella Siberia occidentale (Nizhnevartovsk, Surgut), nella regione del Volga (Saratov), ​​nel Caucaso settentrionale (Grozny) e in altri paesi province portanti. Si può notare che gli impianti di lavorazione del gas gravitano verso fonti di materie prime: giacimenti e grandi gasdotti.

L’uso più importante del gas naturale è come combustibile. Recentemente, c'è stata la tendenza ad aumentare la quota di gas naturale nel bilancio energetico del paese.
Il gas naturale più prezioso con un alto contenuto di metano è Stavropol (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoy (95,16%).
Le riserve di gas naturale sul nostro pianeta sono molto grandi (circa 1015 m3). Abbiamo oltre 200 giacimenti conosciuti in Russia; si trovano nella Siberia occidentale, nel bacino del Volga-Urali e nel Caucaso settentrionale. La Russia è al primo posto nel mondo per riserve di gas naturale. Il gas naturale è il tipo di combustibile più prezioso. Quando il gas viene bruciato, viene rilasciato molto calore, quindi funge da combustibile economico ed efficiente dal punto di vista energetico
impianti di caldaie

, altiforni, forni a focolare aperto e per vetro. L'uso del gas naturale nella produzione consente di aumentare significativamente la produttività del lavoro. è un gas che esiste insieme al petrolio, è disciolto nel petrolio e si trova sopra di esso, formando un “tappo del gas”, sotto pressione. All'uscita dal pozzo la pressione diminuisce e il gas associato viene separato dal petrolio. Questo gas in passato non veniva utilizzato, ma veniva semplicemente bruciato. Attualmente viene catturato e utilizzato come combustibile e preziose materie prime chimiche. Le possibilità di utilizzo dei gas associati sono ancora più ampie rispetto al gas naturale, perché... la loro composizione è più ricca. I gas associati contengono meno metano del gas naturale, ma contengono significativamente più omologhi del metano. Per utilizzare in modo più razionale il gas associato, questo viene suddiviso in miscele di composizione più ristretta. Dopo la separazione si ottengono benzina gassosa, propano e butano e gas secco. Vengono estratti anche singoli idrocarburi: etano, propano, butano e altri. Deidrogenandoli si ottengono idrocarburi insaturi: etilene, propilene, butilene, ecc.

Petrolio e prodotti petroliferi, loro applicazione

L'olio è un liquido oleoso con un odore pungente. Si trova in molti luoghi in tutto il mondo, infiltrandosi nelle rocce porose a varie profondità.
Secondo la maggior parte degli scienziati, il petrolio è costituito dai resti geochimicamente alterati di piante e animali che un tempo abitavano il globo. Questa teoria dell'origine organica dell'olio è supportata dal fatto che l'olio contiene alcune sostanze azotate - prodotti di degradazione delle sostanze presenti nei tessuti vegetali. Esistono anche teorie sull'origine inorganica del petrolio: la sua formazione come risultato dell'azione dell'acqua nello spessore del globo sui carburi metallici caldi (composti di metalli con carbonio) con successivo cambiamento negli idrocarburi risultanti sotto l'influenza di alta temperatura, alta pressione, esposizione a metalli, aria, idrogeno, ecc.
Quando si estrae da formazioni petrolifere che si trovano nella crosta terrestre, a volte a una profondità di diversi chilometri, il petrolio o arriva in superficie sotto la pressione dei gas che si trovano su di esso, oppure viene pompato tramite pompe.

L'industria petrolifera oggi è un grande complesso economico nazionale che vive e si sviluppa secondo le proprie leggi. Cosa significa oggi il petrolio per l’economia nazionale del Paese? Il petrolio è una materia prima per i prodotti petrolchimici nella produzione di gomma sintetica, alcoli, polietilene, polipropilene, un'ampia gamma di varie materie plastiche e prodotti finiti da essi realizzati, tessuti artificiali; fonte per la produzione di carburanti per motori (benzina, cherosene, diesel e carburanti per aerei), oli e lubrificanti, nonché combustibile per caldaie e forni (olio combustibile), materiali da costruzione(bitume, catrame, asfalto); materie prime per la produzione di una serie di preparati proteici utilizzati come additivi nei mangimi per bestiame per stimolarne la crescita.
Il petrolio è la nostra ricchezza nazionale, la fonte del potere del Paese, il fondamento della sua economia.
Il complesso petrolifero russo comprende 148mila pozzi petroliferi, 48,3mila km di principali oleodotti, 28 raffinerie di petrolio con una capacità totale di oltre 300 milioni di tonnellate di petrolio all'anno, nonché un gran numero di altri impianti di produzione.
Le imprese dell'industria petrolifera e dei suoi servizi impiegano circa 900mila lavoratori, di cui circa 20mila persone nel campo della scienza e dei servizi scientifici.
Negli ultimi decenni si sono verificati cambiamenti fondamentali nella struttura dell’industria dei combustibili, associati a una diminuzione della quota dell’industria del carbone e alla crescita delle industrie di produzione e lavorazione di petrolio e gas. Se nel 1940 ammontavano al 20,5%, nel 1984 rappresentavano il 75,3% della produzione totale di combustibile minerale. Ora stanno venendo alla ribalta il gas naturale e il carbone a cielo aperto. Si ridurrà il consumo di petrolio per scopi energetici, al contrario, si espanderà il suo utilizzo come materia prima chimica; Attualmente, nella struttura del bilancio energetico e dei combustibili, petrolio e gas rappresentano il 74%, mentre la quota del petrolio diminuisce e la quota del gas cresce e ammonta a circa il 41%. La quota del carbone è del 20%, il restante 6% proviene dall’elettricità.

Dal petrolio vengono isolati vari prodotti di grande importanza pratica.
Innanzitutto, da esso vengono rimossi gli idrocarburi gassosi disciolti (principalmente metano). Dopo aver distillato gli idrocarburi volatili, l'olio viene riscaldato. Gli idrocarburi con un piccolo numero di atomi di carbonio nella molecola e con un punto di ebollizione relativamente basso sono i primi a passare allo stato di vapore e vengono distillati. All'aumentare della temperatura della miscela vengono distillati gli idrocarburi con punto di ebollizione più elevato. In questo modo è possibile raccogliere singole miscele (frazioni) di olio. Molto spesso, questa distillazione produce quattro frazioni volatili, che vengono poi ulteriormente separate.
Le principali frazioni petrolifere sono le seguenti. Frazione di benzina , raccolto da 40 a 200 °C, contiene idrocarburi da C 5 H 12 a C 11 H 24. Per ulteriore distillazione della frazione isolata si ottiene (benzina T kip = 40–70 °C),
(benzina benzina
kip = 70–120 °C) – aviazione, automobile, ecc. Frazione nafta
, raccolto nell'intervallo da 150 a 250 °C, contiene idrocarburi da C 8 H 18 a C 14 H 30. La nafta viene utilizzata come carburante per i trattori. Grandi quantità di nafta vengono trasformate in benzina. Frazione di cherosene
comprende idrocarburi da C 12 H 26 a C 18 H 38 con punto di ebollizione da 180 a 300°C. Il cherosene, dopo la purificazione, viene utilizzato come carburante per trattori, jet e razzi. (benzina Frazione gasolio kip > 275 °C), altrimenti chiamato.
Carburante diesel Residuo dopo la distillazione dell'olio – carburante – contiene idrocarburi con un gran numero di atomi di carbonio (fino a molte decine) nella molecola. Anche l'olio combustibile viene separato in frazioni mediante distillazione a pressione ridotta per evitare la decomposizione. Di conseguenza otteniamo oli solari (Carburante diesel), oli lubrificanti (automobilistico, aeronautico, industriale, ecc.), petrolato (la vaselina tecnica viene utilizzata per lubrificare i prodotti metallici per proteggerli dalla corrosione; la vaselina purificata viene utilizzata come base per i cosmetici e in medicina). Da alcuni tipi di olio si ottiene paraffina (per la produzione di fiammiferi, candele, ecc.). Dopo aver distillato i componenti volatili dell'olio combustibile, ciò che rimane è.

È ampiamente utilizzato nella costruzione di strade.

Oltre alla trasformazione in oli lubrificanti, l'olio combustibile viene utilizzato anche come combustibile liquido negli impianti di caldaie. La benzina ottenuta dalla raffinazione del petrolio non è sufficiente a coprire tutto il fabbisogno. Nel migliore dei casi, fino al 20% della benzina può essere ottenuta dal petrolio, il resto sono prodotti altobollenti. A questo proposito, la chimica ha dovuto affrontare il compito di trovare modi per produrre benzina in grandi quantità. Un modo conveniente è stato trovato utilizzando la teoria della struttura dei composti organici creata da A.M. I prodotti di distillazione dell'olio altobollente non sono adatti all'uso come carburante per motori. Il loro alto punto di ebollizione è dovuto al fatto che le molecole di tali idrocarburi sono catene troppo lunghe. Quando vengono scomposte grandi molecole contenenti fino a 18 atomi di carbonio, si ottengono prodotti bassobollenti come la benzina.

Questo percorso fu seguito dall'ingegnere russo V.G Shukhov, che nel 1891 sviluppò un metodo per scindere gli idrocarburi complessi, in seguito chiamato cracking (che significa scissione). Un miglioramento fondamentale nel cracking è stata l'introduzione nella pratica del processo di cracking catalitico. Questo processo fu eseguito per la prima volta nel 1918 da N.D. Zelinsky. Il cracking catalitico ha reso possibile la produzione di benzina per aviazione su larga scala. Nelle unità di cracking catalitico ad una temperatura di 450 °C, sotto l'influenza di catalizzatori, vengono scisse lunghe catene di carbonio.
Cracking termico e catalitico
Il metodo principale per la lavorazione delle frazioni petrolifere è
diversi tipi
screpolature. Per la prima volta (1871-1878), il cracking del petrolio fu effettuato su scala di laboratorio e semiindustriale da A.A Letny, un dipendente dell'Istituto di tecnologia di San Pietroburgo. Il primo brevetto per un impianto di cracking fu depositato da Shukhov nel 1891. Il cracking si è diffuso nell'industria a partire dagli anni '20.
Il cracking è la decomposizione termica degli idrocarburi e di altri componenti del petrolio. Maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità di cracking e maggiore è la resa di gas e idrocarburi aromatici. Il cracking delle frazioni petrolifere, oltre ai prodotti liquidi, produce una materia prima primaria: gas contenenti idrocarburi insaturi (olefine)., 600 °C), produce benzina aromatica insatura, la resa è inferiore rispetto al cracking in fase liquida, si forma una grande quantità di gas;
pirolisi olio (pressione ordinaria o ridotta, 650–700 °C), dà una miscela di idrocarburi aromatici (pirobenzene), la resa è di circa il 15%, più della metà della materia prima viene trasformata in gas;
idrogenazione distruttiva (pressione dell'idrogeno 200–250 atm, 300–400 °C in presenza di catalizzatori - ferro, nichel, tungsteno, ecc.), dà la benzina finale con una resa fino al 90%;
cracking catalitico (300–500 °C in presenza di catalizzatori - AlCl 3, alluminosilicati, MoS 3, Cr 2 O 3, ecc.), produce prodotti gassosi e benzina di alta qualità con predominanza di idrocarburi aromatici e saturi di isostruttura.
Nella tecnologia, il cosiddetto riforma catalitica– conversione di benzine di bassa qualità in benzine di alta qualità ad alto numero di ottano o idrocarburi aromatici.
Le principali reazioni nel cracking sono la scissione delle catene di idrocarburi, l'isomerizzazione e la ciclizzazione. I radicali liberi degli idrocarburi svolgono un ruolo enorme in questi processi.

Produzione di coca cola
e il problema di ottenere combustibile liquido

Riserve carbone in natura superano notevolmente le riserve petrolifere. Pertanto, il carbone è il tipo di materia prima più importante per l'industria chimica.
Attualmente, l’industria utilizza diversi modi per trattare il carbone: distillazione a secco (coking, semi-coking), idrogenazione, combustione incompleta e produzione di carburo di calcio.

La distillazione a secco del carbone viene utilizzata per produrre coke in metallurgia o gas domestico.
Il carbone da coke produce coke, catrame di carbone, acqua di catrame e gas da coke. Catrame di carbone
contiene un'ampia varietà di composti aromatici e altri composti organici. Per distillazione a pressione normale viene suddiviso in più frazioni. Dal catrame di carbone si ottengono idrocarburi aromatici, fenoli, ecc. Gas di coke
contengono prevalentemente metano, etilene, idrogeno e monossido di carbonio (II).

Il carburo di calcio CaC 2 è ottenuto dal carbone (coke, antracite) e dalla calce. Successivamente viene convertito in acetilene, che viene utilizzato in misura sempre crescente nell'industria chimica di tutti i paesi.

Dalla storia dello sviluppo di OJSC "Rosneft - KNOS"

La storia dello sviluppo dell’impianto è strettamente legata all’industria del petrolio e del gas di Kuban.
L'inizio della produzione di petrolio nel nostro paese risale a un lontano passato. Già nel X secolo. L’Azerbaigian commerciava petrolio con vari paesi. Nel Kuban, lo sviluppo industriale del petrolio iniziò nel 1864 nella regione di Maikop. Su richiesta del capo della regione di Kuban, il generale Karmalin, D.I Mendeleev nel 1880 diede una conclusione sul potenziale petrolifero del Kuban: “Qui devi aspettarti molto petrolio, qui si trova lungo una lunga linea retta parallela. alla cresta e correndo vicino alle colline, approssimativamente nella direzione da Kudako a Ilskaya".
Durante i primi piani quinquennali furono condotti estesi lavori di esplorazione e iniziò la produzione di petrolio industriale. Il gas di petrolio associato veniva parzialmente utilizzato come combustibile domestico negli insediamenti operai e la maggior parte di questo prezioso prodotto veniva bruciato. Per porre fine allo spreco di risorse naturali, il Ministero dell'industria petrolifera dell'URSS nel 1952 decise di costruire un impianto di gas-benzina nel villaggio di Afipskoye.
Nel 1963 fu firmato l'atto di messa in servizio della prima fase dell'impianto di gas e benzina Afipsky.
All'inizio del 1964, la lavorazione dei gas condensati del territorio di Krasnodar iniziò a produrre benzina A-66 e gasolio.
La materia prima era il gas proveniente dai giacimenti Kanevskij, Berezanskij, Leningradskij, Maikopskij e da altri grandi giacimenti. Migliorando la produzione, il personale dell'impianto ha padroneggiato la produzione della benzina per aviazione B-70 e della benzina per motori A-72. Nell'agosto 1970 furono messe in funzione due nuove unità tecnologiche per il trattamento del gas condensato per la produzione di sostanze aromatiche (benzene, toluene, xilene): un'unità di distillazione secondaria e un'unità di reforming catalitico. Allo stesso tempo, furono costruiti impianti di trattamento
trattamento biologico
Al fine di migliorare la struttura gestionale dell'impresa e l'organizzazione dei reparti di produzione, nel gennaio 1980 è stata creata l'associazione di produzione Krasnodarnefteorgsintez. L'associazione comprendeva tre stabilimenti: il sito di Krasnodar (operativo dall'agosto 1922), la raffineria di petrolio Tuapse (operante dal 1929) e la raffineria di petrolio Afipsky (operativa dal dicembre 1963).
Nel dicembre 1993 l'impresa fu riorganizzata e nel maggio 1994 Krasnodarnefteorgsintez OJSC fu ribattezzata Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC.

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COMITATO ISTRUZIONE DI MOSCA

DIPARTIMENTO DISTRETTO SUD-EST

Scuola secondaria n. 506 con approfondimento di economia

FONTI NATURALI DEGLI IDROCARBURI, LORO PRODUZIONE E APPLICAZIONE

Kovchegin Igor 11b

Tishchenko Vitaly 11b

CAPITOLO 1. GEOCHIMICA DEL PETROLIO E DELL'ESPLORAZIONE DEI FOSSILI

1.1 Origine dei combustibili fossili

1.2 Gas e rocce petrolifere

CAPITOLO 2. FONTI NATURALI

CAPITOLO 3. PRODUZIONE INDUSTRIALE DI IDROCARBURI

CAPITOLO 4. LAVORAZIONE DEL PETROLIO

4.1 Distillazione frazionata

4.2 Crepature

4.3 Riforma

4.4 Rimozione dello zolfo

CAPITOLO 5. APPLICAZIONI DEGLI IDROCARBURI

5.1 Alcani

5.2 Alcheni

5.3 Alchini

CAPITOLO 6. ANALISI DELLO STATO DELL'INDUSTRIA PETROLIFERA

CAPITOLO 7. CARATTERISTICHE E PRINCIPALI TENDENZE DELL'INDUSTRIA PETROLIFERA

ELENCO REFERENZE UTILIZZATE

CAPITOLO 1. GEOCHIMICA DEL PETROLIO E DELL'ESPLORAZIONE DEI FOSSILI

1 .1 Origine dei combustibili fossili

Le prime teorie che consideravano i principi che determinavano la presenza di giacimenti petroliferi erano solitamente limitate principalmente alla questione di dove si accumulasse. Tuttavia, negli ultimi 20 anni è diventato chiaro che per rispondere a questa domanda è necessario capire perché, quando e in quali quantità si è formato il petrolio in un determinato bacino, nonché comprendere e stabilire a seguito di quali processi si è formato originato, migrato e accumulato. Queste informazioni sono assolutamente necessarie per migliorare l’efficienza dell’esplorazione petrolifera.

La formazione di fossili di idrocarburi, secondo le visioni moderne, è avvenuta a seguito di una complessa sequenza di processi geochimici (vedi Fig. 1) all'interno delle rocce originarie di gas e petrolio. In questi processi, i componenti di vari sistemi biologici (sostanze di origine naturale) venivano convertiti in idrocarburi e, in misura minore, in composti polari con diversa stabilità termodinamica - a seguito della precipitazione di sostanze di origine naturale e del loro successivo rivestimento con rocce sedimentarie, sotto l'influenza di elevata temperatura e elevata pressione negli strati superficiali la crosta terrestre. La migrazione primaria di prodotti liquidi e gassosi dallo strato iniziale di gasolio e la loro successiva migrazione secondaria (attraverso orizzonti portanti, spostamenti, ecc.) in rocce porose sature di petrolio porta alla formazione di depositi di materiali idrocarburici, l'ulteriore migrazione di che viene impedito bloccando i depositi tra strati di rocce non porose.

Negli estratti di materia organica di rocce sedimentarie di origine biogenica si trovano composti con la stessa struttura chimica di quelli presenti nel petrolio. Alcuni di questi composti, considerati “marcatori biologici” (“fossili chimici”), sono di particolare importanza per la geochimica. Tali idrocarburi hanno molto in comune con i composti presenti nei sistemi biologici (ad esempio lipidi, pigmenti e metaboliti) da cui si è formato l'olio. Questi composti non solo dimostrano origine biogenica idrocarburi naturali, ma forniscono anche informazioni molto importanti sulle rocce gassose e petrolifere, nonché sulla natura della maturazione e dell'origine, della migrazione e della biodegradazione che hanno portato alla formazione di specifici giacimenti di gas e petrolio.

Figura 1 Processi geochimici che portano alla formazione di idrocarburi fossili.

1. 2 Gas e rocce petrolifere

Per roccia gasolio si intende una roccia sedimentaria finemente dispersa che, depositandosi naturalmente, ha portato o potrebbe portare alla formazione e al rilascio di quantità significative di petrolio e (o) gas. La classificazione di tali rocce si basa sul contenuto e sul tipo di sostanza organica, sullo stato della sua evoluzione metamorfica (trasformazioni chimiche che avvengono a temperature di circa 50-180°C), sulla natura e sulla quantità di idrocarburi che da essa si possono ottenere . Sostanza organica cherogeno Il cherogeno (dal greco keros, che significa “cera”, e gene, che significa “formare”) è una sostanza organica dispersa nelle rocce, insolubile nei solventi organici, negli acidi minerali non ossidanti e nelle basi. nelle rocce sedimentarie di origine biogenica si può trovare in un'ampia varietà di forme, ma può essere suddiviso in quattro tipologie principali.

1) Liptiniti- hanno un contenuto di idrogeno molto elevato ma un contenuto di ossigeno basso; la loro composizione è determinata dalla presenza di catene di carbonio alifatico. Si presume che le liptiniti si siano formate principalmente da alghe (solitamente soggette a decomposizione batterica). Hanno un'elevata capacità di convertirsi in petrolio.

2) esce- hanno un elevato contenuto di idrogeno (comunque inferiore a quello delle liptiniti), ricchi di catene alifatiche e nafteni saturi (idrocarburi aliciclici), nonché di anelli aromatici e gruppi funzionali contenenti ossigeno. Questa materia organica è formata da materiali vegetali come spore, polline, cuticole e altre parti strutturali delle piante. Gli Exiniti hanno una buona capacità di trasformarsi in condensato di petrolio e gas. Il condensato è una miscela di idrocarburi che è gassosa sul campo, ma si condensa in liquido quando viene estratta in superficie. , e negli stadi più alti dell'evoluzione metamorfica in gas.

3) Vitrshita- hanno un basso contenuto di idrogeno, un alto contenuto di ossigeno e sono costituiti principalmente da strutture aromatiche con corte catene alifatiche legate da gruppi funzionali contenenti ossigeno. Sono formati da materiali legnosi strutturati (lignocellulosici) e hanno una capacità limitata di convertirsi in petrolio, ma una buona capacità di convertirsi in gas.

4) Inertiniti sono rocce clastiche nere e opache (alto contenuto di carbonio e basso idrogeno) formatesi da precursori legnosi altamente modificati. Non hanno la capacità di trasformarsi in petrolio e gas.

I principali fattori con cui viene riconosciuta una roccia gasolio sono il suo contenuto di kerogene, il tipo di materia organica nel kerogene e lo stadio di evoluzione metamorfica di questa materia organica. Buone rocce gasolio sono quelle che contengono il 2-4% di materia organica del tipo da cui si possono formare e rilasciare i corrispondenti idrocarburi. In condizioni geochimiche favorevoli, la formazione di petrolio può avvenire da rocce sedimentarie contenenti materia organica come liptinite ed exinite. La formazione di depositi gassosi avviene solitamente in rocce ricche di vitrinite o in seguito al cracking termico dell'olio originariamente formato.

Come risultato del successivo seppellimento di sedimenti di materia organica sotto gli strati superiori delle rocce sedimentarie, questo materiale è esposto a temperature sempre più elevate, che portano alla decomposizione termica del kerogene e alla formazione di petrolio e gas. La formazione di petrolio in quantità di interesse per lo sviluppo industriale del giacimento avviene in determinate condizioni di tempo e di temperatura (profondità di occorrenza), ed il tempo di formazione è tanto più lungo quanto più bassa è la temperatura (questo non è difficile da comprendere se si assume che la reazione procede secondo l'equazione del primo ordine e ha una dipendenza di Arrhenius dalla temperatura). Ad esempio, la stessa quantità di petrolio che si è formata alla temperatura di 100°C in circa 20 milioni di anni dovrebbe formarsi alla temperatura di 90°C in 40 milioni di anni, e alla temperatura di 80°C in 80 milioni di anni. . La velocità di formazione di idrocarburi dal kerogene raddoppia circa per ogni aumento di 10°C della temperatura. Tuttavia, la composizione chimica del kerogene. può essere estremamente vario, per cui il rapporto indicato tra il tempo di maturazione dell'olio e la temperatura di questo processo può essere considerato solo come base per stime approssimative.

Moderni studi geochimici lo mostrano sulla piattaforma continentale mare del Nord Ogni aumento di 100 m di profondità è accompagnato da un aumento della temperatura di circa 3°C, il che significa che le rocce sedimentarie ricche di sostanza organica hanno formato idrocarburi liquidi a profondità di 2500-4000 m per un periodo di 50-80 milioni di anni. Apparentemente oli leggeri e condensati si sono formati a una profondità di 4.000-5.000 m, mentre il metano (gas secco) a una profondità superiore a 5.000 m.

CAPITOLO 2. FONTI NATURALI

Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili: petrolio e gas, carbone e torba. I depositi di petrolio greggio e gas sono nati 100-200 milioni di anni fa da microscopici piante marine e animali che furono incorporati nei sedimenti formatisi sul fondo del mare. Al contrario, il carbone e la torba iniziarono a formarsi 340 milioni di anni fa da piante che crescevano sulla terra.

Il gas naturale e il petrolio greggio si trovano generalmente insieme all'acqua negli strati petroliferi situati tra strati di roccia (Figura 2). Il termine “gas naturale” si applica anche ai gas che si formano in condizioni naturali a seguito della decomposizione del carbone. Il gas naturale e il petrolio greggio sono sviluppati in tutti i continenti tranne l’Antartide. I maggiori produttori mondiali di gas naturale sono Russia, Algeria, Iran e Stati Uniti. I maggiori produttori di petrolio greggio sono il Venezuela, Arabia Saudita, Kuwait e Iran.

Il gas naturale è costituito principalmente da metano (Tabella 1).

Il petrolio greggio è un liquido oleoso che può variare di colore dal marrone scuro o verde fino a quasi incolore. Contiene un gran numero di alcani. Tra questi ci sono alcani diretti, alcani ramificati e cicloalcani con un numero di atomi di carbonio da cinque a 40. Il nome industriale di questi cicloalcani è nachtany. Il petrolio greggio contiene anche circa il 10% di idrocarburi aromatici, nonché piccole quantità di altri composti contenenti zolfo, ossigeno e azoto.

Figura 2 Il gas naturale e il petrolio greggio si trovano intrappolati tra strati di roccia.

Tabella 1 Composizione del gas naturale

Carboneè la più antica fonte di energia con cui l'umanità ha familiarità. Si tratta di un minerale (Fig. 3), che durante il processo si è formato da materia vegetale metamorfismo. Le rocce metamorfiche sono rocce la cui composizione ha subito cambiamenti in condizioni di alta pressione e alte temperature. Il prodotto della prima fase del processo di formazione del carbone è torba, che è materia organica decomposta. Il carbone si forma dalla torba dopo che è stata ricoperta di sedimenti. Queste rocce sedimentarie sono chiamate sovraccariche. Il sedimento sovraccarico riduce il contenuto di umidità della torba.

Per classificare i carboni vengono utilizzati tre criteri: purezza(determinato dal relativo contenuto di carbonio in percentuale); tipo(determinato dalla composizione della materia vegetale originaria); grado(dipende dal grado di metamorfismo).

Tabella 2. Contenuto di carbonio di alcuni combustibili e loro potere calorifico

I tipi di carbone fossile di qualità più bassa sono carbone marrone E lignite(Tavolo 2). Sono più vicini alla torba e sono caratterizzati da un contenuto di carbonio relativamente basso e da un elevato contenuto di umidità. Carbone caratterizzato da un basso contenuto di umidità ed è ampiamente utilizzato nell'industria. Il tipo di carbone più secco e duro è antracite. Viene utilizzato per riscaldare le case e cucinare.

IN Ultimamente grazie ai progressi tecnologici sta diventando sempre più economico gassificazione del carbone. I prodotti della gassificazione del carbone includono monossido di carbonio, anidride carbonica, idrogeno, metano e azoto. Vengono utilizzati come combustibile gassoso o come materia prima per la produzione di vari prodotti chimici e fertilizzanti.

Il carbone, come illustrato di seguito, è un'importante fonte di materia prima per la produzione di composti aromatici.

Figura 3 Variante del modello molecolare del carbone di bassa qualità. Il carbone è una miscela complessa di sostanze chimiche contenenti carbonio, idrogeno e ossigeno, nonché piccole quantità di azoto, zolfo e oligoelementi di altri elementi. Inoltre, a seconda del tipo, il carbone contiene diverse quantità di umidità e vari minerali.

Figura 4 Idrocarburi presenti nei sistemi biologici.

Gli idrocarburi si trovano naturalmente non solo nei combustibili fossili, ma anche in alcuni materiali di origine biologica. La gomma naturale è un esempio di polimero idrocarburico naturale. La molecola della gomma è costituita da migliaia di unità strutturali, che sono metil buta-1,3-diene (isoprene); la sua struttura è mostrata schematicamente in Fig. 4. Il metilbuta-1,3-diene ha la seguente struttura:

Gomma naturale. Circa il 90% della gomma naturale attualmente estratta in tutto il mondo proviene dall’albero della gomma brasiliano Hevea brasiliensis, coltivato principalmente nell’Asia equatoriale. La linfa di questo albero, che è lattice (una soluzione acquosa colloidale di un polimero), viene raccolta dai tagli praticati con un coltello nella corteccia. Il lattice contiene circa il 30% di gomma. Le sue minuscole particelle sono sospese nell'acqua. Il succo viene versato in contenitori di alluminio, dove viene aggiunto l'acido, che fa coagulare la gomma.

Molti altri composti naturali contengono anche unità strutturali di isoprene. Ad esempio, il limonene contiene due unità di isoprene. Il limonene è il principale parte integrale oli estratti dalle bucce di agrumi come limoni e arance. Questo composto appartiene a una classe di composti chiamati terpeni. I terpeni contengono 10 atomi di carbonio nelle loro molecole (composti C 10) e comprendono due frammenti di isoprene collegati tra loro in serie (“testa a coda”). I composti con quattro frammenti di isoprene (composti C 20) sono chiamati diterpeni, mentre quelli con sei frammenti di isoprene sono chiamati triterpeni (composti C 30). Lo squalene, che si trova nell'olio di fegato di squalo, è un triterpene. I tetraterpeni (composti C 40) contengono otto unità di isoprene. I tetraterpeni si trovano nei pigmenti dei grassi di origine vegetale e animale. Il loro colore è dovuto alla presenza di un lungo sistema coniugato di doppi legami. Ad esempio, il betacarotene è responsabile del caratteristico colore arancione delle carote.

CAPITOLO 3. PRODUZIONE INDUSTRIALE DI IDROCARBURI

Alcani, alcheni, alchini e areni sono ottenuti dalla raffinazione del petrolio (vedi sotto). Il carbone è anche un'importante fonte di materie prime per la produzione di idrocarburi. A questo scopo il carbone viene riscaldato senza accesso all'aria in un forno a storte. Il risultato è coke, catrame di carbone, ammoniaca, idrogeno solforato e gas di carbone. Questo processo è chiamato distillazione distruttiva del carbone. Mediante un'ulteriore distillazione frazionata del catrame di carbone si ottengono vari areni (Tabella 3). Quando il coke interagisce con il vapore, si ottiene il gas d'acqua:

Tabella 3 Alcuni composti aromatici ottenuti dalla distillazione frazionata del catrame di carbone (catrame)

Alcani e alcheni possono essere ottenuti dal gas d'acqua utilizzando il processo Fischer-Tropsch. Per fare ciò, il gas d'acqua viene miscelato con idrogeno e fatto passare sulla superficie di un catalizzatore di ferro, cobalto o nichel a temperatura elevata e sotto una pressione di 200-300 atm.

Il processo Fischer-Tropsch consente inoltre di ottenere metanolo e altri composti organici contenenti ossigeno dal gas d'acqua:

Questa reazione viene condotta in presenza di un catalizzatore di ossido di cromo (III) ad una temperatura di 300°C e sotto una pressione di 300 atm.

Nei paesi industrializzati gli idrocarburi come il metano e l’etilene vengono sempre più ottenuti dalle biomasse. Il biogas è costituito principalmente da metano. L'etilene può essere prodotto disidratando l'etanolo, che si forma durante i processi di fermentazione.

Il dicarburo di calcio si ottiene anche dal coke riscaldando la sua miscela con ossido di calcio a temperature superiori a 2000°C in un forno elettrico:

Quando il dicarburo di calcio reagisce con l'acqua, si forma l'acetilene. Questo processo apre un'altra possibilità per la sintesi di idrocarburi insaturi dal coke.

CAPITOLO 4. LAVORAZIONE DEL PETROLIO

Il petrolio greggio è una miscela complessa di idrocarburi e altri composti. In questa forma è usato raramente. Viene prima trasformato in altri prodotti che hanno applicazioni pratiche. Pertanto, il petrolio greggio viene trasportato tramite petroliere o oleodotti alle raffinerie.

La raffinazione del petrolio comporta una serie di processi fisici e chimici: distillazione frazionata, cracking, reforming e desolforazione.

4.1 Distillazione frazionata

Il petrolio greggio viene separato nelle sue numerose parti costituenti mediante distillazione semplice, frazionata e sotto vuoto. La natura di questi processi, così come il numero e la composizione delle frazioni petrolifere risultanti, dipendono dalla composizione del petrolio greggio e dai requisiti delle sue varie frazioni.

Innanzitutto, le impurità gassose in esso disciolte vengono rimosse dal petrolio greggio sottoponendolo a semplice distillazione. L'olio viene poi sottoposto a distillazione primaria, per cui è suddiviso in gas, frazioni leggere e medie e olio combustibile. Un'ulteriore distillazione frazionata delle frazioni leggere e medie, nonché la distillazione sotto vuoto dell'olio combustibile portano alla formazione elevato numero fazioni. Nella tabella 4 mostra gli intervalli del punto di ebollizione e la composizione di varie frazioni petrolifere, e la Fig. La Figura 5 mostra un diagramma della progettazione di una colonna di distillazione primaria (distillazione) per la distillazione dell'olio. Passiamo ora alla descrizione delle proprietà delle singole frazioni petrolifere.

Tabella 4 Frazioni tipiche della distillazione dell'olio

	Punto di ebollizione, °C	Numero di atomi di carbonio in una molecola
Nafta (nafta)
Olio lubrificante e cera

Figura 5 Distillazione primaria del petrolio greggio.

Frazione gassosa. I gas ottenuti durante la raffinazione del petrolio sono gli alcani non ramificati più semplici: etano, propano e butani. Questa frazione ha il nome industriale di gas di raffineria di petrolio (petrolio). Viene rimosso dal petrolio greggio prima di essere sottoposto alla distillazione primaria o separato dalla frazione benzina dopo la distillazione primaria. Il gas di raffineria viene utilizzato come gas combustibile o liquefatto sotto pressione per produrre gas di petrolio liquefatto. Quest'ultimo viene venduto come combustibile liquido oppure viene utilizzato come materia prima per la produzione di etilene negli impianti di cracking.

Frazione di benzina. Questa frazione viene utilizzata per produrre vari tipi di carburante per motori. È una miscela di vari idrocarburi, inclusi alcani lineari e ramificati. Le caratteristiche di combustione degli alcani a catena lineare non sono ideali per i motori a combustione interna. Pertanto, la frazione benzina viene spesso sottoposta a reforming termico per convertire le molecole non ramificate in ramificate. Prima dell'uso, questa frazione viene solitamente miscelata con alcani ramificati, cicloalcani e composti aromatici ottenuti da altre frazioni mediante cracking o reforming catalitico.

La qualità della benzina come carburante per motori è determinata dal suo numero di ottano. Indica la percentuale in volume di 2,2,4-trimetilpentano (isoottano) in una miscela di 2,2,4-trimetilpentano ed eptano (un alcano a catena lineare) che ha le stesse caratteristiche di detonazione della combustione della benzina in prova.

Cattivo carburante per motori ha un numero di ottano pari a zero e un buon numero di ottano del carburante è 100. Il numero di ottano della frazione di benzina ottenuta dal petrolio greggio di solito non supera 60. Le caratteristiche di combustione della benzina vengono migliorate aggiungendo un additivo antidetonante, che è tetraetile piombo(IV), Pb( C 2 H 5) 4 . Il piombo tetraetile è un liquido incolore che si ottiene riscaldando il cloroetano con una lega di sodio e piombo:

Quando la benzina contenente questo additivo brucia, si formano particelle di piombo e ossido di piombo(II). Rallentano alcune fasi della combustione della benzina e quindi ne impediscono la detonazione. Insieme al piombo tetraetile, alla benzina viene aggiunto anche l'1,2-dibromoetano. Reagisce con il piombo e il piombo(II) per formare bromuro di piombo(II). Poiché il bromuro di piombo (II) è un composto volatile, viene rimosso dai motori delle automobili tramite i gas di scarico.

Nafta (nafta). Questa frazione della distillazione del petrolio è ottenuta nell'intervallo tra le frazioni benzina e cherosene. È costituito principalmente da alcani (Tabella 5).

La nafta si ottiene anche per distillazione frazionata della frazione oleosa leggera ottenuta dal catrame di carbone (Tabella 3). La nafta di catrame di carbone ha un elevato contenuto di idrocarburi aromatici.

La maggior parte della nafta prodotta dalla raffinazione del petrolio viene riformata per diventare benzina. Tuttavia, una parte significativa di esso viene utilizzata come materia prima per la produzione di altri prodotti chimici.

Tabella 5 Composizione idrocarburica della frazione nafta del tipico petrolio mediorientale

Cherosene. La frazione cherosene della distillazione del petrolio è costituita da alcani alifatici, naftaleni e idrocarburi aromatici. Una parte viene raffinata per essere utilizzata come fonte di idrocarburi saturi, paraffine, mentre l'altra parte viene crackizzata per convertirla in benzina. Tuttavia, la maggior parte del cherosene viene utilizzata come carburante per aerei.

Gasolio. Questa frazione della raffinazione del petrolio è nota come gasolio. Una parte viene crackata per produrre gas di raffineria e benzina. Tuttavia, il gasolio viene utilizzato principalmente come carburante per i motori diesel. In un motore diesel, il carburante viene acceso aumentando la pressione. Pertanto, fanno a meno delle candele. Il gasolio viene utilizzato anche come combustibile per forni industriali.

Carburante. Questa frazione rimane dopo che tutte le altre frazioni sono state rimosse dall'olio. La maggior parte viene utilizzata come combustibile liquido per riscaldare caldaie e produrre vapore in impianti industriali, centrali elettriche e motori navali. Tuttavia, parte dell'olio combustibile viene distillato sotto vuoto per produrre oli lubrificanti e cera di paraffina. Gli oli lubrificanti vengono ulteriormente purificati mediante estrazione con solvente. Il materiale scuro e viscoso che rimane dopo la distillazione sotto vuoto dell'olio combustibile è chiamato “bitume” o “asfalto”. Viene utilizzato per realizzare pavimentazioni stradali.

Abbiamo parlato di come la distillazione frazionata e sotto vuoto, insieme all’estrazione con solvente, possa separare il petrolio greggio in varie frazioni di importanza pratica. Tutti questi processi sono fisici. Ma per raffinare il petrolio vengono utilizzati anche processi chimici. Questi processi possono essere suddivisi in due tipologie: cracking e reforming.

4.2 Crepature

In questo processo, le grandi molecole delle frazioni altobollenti del petrolio greggio vengono scomposte in molecole più piccole che costituiscono le frazioni bassobollenti. Il cracking è necessario perché la domanda di frazioni bassobollenti del petrolio – soprattutto benzina – spesso supera la capacità di ottenerle attraverso la distillazione frazionata del petrolio greggio.

Come risultato del cracking, oltre alla benzina, si ottengono anche gli alcheni, necessari come materie prime industria chimica. Il cracking, a sua volta, si divide in tre tipologie principali: idrocracking, cracking catalitico e cracking termico.

Hydrocracking. Questo tipo di cracking consente di convertire le frazioni altobollenti del petrolio (cere e oli pesanti) in frazioni bassobollenti. Il processo di idrocracking prevede il riscaldamento della frazione crackizzata ad altissima pressione in un'atmosfera di idrogeno. Ciò porta alla rottura di grandi molecole e all'aggiunta di idrogeno ai loro frammenti. Di conseguenza, si formano molecole sature di piccole dimensioni. L'idrocracking viene utilizzato per produrre gasolio e benzina dalle frazioni più pesanti.

Cracking catalitico. Questo metodo produce una miscela di prodotti saturi e insaturi. Il cracking catalitico viene effettuato a temperature relativamente basse e come catalizzatore viene utilizzata una miscela di silice e allumina. In questo modo, da frazioni pesanti di petrolio si ottengono benzina di alta qualità e idrocarburi insaturi.

Cracking termico. Le grandi molecole di idrocarburi contenute nelle frazioni di petrolio pesante possono essere scomposte in molecole più piccole riscaldando queste frazioni a temperature superiori al loro punto di ebollizione. Come nel cracking catalitico si ottiene una miscela di prodotti saturi e insaturi. Per esempio,

Il cracking termico è particolarmente importante per la produzione di idrocarburi insaturi come etilene e propene. Per il cracking termico vengono utilizzate unità di steam cracking. In questi impianti, la materia prima idrocarburica viene prima riscaldata in un forno a 800°C e poi diluita con vapore. Ciò aumenta la resa di alcheni. Dopo che le grandi molecole degli idrocarburi originali vengono scomposte in molecole più piccole, i gas caldi vengono raffreddati a circa 400 °C con acqua, che si trasforma in vapore compresso. Successivamente i gas raffreddati entrano nella colonna di distillazione (frazionamento), dove vengono raffreddati a 40°C. La condensazione di molecole più grandi porta alla formazione di benzina e gasolio. I gas non condensati vengono compressi in un compressore, azionato dal vapore compresso ottenuto durante la fase di raffreddamento del gas. La separazione finale dei prodotti viene effettuata in colonne di distillazione frazionata.

Tabella 6 Resa dei prodotti di steam cracking da varie materie prime idrocarburiche (% in peso)

Prodotti	Materie prime idrocarburi
Buta-1,3-diene
Carburante liquido

IN paesi europei La principale materia prima per la produzione di idrocarburi insaturi mediante cracking catalitico è la nafta. Negli Stati Uniti, la materia prima principale per questo scopo è l’etano. Si ottiene facilmente nelle raffinerie di petrolio come uno dei componenti del gas di petrolio liquefatto o dal gas naturale, nonché dai pozzi petroliferi come uno dei componenti dei gas naturali associati. Anche propano, butano e gasolio vengono utilizzati come materie prime per lo steam cracking. I prodotti del cracking di etano e nafta sono elencati nella tabella. 6.

Le reazioni di cracking procedono secondo un meccanismo radicale.

4.3 Riforma

A differenza dei processi di cracking, che comportano la rottura di molecole più grandi in molecole più piccole, i processi di reforming modificano la struttura delle molecole o le fanno combinare in molecole più grandi. Il reforming viene utilizzato nella raffinazione del petrolio greggio per convertire le frazioni di benzina di bassa qualità in frazioni di alta qualità. Inoltre, viene utilizzato per ottenere materie prime per l'industria petrolchimica. I processi di reforming possono essere suddivisi in tre tipi: isomerizzazione, alchilazione, ciclizzazione e aromatizzazione.

Isomerizzazione. In questo processo, le molecole di un isomero subiscono un riarrangiamento per formare un altro isomero. Il processo di isomerizzazione è molto importante per migliorare la qualità della frazione benzina ottenuta dopo la distillazione primaria del petrolio greggio. Abbiamo già indicato che questa frazione contiene troppi alcani non ramificati. Possono essere convertiti in alcani ramificati riscaldando questa frazione a 500-600°C sotto una pressione di 20-50 atm. Questo processo si chiama reforming termico.

Può essere utilizzato anche per l'isomerizzazione di alcani semplici riforma catalitica. Ad esempio, il butano può essere isomerizzato in 2-metilpropano utilizzando un catalizzatore di cloruro di alluminio a 100°C o superiore:

Questa reazione ha un meccanismo ionico, che viene effettuato con la partecipazione di carbocationi.

Alchilazione. In questo processo gli alcani e gli alcheni formatisi in seguito al cracking vengono ricombinati per formare benzine di alta qualità. Tali alcani e alcheni hanno tipicamente da due a quattro atomi di carbonio. Il processo viene condotto a bassa temperatura utilizzando un catalizzatore acido forte, come l'acido solforico:

Questa reazione procede mediante un meccanismo ionico con la partecipazione del carbocatione (CH 3) 3 C +.

Ciclizzazione e aromatizzazione. Quando le frazioni di benzina e nafta ottenute dalla distillazione primaria del petrolio greggio vengono fatte passare sulla superficie di catalizzatori come l'ossido di platino o di molibdeno (VI), su un substrato di ossido di alluminio, ad una temperatura di 500°C e sotto una pressione di 10- 20 atm avviene la ciclizzazione con successiva aromatizzazione dell'esano e di altri alcani con catene diritte più lunghe:

Viene chiamata l'estrazione dell'idrogeno dall'esano e poi dal cicloesano deidrogenazione. Questo tipo di reforming è essenzialmente uno dei processi di cracking. Si chiama platforming, riforma catalitica o semplicemente riforma. In alcuni casi, l'idrogeno viene introdotto nel sistema di reazione per impedire la completa decomposizione dell'alcano in carbonio e per mantenere l'attività catalitica. In questo caso il processo si chiama idroformatura.

4.4 Rimozione dello zolfo

Il petrolio greggio contiene idrogeno solforato e altri composti contenenti zolfo. Il contenuto di zolfo del petrolio dipende dal giacimento. Il petrolio ottenuto dalla piattaforma continentale del Mare del Nord ha un basso contenuto di zolfo. Quando il petrolio greggio viene distillato, i composti organici contenenti zolfo vengono scomposti, dando luogo alla formazione di ulteriore idrogeno solforato. L'idrogeno solforato entra nel gas di raffineria o nella frazione di gas di petrolio liquefatto. Poiché l'idrogeno solforato ha le proprietà di un acido debole, può essere rimosso trattando i prodotti petroliferi con una base debole. Dall'idrogeno solforato così ottenuto si può estrarre lo zolfo bruciando l'idrogeno solforato in aria e facendo passare i prodotti della combustione sulla superficie di un catalizzatore di ossido di alluminio ad una temperatura di 400°C. La reazione complessiva di questo processo è descritta dall'equazione

Circa il 75% di tutto lo zolfo elementare attualmente utilizzato dall’industria nei paesi non socialisti viene estratto dal petrolio greggio e dal gas naturale.

CAPITOLO 5. APPLICAZIONI DEGLI IDROCARBURI

Circa il 90% di tutto il petrolio prodotto viene utilizzato come combustibile. Sebbene la porzione di petrolio utilizzata per produrre prodotti petrolchimici sia piccola, questi prodotti ne contengono molto Grande importanza. Molte migliaia di composti organici si ottengono dai prodotti della distillazione del petrolio (Tabella 7). A loro volta, vengono utilizzati per produrre migliaia di prodotti che soddisfano non solo i bisogni fondamentali della società moderna, ma anche il bisogno di comfort (Fig. 6).

Tabella 7 Materie prime idrocarburi per l'industria chimica

	Prodotti chimici
	Metanolo, acido acetico, clorometano, etilene
	Cloruro di etile, piombo tetraetile (IV)
	Metanale, etanale
	Polietilene, policloroetilene (cloruro di polivinile), poliesteri, etanolo, etanale (acetaldeide)
	Polipropilene, propanone (acetone), propene, propan-1,2,3-triolo (glicerolo), propenenitrile (acrilonitrile), epossipropano
	Gomma sintetica
Acetilene	Cloroetilene (cloruro di vinile), 1,1,2,2-tetracloroetano
	(1-metil)benzene, fenolo, polifeniletilene

Sebbene i vari gruppi di prodotti chimici mostrati in Fig. 6 sono generalmente designati come prodotti petrolchimici perché derivano dal petrolio, va notato che molti prodotti organici, in particolare i composti aromatici, vengono ottenuti industrialmente dal catrame di carbone e da altre fonti di materie prime. Eppure circa il 90% di tutte le materie prime per l’industria biologica provengono dal petrolio.

Di seguito verranno discussi alcuni esempi tipici che mostrano l'uso degli idrocarburi come materie prime per l'industria chimica.

Figura 6 Applicazioni dei prodotti petrolchimici.

5.1 Alcani

Il metano non è solo uno dei combustibili più importanti, ma ha anche molti altri usi. Viene utilizzato per ottenere il cosiddetto gas di sintesi o gas di sintesi. Come il gas d'acqua, prodotto da coke e vapore, il gas di sintesi è una miscela di monossido di carbonio e idrogeno. Il gas di sintesi si ottiene riscaldando metano o nafta a circa 750°C ad una pressione di circa 30 atm in presenza di un catalizzatore al nichel:

Il gas di sintesi viene utilizzato per produrre idrogeno nel processo Haber (sintesi dell'ammoniaca).

Il gas di sintesi viene utilizzato anche per produrre metanolo e altri composti organici. Nel processo di produzione del metanolo, il gas di sintesi viene fatto passare sulla superficie di un catalizzatore di ossido di zinco e rame ad una temperatura di 250°C e una pressione di 50-100 atm, che porta alla reazione

Il gas di sintesi utilizzato per effettuare questo processo deve essere accuratamente ripulito dalle impurità.

Il metanolo può essere facilmente sottoposto a decomposizione catalitica, che produce nuovamente gas di sintesi. Questo è molto comodo da utilizzare per il trasporto del gas di sintesi. Il metanolo è una delle materie prime più importanti per l’industria petrolchimica. Viene utilizzato, ad esempio, per produrre acido acetico:

Il catalizzatore di questo processo è un complesso anionico solubile di rodio. Questo metodo viene utilizzato per la produzione industriale di acido acetico, la cui domanda supera la scala della sua produzione come risultato del processo di fermentazione.

I composti solubili del rodio potrebbero essere utilizzati in futuro come catalizzatori omogenei per la produzione di etan-1,2-diolo dal gas di sintesi:

Questa reazione avviene ad una temperatura di 300°C ed una pressione dell'ordine di 500-1000 atm. Attualmente, un tale processo non è economicamente sostenibile. Il prodotto di questa reazione (il suo nome banale è glicole etilenico) viene utilizzato come antigelo e per produrre vari poliesteri, come il terilene.

Il metano viene utilizzato anche per produrre clorometani, come il triclorometano (cloroformio). I clorometani hanno una varietà di usi. Ad esempio, il clorometano viene utilizzato nel processo di produzione dei siliconi.

Infine, il metano viene sempre più utilizzato per produrre acetilene

Questa reazione avviene a circa 1500°C. Per riscaldare il metano a questa temperatura, viene bruciato in condizioni di accesso limitato all’aria.

L'etano ha anche una serie di usi importanti. Viene utilizzato nel processo di produzione del cloroetano (cloruro di etile). Come affermato sopra, il cloruro di etile viene utilizzato per produrre piombo tetraetile (IV). Negli Stati Uniti, l’etano è un’importante materia prima per la produzione di etilene (Tabella 6).

Il propano svolge un ruolo importante nella produzione industriale di aldeidi come il metanale (formaldeide) e l'etanale (aldeide acetica). Queste sostanze sono particolarmente importanti nella produzione della plastica. Il butano viene utilizzato per produrre buta-1,3-diene che, come descritto di seguito, viene utilizzato per produrre gomma sintetica.

5.2 Alcheni

Etilene. Uno degli alcheni più importanti e, in generale, uno dei prodotti più importanti dell'industria petrolchimica è l'etilene. È una materia prima per molte materie plastiche. Elenchiamoli.

Polietilene. Il polietilene è un prodotto della polimerizzazione dell'etilene:

Policloroetilene. Questo polimero è anche chiamato cloruro di polivinile (PVC). Si ottiene dal cloroetilene (cloruro di vinile), che a sua volta si ottiene dall'etilene. Reazione totale:

L'1,2-dicloroetano si ottiene sotto forma di liquido o gas utilizzando cloruro di zinco o cloruro di ferro (III) come catalizzatore.

Quando l'1,2-dicloroetano viene riscaldato ad una temperatura di 500°C sotto una pressione di 3 atm in presenza di pomice, si forma il cloroetilene (cloruro di vinile).

Un altro metodo per produrre cloroetilene si basa sul riscaldamento di una miscela di etilene, acido cloridrico e ossigeno a 250°C in presenza di cloruro di rame(II) (catalizzatore):

Fibra di poliestere. Un esempio di tale fibra è il terilene. Si ottiene dall'etano-1,2-diolo, che a sua volta viene sintetizzato dall'epossietano (ossido di etilene) come segue:

L'etan-1,2-diolo (glicole etilenico) viene utilizzato anche come antigelo e per produrre detergenti sintetici.

L'etanolo viene prodotto mediante idratazione dell'etilene utilizzando acido fosforico supportato da silice come catalizzatore:

L'etanolo viene utilizzato per produrre etanale (acetaldeide). Inoltre, viene utilizzato come solvente per vernici e lucidanti, nonché nell'industria cosmetica.

Infine, l'etilene viene utilizzato anche per produrre cloroetano, che, come accennato in precedenza, viene utilizzato per produrre piombo tetraetile (IV), un additivo antidetonante per la benzina.

Propen. Il propene (propilene), come l'etilene, viene utilizzato per la sintesi di una varietà di prodotti chimici. Molti di essi vengono utilizzati nella produzione di materie plastiche e gomme.

Polipropene. Il polipropilene è un prodotto di polimerizzazione del propene:

Propanone e propene. Il propanone (acetone) è ampiamente utilizzato come solvente e viene utilizzato anche nella produzione di una plastica nota come plexiglass (polimetilmetacrilato). Il propanone si ottiene dal (1-metiletil)benzene o dal propan-2-olo. Quest'ultimo è ottenuto dal propene come segue:

L'ossidazione del propene in presenza di un catalizzatore di ossido di rame(II) ad una temperatura di 350°C porta alla produzione di propene (aldeide acrilica): idrocarburo della raffinazione del petrolio

Propano-1,2,3-triolo. Il propan-2-olo, il perossido di idrogeno e il propene prodotti nel processo sopra descritto possono essere utilizzati per produrre propan-1,2,3-triolo (glicerolo):

La glicerina viene utilizzata nella produzione della pellicola di cellophane.

Propenitrile (acrilonitrile). Questo composto viene utilizzato per produrre fibre sintetiche, gomme e plastica. Si ottiene facendo passare una miscela di propene, ammoniaca e aria sulla superficie di un catalizzatore al molibdato alla temperatura di 450°C:

Metilbuta-1,3-diene (isoprene). Le gomme sintetiche sono prodotte dalla sua polimerizzazione. L'isoprene viene prodotto utilizzando il seguente processo multifase:

Epossipropano utilizzato per produrre schiume poliuretaniche, poliesteri e detergenti sintetici. È sintetizzato come segue:

But-1-ene, but-2-ene e buta-1,2-diene utilizzato per produrre gomme sintetiche. Se i buteni vengono utilizzati come materia prima per questo processo, vengono prima convertiti in buta-1,3-diene mediante deidrogenazione in presenza di un catalizzatore, una miscela di ossido di cromo (III) con ossido di alluminio:

5. 3 Alchini

Il rappresentante più importante di un certo numero di alchini è l'etina (acetilene). L'acetilene ha numerosi usi, come:

– come combustibile nei cannelli ossigeno-acetilene per il taglio e la saldatura dei metalli. Quando l'acetilene brucia in ossigeno puro, la sua fiamma sviluppa una temperatura fino a 3000°C;

– per la produzione di cloroetilene (cloruro di vinile), anche se attualmente l'etilene sta diventando la materia prima più importante per la sintesi del cloroetilene (vedi sopra).

– per ottenere il solvente 1,1,2,2-tetracloroetano.

5.4 Arene

Il benzene e il metilbenzene (toluene) si ottengono in grandi quantità durante la lavorazione del petrolio greggio. Poiché in questo caso il metilbenzene viene ottenuto anche in quantità maggiori del necessario, una parte di esso viene convertita in benzene. A tale scopo, una miscela di metilbenzene con idrogeno viene fatta passare sulla superficie di un catalizzatore al platino su un supporto di ossido di alluminio ad una temperatura di 600°C sotto pressione:

Questo processo si chiama idroalchilazione.

Il benzene viene utilizzato come materia prima per produrre numerose materie plastiche.

(1-metiletil)benzene(cumene o 2-fenilpropano). Viene utilizzato per produrre fenolo e propanone (acetone). Il fenolo viene utilizzato per la sintesi di varie gomme e plastiche. Di seguito sono riportate le tre fasi del processo di produzione del fenolo.

Poli(feniletilene)(polistirolo). Il monomero di questo polimero è il feniletilene (stirene). Si ottiene dal benzene:

CAPITOLO 6. ANALISI DELLO STATO DELL'INDUSTRIA PETROLIFERA

La quota della Russia nella produzione mineraria mondiale rimane elevata e ammonta all'11,6% per il petrolio, al 28,1% per il gas e al 12-14% per il carbone. In termini di volume delle riserve esplorate di materie prime minerali, la Russia occupa una posizione di leader nel mondo. Con un territorio occupato del 10%, nelle profondità della Russia si concentrano il 12-13% delle riserve mondiali di petrolio, il 35% di gas e il 12% di carbone. Nella struttura della base di risorse minerarie del paese, oltre il 70% delle riserve proviene dalle risorse del complesso energetico e dei combustibili (petrolio, gas, carbone). Il valore totale delle materie prime minerali esplorate e valutate è di 28,5 trilioni di dollari, un ordine di grandezza superiore al valore di tutti gli immobili privatizzati in Russia.

Tabella 8 Complesso di combustibili ed energia della Federazione Russa

Il complesso dei combustibili e dell'energia è la spina dorsale dell'economia nazionale: la quota del complesso dei combustibili e dell'energia sul totale delle esportazioni nel 1996 sarà quasi del 40% (25 miliardi di dollari). Si prevede che circa il 35% di tutte le entrate del bilancio federale per il 1996 (121 su 347 trilioni di rubli) provenga dalle attività delle imprese del complesso. La quota del complesso di combustibili ed energia nel volume totale dei prodotti commerciali che le imprese russe intendono produrre nel 1996 è notevole: 968 trilioni di rubli. di prodotti commerciabili (a prezzi correnti), la quota delle imprese produttrici di combustibili ed energia ammonterà a quasi 270 trilioni di rubli, ovvero a oltre il 27% (tabella 8). Il complesso dei combustibili e dell’energia rimane il più grande complesso industriale, realizzando investimenti di capitale (più di 71 trilioni di rubli nel 1995) e attirando investimenti (1,2 miliardi di dollari solo da Banca Mondiale negli ultimi due anni) alle imprese di tutti i loro settori.

L'industria petrolifera della Federazione Russa si è sviluppata ampiamente per un lungo periodo. Ciò è stato ottenuto attraverso la scoperta e la messa in servizio di grandi giacimenti altamente produttivi nella regione degli Urali-Volga e nella Siberia occidentale negli anni 50-70, nonché attraverso la costruzione di nuove raffinerie di petrolio e l’espansione di quelle esistenti. Alta produttività i giacimenti ci hanno permesso di aumentare la produzione di petrolio di 20-25 milioni di tonnellate all'anno con investimenti di capitale specifici minimi e costi relativamente bassi di risorse materiali e tecniche. Tuttavia, lo sviluppo dei depositi è stato effettuato in modo inaccettabile ad un ritmo veloce(dal 6 al 12% della selezione delle riserve iniziali), e in tutti questi anni nelle aree produttrici di petrolio, le infrastrutture e la costruzione di alloggi sono rimasti gravemente indietro. Nel 1988 è stato estratto in Russia importo massimo condensato di petrolio e gas: 568,3 milioni di tonnellate, ovvero il 91% della produzione di petrolio di tutta l'Unione. Il sottosuolo del territorio della Russia e le acque dei mari adiacenti contengono circa il 90% delle riserve petrolifere accertate di tutte le repubbliche che in precedenza facevano parte dell'URSS. In tutto il mondo, la base delle risorse minerarie si sta sviluppando secondo lo schema della riproduzione in espansione. Cioè, ogni anno è necessario trasferire ai produttori nuovi depositi il ​​10-15% in più di quanto producono. Ciò è necessario per mantenere una struttura produttiva equilibrata in modo che l'industria non subisca carenza di materie prime. Durante gli anni della riforma, la questione degli investimenti nell’esplorazione geologica divenne acuta. Lo sviluppo di un milione di tonnellate di petrolio richiede investimenti da due a cinque milioni di dollari USA. Inoltre, questi fondi daranno un rendimento solo dopo 3-5 anni. Nel frattempo, per compensare il calo della produzione, sono necessari 250-300 milioni di tonnellate di petrolio all'anno. Negli ultimi cinque anni sono stati esplorati 324 giacimenti di petrolio e gas e ne sono stati messi in funzione 70-80. Nel 1995, solo lo 0,35% del PIL veniva speso per la geologia (nell’ex Unione Sovietica questi costi erano tre volte superiori). C'è una domanda repressa per i prodotti dei geologi: depositi esplorati. Tuttavia, nel 1995, il Servizio Geologico riuscì comunque a fermare il declino della produzione nel suo settore. Il volume delle perforazioni esplorative profonde nel 1995 è aumentato del 9% rispetto al 1994. Dei 5,6 trilioni di rubli di finanziamenti, i geologi hanno ricevuto 1,5 trilioni di rubli a livello centrale. Per il 1996 il bilancio di Roskomnedra ammonta a 14mila miliardi di rubli, di cui 3mila miliardi sono investimenti centralizzati. Si tratta solo di un quarto degli investimenti dell'ex Unione Sovietica nella geologia russa.

La base di materie prime della Russia, a condizione che si creino condizioni economiche adeguate per lo sviluppo dell'esplorazione geologica, può fornire per un periodo relativamente lungo i livelli di produzione necessari a soddisfare le esigenze petrolifere del paese. Va tenuto presente che nella Federazione Russa, dopo gli anni settanta, non è stato scoperto un solo giacimento grande e altamente produttivo, e le riserve appena aggiunte stanno peggiorando drasticamente le loro condizioni. Ad esempio, a causa delle condizioni geologiche, la portata media di un nuovo pozzo nella regione di Tyumen è scesa da 138 tonnellate nel 1975 a 10-12 tonnellate nel 1994, cioè più di 10 volte. I costi delle risorse finanziarie, materiali e tecniche per creare 1 tonnellata di nuova capacità sono aumentati in modo significativo. Lo stato di sviluppo dei grandi giacimenti altamente produttivi è caratterizzato dallo sviluppo di riserve in volumi pari al 60-90% delle riserve iniziali recuperabili, che ha predeterminato il declino naturale della produzione di petrolio.

A causa dell'elevato esaurimento di depositi grandi e altamente produttivi, la qualità delle riserve è cambiata in peggio, il che richiede l'attrazione di risorse finanziarie, materiali e tecniche significativamente maggiori per il loro sviluppo. A causa della riduzione dei finanziamenti, il volume del lavoro di esplorazione geologica è diminuito in modo inaccettabile e, di conseguenza, l’aumento delle riserve petrolifere è diminuito. Se nel 1986-1990. nella Siberia occidentale, l'aumento delle riserve è stato di 4,88 miliardi di tonnellate, quindi nel 1991-1995. a causa della diminuzione del volume delle perforazioni esplorative, questo aumento è diminuito di quasi la metà e ammonta a 2,8 miliardi di tonnellate. Nelle condizioni attuali, per soddisfare le esigenze del Paese anche nel prossimo futuro, è necessario adottare misure governative aumentare il pool di materie prime.

La transizione alle relazioni di mercato impone la necessità di cambiare approccio per stabilire le condizioni economiche per il funzionamento delle imprese legate alle industrie minerarie. Nell'industria petrolifera, caratterizzata da risorse non rinnovabili di preziose materie prime minerali - petrolio, gli approcci economici esistenti escludono dallo sviluppo una parte significativa delle riserve a causa dell'inefficacia del loro sviluppo secondo gli attuali criteri economici. Le stime mostrano che per le singole compagnie petrolifere, per ragioni economiche, da 160 a 1057 milioni di tonnellate di riserve petrolifere non possono essere coinvolte nel fatturato economico.

L’industria petrolifera, che dispone di una significativa offerta di riserve di bilancio, si è deteriorata negli ultimi anni. In media, il calo annuo della produzione petrolifera per lo stock attuale è stimato al 20%. Per questo motivo, per mantenere il livello raggiunto di produzione petrolifera in Russia, è necessario introdurre nuove capacità di 115-120 milioni di tonnellate all'anno, che richiedono la perforazione di 62 milioni di m di pozzi di produzione, ma in realtà nel 1991 27,5 milioni di tonnellate. sono stati perforati m e nel 1995 - 9,9 milioni di m.

La mancanza di fondi portò ad una forte riduzione del volume delle costruzioni industriali e civili, soprattutto nella Siberia occidentale. Di conseguenza, si è verificata una diminuzione dei lavori per lo sviluppo dei giacimenti petroliferi, la costruzione e la ricostruzione dei sistemi di raccolta e trasporto del petrolio, la costruzione di alloggi, scuole, ospedali e altre strutture, che è stata una delle ragioni della tensione sociale situazione nelle regioni produttrici di petrolio. Il programma per la costruzione di impianti associati per l'utilizzo del gas è stato interrotto. Di conseguenza, ogni anno vengono bruciati in torcia più di 10 miliardi di m3 di gasolio. A causa dell'impossibilità di ricostruire i sistemi di oleodotti, nei campi si verificano costantemente numerose rotture di oleodotti. Solo nel 1991 sono andate perdute più di 1 milione di tonnellate di petrolio e si sono verificati ingenti danni all'ambiente. La riduzione degli ordini di costruzione portò al crollo di potenti organizzazioni edili nella Siberia occidentale.

Uno dei motivi principali della crisi dell'industria petrolifera è anche la mancanza delle attrezzature e delle tubazioni necessarie. In media, il deficit nel fornire all’industria risorse materiali e tecniche supera il 30%. Negli ultimi anni non è stata creata una sola nuova grande unità produttiva per la produzione di attrezzature per giacimenti petroliferi, inoltre molte fabbriche di questo profilo hanno ridotto la produzione e i fondi stanziati per l'acquisto di valuta estera non erano sufficienti;

A causa della scarsa logistica, il numero di pozzi di produzione inattivi ha superato le 25mila unità, di cui 12mila unità inattive al di sopra della norma. Ogni giorno circa 100mila tonnellate di petrolio vengono perse da pozzi inattivi oltre la norma.

Un grave problema per l’ulteriore sviluppo dell’industria petrolifera rimane la scarsa offerta di macchinari e attrezzature ad alte prestazioni per la produzione di petrolio e gas. Nel 1990, la metà delle attrezzature tecniche del settore era usurata di oltre il 50%, solo il 14% dei macchinari e delle attrezzature corrispondeva agli standard mondiali e la domanda per i principali tipi di prodotti era soddisfatta in media del 40-80% . Questa situazione con la fornitura di attrezzature all'industria è stata una conseguenza dello scarso sviluppo dell'industria petrolifera del paese. Le forniture di importazione nel volume totale delle attrezzature hanno raggiunto il 20% e per alcuni tipi hanno raggiunto il 40%. L'acquisto di tubi raggiunge il 40 - 50%.

...

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Obiettivi della lezione:

Educativo:

• Sviluppare l'attività cognitiva degli studenti.
• Familiarizzare gli studenti con le fonti naturali di idrocarburi: petrolio, gas naturale, carbone, la loro composizione e metodi di lavorazione.
• Studiare i principali giacimenti di queste risorse a livello globale e in Russia.
• Mostrare il loro significato nell'economia nazionale.
• Considerare le questioni relative alla protezione ambientale.

Educativo:

• Coltivare l'interesse per lo studio dell'argomento, instillare cultura del linguaggio nelle lezioni di chimica.

Educativo:

• Sviluppare attenzione, osservazione, capacità di ascolto e trarre conclusioni.

Metodi e tecniche pedagogiche:

• Approccio percettivo.
• Approccio gnostico.
• Approccio cibernetico.

Attrezzatura: Lavagna interattiva, contenuti multimediali, libri di testo elettronici di MarSTU, Internet, raccolte “Petrolio e i principali prodotti della sua lavorazione”, “Carbone e i prodotti più importanti della sua lavorazione”.

Durante le lezioni

I. Momento organizzativo.

Presento lo scopo e gli obiettivi di questa lezione.

II. Parte principale.

Le più importanti fonti naturali di idrocarburi sono: petrolio, carbone, gas di petrolio naturali e associati.

Petrolio – “oro nero” (Presento agli studenti l'origine del petrolio, principali riserve, produzione, composizione del petrolio, proprietà fisiche, prodotti petroliferi).

Durante il processo di rettifica l’olio viene suddiviso nelle seguenti frazioni:

Sto mostrando campioni di frazioni della raccolta (dimostrazione accompagnata da spiegazione).

• Gas di distillazione– una miscela di idrocarburi a basso peso molecolare, principalmente propano e butano, con temperatura di ebollizione fino a 40°C,
• Frazione di benzina (benzina)– Composizione HC da C 5 H 12 a C 11 H 24 (punto di ebollizione 40-200°C, con una separazione più fine di questa frazione si ottiene gasolio(etere di petrolio, 40 - 70°C) e kip = 40–70 °C),(70 - 120°C),
• Frazione nafta– Composizione HC da C 8 H 18 a C 14 H 30 (temperatura di ebollizione 150 - 250°C),
• Frazione di cherosene– Composizione HC da C 12 H 26 a C 18 H 38 (temperatura di ebollizione 180 - 300°C),
• Carburante diesel– Composizione HC da С 13 Н 28 a С 19 Н 36 (t punto di ebollizione 200 - 350°С)

Residui della raffinazione del petrolio – Residuo dopo la distillazione dell'olio –– contiene idrocarburi con un numero di atomi di carbonio compreso tra 18 e 50. La distillazione a pressione ridotta da olio combustibile produce olio solare(C 18 H 28 – C 25 H 52), (Carburante diesel),(C28 H58 – C38 H78), (automobilistico, aeronautico, industriale, ecc.), E (la vaselina tecnica viene utilizzata per lubrificare i prodotti metallici per proteggerli dalla corrosione; la vaselina purificata viene utilizzata come base per i cosmetici e in medicina). Da alcuni tipi di olio si ottiene– miscele bassofondenti di idrocarburi solidi. Residuo solido della distillazione dell’olio combustibile – (per la produzione di fiammiferi, candele, ecc.). Dopo aver distillato i componenti volatili dell'olio combustibile, ciò che rimane è e i prodotti della sua lavorazione - bitume E asfalto utilizzato per la realizzazione del manto stradale.

I prodotti ottenuti a seguito della rettifica del petrolio sono sottoposti a lavorazione chimica. Uno di essi è screpolature.

Il cracking è la decomposizione termica dei prodotti petroliferi, che porta alla formazione di idrocarburi con un numero minore di atomi di carbonio nella molecola. (Uso il libro di testo elettronico MarSTU, che parla dei tipi di cracking).

Gli studenti confrontano il cracking termico e quello catalitico. (Diapositiva n. 16)

Cracking termico.

La rottura delle molecole di idrocarburi avviene a temperature più elevate (470-5500 C). Il processo procede lentamente, si formano idrocarburi con una catena non ramificata di atomi di carbonio. La benzina ottenuta a seguito del cracking termico, insieme agli idrocarburi saturi, contiene molti idrocarburi insaturi. Pertanto, questa benzina ha una maggiore resistenza alla detonazione rispetto alla benzina distillata pura. La benzina crackizzata termicamente contiene molti idrocarburi insaturi, che si ossidano e polimerizzano facilmente. Pertanto, questa benzina è meno stabile durante lo stoccaggio. Quando brucia, varie parti del motore possono intasarsi.

Cracking catalitico.

La scissione delle molecole di idrocarburi avviene in presenza di catalizzatori e ad una temperatura più bassa (450-5000 C). Il focus principale è sulla benzina. Stanno cercando di ottenerne di più e sicuramente migliore qualità. Il cracking catalitico è apparso proprio come risultato della lotta persistente a lungo termine dei lavoratori petroliferi per migliorare la qualità della benzina. Rispetto al cracking termico, il processo procede molto più velocemente e non avviene solo la scissione delle molecole di idrocarburi, ma anche la loro isomerizzazione, cioè. si formano idrocarburi con una catena ramificata di atomi di carbonio. La benzina crackizzata cataliticamente è ancora più resistente alla detonazione rispetto alla benzina crackizzata termicamente.

Carbone. (Presento agli studenti l'origine del carbone, le principali riserve, la produzione, le proprietà fisiche, i prodotti trasformati).

Origine: (Uso il libro di testo elettronico di MarSTU, dove si parla dell'origine del carbone).

Riserve principali: (diapositiva numero 18) Sulla mappa mostro agli studenti i più grandi giacimenti di carbone in Russia in termini di volume di produzione: questi sono i bacini di Tunguska, Kuznetsk e Pechora.

Produzione:(Uso il libro di testo elettronico MarSTU, dove parlano dell'estrazione del carbone).

• Gas di coca cola– che comprende H 2, CH 4, CO, CO 2, impurità di NH 3, N 2 e altri gas,
• Il carbone da coke produce coke, catrame di carbone, acqua di catrame e gas da coke.– contiene diverse centinaia di sostanze organiche diverse, tra cui benzene e suoi omologhi, fenoli e alcoli aromatici, naftalene e vari composti eterociclici,
• Nadsmolnaja, O acqua ammoniacale– contiene ammoniaca disciolta, nonché fenolo, idrogeno solforato e altre sostanze,
• Coca Cola– residuo solido di coke, carbonio quasi puro.

Gas naturali e associati al petrolio. (Presento agli studenti le principali riserve, produzione, composizione, prodotti trasformati).

III. Generalizzazione.

Nella parte riassuntiva della lezione ho creato un test utilizzando il programma Turning Point. Gli studenti si sono armati di telecomandi. Quando sullo schermo appare una domanda, premendo l'apposito pulsante, si seleziona la risposta corretta.

1. I principali componenti del gas naturale sono:

• Etano;
• Propano;
• Metano;
• Butano.

2. Quale frazione della distillazione del petrolio contiene da 4 a 9 atomi di carbonio per molecola?

• Nafta;
• Gasolio;
• Benzina;
• Cherosene.

3. Qual è lo scopo del cracking dei prodotti petroliferi pesanti?

• Produzione di metano;
• Ottenere frazioni di benzina con elevata resistenza alla detonazione;
• Produzione gas di sintesi;
• Produzione di idrogeno.

4. Quale processo non è correlato alla raffinazione del petrolio?

• Cottura;
• Distillazione frazionata;
• Cracking catalitico;
• Cracking termico.

5. Quale dei seguenti eventi è il più pericoloso per gli ecosistemi acquatici?

• Violazione della tenuta dell'oleodotto;
• Fuoriuscita di petrolio a seguito di un incidente di una petroliera;
• Violazione della tecnologia durante la produzione di petrolio in profondità sulla terraferma;
• Trasporto del carbone via mare.

6. Dal metano, che forma gas naturale, si ottiene:

• Gas di sintesi;
• Etilene;
• Acetilene;
• Butadiene.

7. Quali caratteristiche distinguono la benzina da cracking catalitico dalla benzina distillata pura?

• Presenza di alcheni;
• Presenza di alchini;
• La presenza di idrocarburi con una catena ramificata di atomi di carbonio;
• Elevata resistenza alla detonazione.

Il risultato del test è immediatamente visibile sullo schermo.

Compiti a casa:§ 10, ex.1 – 8

Letteratura:

1. L.Yu. Chimica divertente“. – M.: “AST-Press”, 1999.
2. O.S. Gabrielyan, I.G. Ostroumov “Manuale per insegnanti di chimica, grado 10.” – M.: “Blik e K”, 2001.
3. O.S. Gabrielyan, F.N. Maskaev, S.Yu. Ponomarev, V.I. Terenin “Chimica 10° grado”.

FONTI NATURALI DI IDROCARBURI

Gli idrocarburi sono tutti così diversi -
Liquido, solido e gassoso.
Perché ce ne sono così tanti in natura?
Si tratta di carbonio insaziabile.

Infatti, questo elemento, come nessun altro, è “insaziabile”: si sforza di formare catene, diritte e ramificate, anelli o reti dai suoi numerosi atomi. Quindi ci sono molti composti di atomi di carbonio e idrogeno.

Gli idrocarburi sono sia gas naturale - metano, sia un altro gas infiammabile domestico utilizzato per riempire le bombole - propano C 3 H 8. Gli idrocarburi includono petrolio, benzina e cherosene. E anche - solvente organico C 6 H 6, paraffina da cui sono fatte le candele di Capodanno, vaselina della farmacia e persino un sacchetto di plastica per confezionare i prodotti...

Le più importanti fonti naturali di idrocarburi sono i minerali: carbone, petrolio, gas.

CARBONE

Si sa di più nel mondo 36 mille bacini e depositi di carbone, che insieme occupano 15% territori del globo. I bacini carboniferi possono estendersi per migliaia di chilometri. Le riserve geologiche totali di carbone nel mondo sono 5 trilioni 500 miliardi di tonnellate, compresi i depositi esplorati - 1 trilione 750 miliardi di tonnellate.

Esistono tre tipi principali di carboni fossili. Quando bruciano la lignite e l'antracite, la fiamma è invisibile e la combustione avviene senza fumo, mentre il carbon fossile produce un forte schiocco durante la combustione.

Antracite- il più antico dei carboni fossili. Si distingue per l'alta densità e lucentezza. Contiene fino a 95% carbonio.

Carbone– contiene fino a 99% carbonio. Di tutti i carboni fossili, ha l’applicazione più ampia.

Carbone marrone– contiene fino a 72% carbonio. Ha un colore marrone. Essendo il carbone fossile più giovane, conserva spesso tracce della struttura del legno da cui si è formato. È caratterizzato da elevata igroscopicità e alto contenuto di ceneri ( dal 7% al 38%), viene quindi utilizzato solo come combustibile locale e come materia prima per lavorazioni chimiche. In particolare, mediante idrogenazione si ottengono pregiati tipi di combustibile liquido: benzina e cherosene.

Il carbonio è il componente principale del carbone ( 99% ), lignite ( fino al 72%).

L’origine del nome carbonio, cioè “dare vita al carbone”. Allo stesso modo, il nome latino “carboneum” contiene alla base la radice carbo-carbone.

Come il petrolio, il carbone contiene grandi quantità di materia organica. Oltre alle sostanze organiche, contiene anche sostanze inorganiche, come acqua, ammoniaca, idrogeno solforato e, naturalmente, il carbonio stesso: il carbone. Uno dei principali metodi di lavorazione del carbone è la cokefazione: calcinazione senza accesso all'aria. Come risultato della cokefazione, che viene effettuata ad una temperatura di 1000 0 C, si forma quanto segue:Gas di coca cola

Il carbone da coke produce coke, catrame di carbone, acqua di catrame e gas da coke. – contiene idrogeno, metano, anidride carbonica e anidride carbonica, miscele di ammoniaca, azoto e altri gas.

– contiene diverse centinaia di sostanze organiche diverse, tra cui il benzene e i suoi omologhi, fenoli e alcoli aromatici, naftalene e vari composti eterociclici. Acqua di resina o ammoniaca

– contenente, come suggerisce il nome, ammoniaca disciolta, oltre a fenolo, idrogeno solforato e altre sostanze.Coca Cola

– residuo solido di coking, carbonio praticamente puro.

Il coke viene utilizzato nella produzione di ferro e acciaio, l'ammoniaca viene utilizzata nella produzione di azoto e fertilizzanti combinati e l'importanza dei prodotti di coke organici difficilmente può essere sopravvalutata. Qual è la geografia di distribuzione di questo minerale?

La maggior parte delle risorse di carbone si trova nell'emisfero settentrionale: Asia, Nord America, Eurasia. Quali paesi si distinguono in termini di riserve e produzione di carbone?

Cina, Stati Uniti, India, Australia, Russia.

I principali esportatori di carbone sono i paesi.

Stati Uniti, Australia, Russia, Sud Africa.

Principali centri di importazione.

Giappone, Europa straniera.

Questo è un carburante molto inquinante per l'ambiente. Quando si estrae carbone, si verificano esplosioni e incendi di metano e sorgono alcuni problemi ambientali. è qualsiasi cambiamento indesiderato nello stato di questo ambiente come risultato dell'attività economica umana. Ciò accade anche durante il mining. Immaginiamo la situazione in un'area mineraria di carbone. Insieme al carbone, sale in superficie un'enorme quantità di roccia di scarto, che viene semplicemente inviata alle discariche in quanto non necessaria. Gradualmente formato cumuli di rifiuti- enormi montagne di roccia di scarto alte decine di metri, a forma di cono, che distorcono l'aspetto del paesaggio naturale. Tutto il carbone sollevato in superficie verrà trasportato al consumatore? Ovviamente no. Dopotutto, il processo non è ermetico. Un'enorme quantità di polvere di carbone si deposita sulla superficie della terra. Di conseguenza, la composizione dei suoli e delle falde acquifere cambia, il che influenzerà inevitabilmente la flora e la fauna della zona.

Il carbone contiene carbonio radioattivo - C, ma dopo aver bruciato il carburante, la sostanza pericolosa, insieme al fumo, entra nell'aria, nell'acqua, nel suolo e viene sinterizzata in scorie o ceneri, che vengono utilizzate per la produzione di materiali da costruzione. Di conseguenza, le pareti e i soffitti degli edifici residenziali “affondano” e rappresentano una minaccia per la salute umana.

OLIO

Il petrolio è noto all'umanità fin dai tempi antichi. È stato estratto sulle rive dell'Eufrate

6-7 mila anni aC eh . Veniva utilizzato per l'illuminazione delle case, per preparare mortai, come medicinali e unguenti e per l'imbalsamazione. Il petrolio nel mondo antico era un'arma formidabile: fiumi di fuoco si riversavano sulle teste di quelle mura della fortezza d'assalto, frecce infuocate immerse nell'olio volavano nelle città assediate. Il petrolio era parte integrante dell'agente incendiario, passato alla storia con questo nome "Fuoco greco" Nel Medioevo veniva utilizzato soprattutto per l'illuminazione stradale.

Sono stati esplorati più di 600 bacini di petrolio e gas, 450 sono in fase di sviluppo , UN numero totale i giacimenti petroliferi raggiungono i 50mila.

Esistono oli leggeri e pesanti. L'olio leggero viene estratto dal sottosuolo mediante pompe o con il metodo della fontana. Questo olio viene utilizzato principalmente per produrre benzina e cherosene. I tipi pesanti di petrolio a volte vengono persino estratti utilizzando il metodo minerario (nella Repubblica di Komi) e da esso vengono preparati bitume, olio combustibile e vari oli.

Il petrolio è il combustibile più versatile, ricco di calorie. La sua estrazione è relativamente semplice ed economica, perché quando si estrae il petrolio non è necessario mettere le persone sottoterra. Il trasporto del petrolio attraverso gli oleodotti non è un grosso problema. Principale svantaggio questo tipo di combustibile ha una bassa disponibilità di risorse (circa 50 anni ) . Le riserve geologiche generali ammontano a 500 miliardi di tonnellate, di cui 140 miliardi esplorati .

IN 2007 anno, gli scienziati russi hanno dimostrato alla comunità mondiale che le creste sottomarine di Lomonosov e Mendeleev, che si trovano nell'Oceano Artico, sono una zona della piattaforma continentale e quindi appartengono alla Federazione Russa. Un insegnante di chimica ti parlerà della composizione dell'olio e delle sue proprietà.

Il petrolio è un “grumo di energia”. Con solo 1 ml di esso puoi riscaldare un intero secchio d'acqua di un grado e per far bollire un secchio di samovar hai bisogno di meno di mezzo bicchiere d'olio. In termini di concentrazione di energia per unità di volume, il petrolio è al primo posto tra le sostanze naturali. Anche i minerali radioattivi non possono competere con esso in questo senso, dato il loro contenuto sostanze radioattive talmente piccolo che per estrarne 1 mg. combustibile nucleare tonnellate di rocce devono essere processate.

Il petrolio non è solo la base del complesso energetico e del carburante di qualsiasi stato.

Le famose parole di D.I. Mendeleev sono qui “Bruciare olio è come accendere una fornace banconote". Ogni goccia d'olio ne contiene più di 900 vari composti chimici, più della metà degli elementi chimici della tavola periodica. Questo è davvero un miracolo della natura, la base dell'industria petrolchimica. Circa il 90% di tutto il petrolio prodotto viene utilizzato come combustibile. Nonostante “ il tuo 10%” , la sintesi petrolchimica fornisce la produzione di molte migliaia di composti organici che soddisfano i bisogni urgenti della società moderna. Non per niente le persone chiamano rispettosamente il petrolio “oro nero”, “il sangue della Terra”.

L'olio è un liquido oleoso marrone scuro con una sfumatura rossastra o verdastra, a volte nera, rossa, blu o chiara e persino trasparente con un caratteristico odore pungente. C'è petrolio bianco o incolore, come l'acqua (ad esempio nel giacimento di Surukhan in Azerbaigian, in alcuni giacimenti in Algeria).

La composizione dell'olio non è la stessa. Ma tutti di solito contengono tre tipi di idrocarburi: alcani (per lo più di struttura normale), cicloalcani e idrocarburi aromatici. Il rapporto di questi idrocarburi nel petrolio proveniente da diversi giacimenti è diverso: ad esempio, il petrolio di Mangyshlak è ricco di alcani e il petrolio della regione di Baku è ricco di cicloalcani.

Le principali riserve di petrolio si trovano nell’emisfero settentrionale. Totale 75 I paesi del mondo producono petrolio, ma il 90% della sua produzione proviene da soli 10 paesi. Vicino ? Le riserve mondiali di petrolio si trovano nei paesi in via di sviluppo. (L'insegnante nomina e mostra sulla mappa).

Principali paesi produttori:

Arabia Saudita, Stati Uniti, Russia, Iran, Messico.

Allo stesso tempo di più 4/5 Il consumo di petrolio rappresenta la quota dei paesi economicamente sviluppati, che sono i principali paesi importatori:

Giappone, Europa estera, USA.

Il petrolio greggio non viene utilizzato da nessuna parte, ma vengono utilizzati prodotti petroliferi.

Raffinazione del petrolio

Un impianto moderno è costituito da un forno per il riscaldamento dell'olio e da una colonna di distillazione in cui viene separato l'olio fazioni – miscele separate di idrocarburi in base al loro punto di ebollizione: benzina, nafta, cherosene. La fornace ha un lungo tubo arrotolato a spirale. Il forno viene riscaldato dai prodotti della combustione di olio combustibile o gas. L'olio viene alimentato continuamente nella bobina: lì viene riscaldato a 320 - 350 0 C sotto forma di una miscela di liquido e vapore ed entra nella colonna di distillazione. La colonna di distillazione è un apparato cilindrico in acciaio alto circa 40 m. Ha diverse dozzine di partizioni orizzontali con fori all'interno: le cosiddette piastre. Il vapore d'olio che entra nella colonna sale e passa attraverso i fori nelle piastre. Raffreddandosi gradualmente mentre si muovono verso l'alto, si liquefanno parzialmente. Gli idrocarburi meno volatili vengono liquefatti già sulle prime piastre, formando una frazione gasolio; gli idrocarburi più volatili si raccolgono più in alto e formano la frazione cherosene; ancora più alto – frazione nafta. Gli idrocarburi più volatili escono dalla colonna sotto forma di vapori e, dopo la condensazione, formano benzina. Parte della benzina viene reimmessa nella colonna per l'“irrigazione”, che contribuisce all'irrigazione regime migliore lavoro. (Scrivi sul quaderno). Benzina – contiene idrocarburi C5 – C11, con punto di ebollizione compreso tra 40 0 ​​C e 200 0 C; nafta - contiene idrocarburi C8 - C14 con un punto di ebollizione da 120 0 C a 240 0 C cherosene - contiene idrocarburi C12 - C18, con punto di ebollizione da 180 0 C a 300 0 C; gasolio - contiene idrocarburi C13 – C15, distillati a temperature da 230 0 C a 360 0 C; oli lubrificanti - C16 - C28, bollire a una temperatura di 350 0 C e superiore.

Dopo aver distillato prodotti leggeri dal petrolio, rimane un liquido nero viscoso: olio combustibile. È una preziosa miscela di idrocarburi. Gli oli lubrificanti si ottengono dall'olio combustibile attraverso un'ulteriore distillazione. La parte non distillabile dell'olio combustibile si chiama catrame, che viene utilizzato nell'edilizia e per la pavimentazione delle strade (dimostrazione di un frammento video). La frazione più preziosa della distillazione diretta del petrolio è la benzina. La resa di questa frazione non supera comunque il 17-20% in peso del greggio. Sorge un problema: come soddisfare il fabbisogno sempre crescente della società di carburante per automobili e aerei? La soluzione fu trovata alla fine del XIX secolo da un ingegnere russo Vladimir Grigorievich Shukhov. IN 1891 anno ha realizzato per la prima volta un industriale screpolature frazione cherosene del petrolio, che ha permesso di aumentare la resa della benzina al 65-70% (sulla base del petrolio greggio). Solo per lo sviluppo del processo di cracking termico dei prodotti petroliferi, l'umanità grata ha iscritto in lettere d'oro il nome di questa persona unica nella storia della civiltà.

I prodotti ottenuti dalla rettifica del petrolio sono sottoposti a trattamento chimico, che comprende una serie di processi complessi. Uno di questi è il cracking dei prodotti petroliferi (dall'inglese "Cracking" - scissione). Esistono diversi tipi di cracking: cracking termico, catalitico, cracking ad alta pressione e cracking di riduzione. Il cracking termico consiste nella scissione delle molecole di idrocarburi a catena lunga in molecole più corte sotto l'influenza dell'alta temperatura (470-550 0 C). Durante questa scissione, si formano alcheni insieme agli alcani:

Attualmente il cracking catalitico è il più comune. Viene effettuato ad una temperatura di 450-500 0 C, ma ad una velocità più elevata e consente di ottenere benzina di qualità superiore. In condizioni di cracking catalitico, insieme alle reazioni di scissione, si verificano reazioni di isomerizzazione, cioè la conversione di idrocarburi di struttura normale in idrocarburi ramificati.

L'isomerizzazione influisce sulla qualità della benzina, poiché la presenza di idrocarburi ramificati ne aumenta notevolmente il numero di ottano. Il cracking è classificato come un cosiddetto processo secondario di raffinazione del petrolio. Anche numerosi altri processi catalitici, come il reforming, sono classificati come secondari. Riformare- Questa è l'aromatizzazione della benzina riscaldandola in presenza di un catalizzatore, ad esempio il platino. In queste condizioni, alcani e cicloalcani vengono convertiti in idrocarburi aromatici, a seguito dei quali anche il numero di ottano della benzina aumenta in modo significativo.

Ecologia e giacimento petrolifero

Per la produzione petrolchimica il problema ambientale è particolarmente urgente. La produzione di petrolio comporta costi energetici e inquinamento ambientale. Una pericolosa fonte di inquinamento dell'Oceano Mondiale è la produzione petrolifera offshore e l'Oceano Mondiale è inquinato anche durante il trasporto del petrolio. Ognuno di noi ha visto in televisione le conseguenze degli incidenti delle petroliere. Spiagge nere ricoperte da uno strato di olio combustibile, onde nere, delfini ansimanti, uccelli con le ali ricoperte di olio combustibile viscoso, persone in tute protettive che raccolgono olio con pale e secchi. Voglio fornire dati seri disastro ambientale avvenuto nello stretto di Kerch nel novembre 2007. Sono finite nell'acqua 2mila tonnellate di prodotti petroliferi e circa 7mila tonnellate di zolfo. I più colpiti dal disastro sono stati lo spiedo di Tuzla, che si trova all'incrocio tra il Mar Nero e il Mar d'Azov, e lo spiedo di Chushka. Dopo l'incidente, l'olio combustibile si è depositato sul fondo, provocando la morte della piccola conchiglia a forma di cuore, principale alimento degli abitanti del mare. Ci vorranno 10 anni per ripristinare l’ecosistema. Sono morti più di 15mila uccelli. Un litro d'olio, una volta in acqua, si sparge sulla sua superficie in punti di una superficie di 100 mq. Il film d'olio, anche se molto sottile, costituisce una barriera insormontabile al percorso dell'ossigeno dall'atmosfera alla colonna d'acqua. Di conseguenza, il regime di ossigeno e l’oceano vengono interrotti "soffocante." Il plancton, che è alla base della catena alimentare degli oceani, sta morendo. Attualmente, circa il 20% dell’area dell’Oceano Mondiale è già coperta da fuoriuscite di petrolio e l’area colpita dall’inquinamento da petrolio è in crescita. Oltre al fatto che l'Oceano Mondiale è coperto da una pellicola petrolifera, possiamo osservarlo anche sulla terraferma. Ad esempio, nei giacimenti petroliferi della Siberia occidentale, ogni anno viene versata più petrolio di quanto una petroliera possa contenerne, fino a 20 milioni di tonnellate. Circa la metà di questo petrolio finisce al suolo a causa di incidenti, il resto sono sgorghi e perdite “pianificate” durante il lancio di pozzi, perforazioni esplorative e riparazioni di condutture. Area più grande di terre contaminate dal petrolio, secondo il Comitato Ambientale dell'Okrug Autonomo Yamalo-Nenets, si trova nel distretto di Purovsky.

GAS DI PETROLIO NATURALE E ASSOCIATO

Il gas naturale contiene idrocarburi a basso peso molecolare, i cui componenti principali sono metano.

In termini di proprietà, il gas naturale come combustibile è superiore anche al petrolio, è più calorico; Questo è il ramo più giovane dell'industria dei carburanti. Il gas è ancora più facile da estrarre e trasportare. Questo è il più economico di tutti i tipi di carburante. Ci sono, tuttavia, alcuni svantaggi: il complicato trasporto intercontinentale del gas. Le metaniere che trasportano gas allo stato liquefatto sono strutture estremamente complesse e costose.

Utilizzati come: combustibili efficaci, materie prime nell'industria chimica, nella produzione di acetilene, etilene, idrogeno, fuliggine, plastica, acido acetico, coloranti, medicinali, ecc. Associati (gas di petrolio) sono gas naturali che si dissolvono nel petrolio e sono rilasciato durante la sua estrazione

Il gas di petrolio contiene meno metano, ma più propano, butano e altri idrocarburi superiori. Dove viene prodotto il gas? Più di 70 paesi in tutto il mondo dispongono di riserve di gas industriale. Inoltre, come nel caso del petrolio, i paesi in via di sviluppo dispongono di riserve molto grandi. Ma la produzione di gas viene effettuata principalmente i paesi sviluppati . Hanno la capacità di usarlo o un modo per vendere gas ad altri paesi dello stesso continente. Il commercio internazionale del gas è meno attivo di quello del petrolio. Circa il 15% del gas mondiale viene fornito al mercato internazionale. Quasi i 2/3 della produzione mondiale di gas provengono dalla Russia e dagli Stati Uniti. Indubbiamente, la principale regione di produzione di gas non solo nel nostro paese, ma anche nel mondo è lo Yamalo-Nenets Regione autonoma

, dove questo settore si sviluppa da 30 anni. La nostra città di Novy Urengoy è giustamente riconosciuta come la capitale del gas. I depositi più grandi includono Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Il deposito di Urengoy è incluso nel Guinness dei primati. Le riserve e la produzione del giacimento sono uniche. Le riserve esplorate superano i 10mila miliardi. m 3, dall'operazione sono già stati prodotti 6 trilioni. m 3. Nel 2008, OJSC Gazprom prevede di estrarre 598 miliardi di m 3 di “oro blu” dal giacimento di Urengoy.

Gas ed ecologia

Petrolio, gas, carbone sono materie prime preziose per l'industria chimica. Nel prossimo futuro verrà trovato un loro sostituto nel complesso dei combustibili e dell'energia del nostro Paese. Attualmente, gli scienziati sono alla ricerca di modi per utilizzare l’energia solare ed eolica e il combustibile nucleare per sostituire completamente il petrolio. Il tipo di carburante più promettente del futuro è l’idrogeno. Ridurre l'uso del petrolio nell'ingegneria termoelettrica è la strada non solo per un suo uso più razionale, ma anche per preservare questa materia prima per le generazioni future. Le materie prime di idrocarburi dovrebbero essere utilizzate solo nell'industria di trasformazione per ottenere una varietà di prodotti. Sfortunatamente, la situazione non è ancora cambiata e fino al 94% del petrolio prodotto funge da carburante. D.I. Mendeleev disse saggiamente: "Bruciare petrolio è come riscaldare una fornace con banconote".