Quali idrocarburi sono contenuti nel gas naturale. Preparazione degli idrocarburi aromatici

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 capacità di attenzione, osservazione, ascolto e trarre conclusioni.

Metodi e tecniche pedagogiche:

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

Attrezzatura: Lavagna interattiva, multimediale, libri di testo elettronici MarSTU, Internet, raccolte “Il petrolio e i principali prodotti della sua lavorazione”, “Il carbone e i più importanti prodotti della sua lavorazione”.

Avanzamento della lezione

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, le principali riserve, la produzione, la composizione del petrolio, le proprietà fisiche e i prodotti raffinati).

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 benzina(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),
• gasolio– Composizione HC da С 13 Н 28 a С 19 Н 36 (t punto di ebollizione 200 - 350°С)

Residui della raffinazione del petrolio – olio combustibile– 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), oli lubrificanti(C28 H58 – C38 H78), petrolato E paraffina– miscele bassofondenti di idrocarburi solidi. Residuo solido della distillazione dell’olio combustibile – catrame 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 questi lo è screpolature.

Il cracking è la decomposizione termica dei prodotti petroliferi, che porta alla formazione di idrocarburi con meno 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,
• Catrame di carbone– contiene diverse centinaia di diversi materia organica, compreso il benzene e i suoi omologhi, i fenoli e gli alcoli aromatici, il naftalene e vari composti eterociclici,
• Nadsmolnaja, O acqua ammoniacale– contiene ammoniaca disciolta, nonché fenolo, idrogeno solforato e altre sostanze,
• Coke– 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”.

Composti costituiti solo da atomi di carbonio e idrogeno.

Gli idrocarburi si dividono in ciclici (composti carbociclici) e aciclici.

Ciclici (carbociclici) sono composti che contengono uno o più cicli costituiti solo da atomi di carbonio (a differenza dei composti eterociclici contenenti eteroatomi: azoto, zolfo, ossigeno, ecc.). I composti carbociclici, a loro volta, si dividono in composti aromatici e non aromatici (aliciclici).

Gli idrocarburi aciclici includono composti organici le cui molecole di scheletro di carbonio sono catene aperte.

Queste catene possono essere formate da legami singoli (alcani), contenere un doppio legame (alcheni), due o più doppi legami (dieni o polieni) o un triplo legame (alchini).

Come sapete, le catene di carbonio fanno parte della maggior parte della materia organica. Pertanto, lo studio degli idrocarburi acquisisce significato speciale, poiché questi composti sono la base strutturale di altre classi di composti organici.

Inoltre gli idrocarburi, soprattutto gli alcani, sono le principali fonti naturali di composti organici e la base delle più importanti sintesi industriali e di laboratorio (Schema 1).

Sapete già che gli idrocarburi sono la materia prima più importante per l'industria chimica. A loro volta, gli idrocarburi sono piuttosto diffusi in natura e possono essere isolati da diverse fonti naturali: petrolio, petrolio e gas naturale associati, carbone. Diamo un'occhiata più da vicino a loro.

Olio- una miscela complessa naturale di idrocarburi, principalmente alcani di struttura lineare e ramificata, contenente da 5 a 50 atomi di carbonio in molecole, con altre sostanze organiche. La sua composizione dipende in modo significativo dal luogo della sua estrazione (deposito); oltre agli alcani può contenere cicloalcani e idrocarburi aromatici.

I componenti gassosi e solidi del petrolio si disciolgono nei suoi componenti liquidi, il che ne determina lo stato di aggregazione. L'olio è un liquido oleoso di colore scuro (da marrone a nero) con un odore caratteristico, insolubile in acqua. La sua densità è inferiore a quella dell'acqua, quindi, quando l'olio vi penetra, si diffonde sulla superficie, impedendo la dissoluzione dell'ossigeno e di altri gas atmosferici nell'acqua. È ovvio che, quando il petrolio entra nei corpi idrici naturali, provoca la morte di microrganismi e animali, portando a disastri ambientali e persino catastrofi. Esistono batteri che possono utilizzare i componenti dell'olio come cibo, convertendoli in prodotti innocui della loro attività vitale. È chiaro che l'uso di colture di questi batteri è il modo più ecologico e promettente per combattere l'inquinamento ambientale causato dal petrolio durante la sua produzione, trasporto e raffinazione.

In natura, il petrolio e il gas di petrolio associato, di cui parleremo più avanti, riempiono le cavità dell'interno della terra. Rappresentare una miscela varie sostanze, l'olio non ha un punto di ebollizione costante. È chiaro che ciascuno dei suoi componenti conserva le sue caratteristiche individuali nella miscela. proprietà fisiche, che consente di separare l'olio nei suoi componenti. Per fare ciò, viene purificato dalle impurità meccaniche e dai composti contenenti zolfo e sottoposto alla cosiddetta distillazione frazionata, o rettifica.

Distillazione frazionata - metodo fisico separare una miscela di componenti con diversi punti di ebollizione.

La distillazione viene effettuata in impianti speciali - colonne di distillazione, in cui si ripetono cicli di condensazione ed evaporazione delle sostanze liquide contenute nell'olio (Fig. 9).

I vapori formati quando una miscela di sostanze bolle si arricchiscono di un componente a punto di ebollizione inferiore (cioè a temperatura più bassa). Questi vapori vengono raccolti, condensati (raffreddati al di sotto del punto di ebollizione) e riportati all'ebollizione. In questo caso si formano vapori ancora più arricchiti di una sostanza bassobollente. Ripetendo più volte questi cicli è possibile ottenere una separazione quasi completa delle sostanze contenute nella miscela.

La colonna di distillazione riceve olio riscaldato in un forno tubolare ad una temperatura di 320-350 °C. La colonna di distillazione presenta divisori orizzontali con fori, i cosiddetti vassoi, sui quali avviene la condensazione delle frazioni oleose. Le frazioni bassobollenti si accumulano su quelle più alte e quelle altobollenti su quelle inferiori.

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

I gas rettificanti sono una miscela di idrocarburi a basso peso molecolare, principalmente propano e butano, con punto di ebollizione fino a 40°C;

Frazione benzina (benzina) - idrocarburi di composizione 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 ottengono benzina (etere di petrolio, 40-70 °C) e benzina (70-120 °C);

Frazione nafta - idrocarburi di composizione da C8H18 a C14H30 (punto di ebollizione 150-250 °C);

Frazione di cherosene - idrocarburi di composizione da C12H26 a C18H38 (punto di ebollizione 180-300 ° C);

Carburante diesel - idrocarburi di composizione da C13H28 a C19H36 (punto di ebollizione 200-350 ° C).

Il resto della distillazione del petrolio è olio combustibile- contiene idrocarburi con un numero di atomi di carbonio da 18 a 50. Per distillazione a pressione ridotta da olio combustibile si ottengono gasolio (C18H28-C25H52), oli lubrificanti (C28H58-C38H78), vaselina e paraffina - miscele a basso punto di fusione di idrocarburi solidi. Il residuo solido della distillazione dell'olio combustibile - catrame e i prodotti della sua lavorazione - bitume e asfalto vengono utilizzati per la produzione di superfici stradali.

I prodotti ottenuti a seguito della rettifica del petrolio sono sottoposti a trattamento chimico, che comprende una serie di processi complessi. Uno di questi è il cracking dei prodotti petroliferi. Sapete già che l'olio combustibile viene separato in componenti a pressione ridotta. Ciò è spiegato dal fatto che quando pressione atmosferica i suoi componenti iniziano a decomporsi prima di raggiungere il punto di ebollizione. Questa è proprio la base del cracking.

Cracking - decomposizione termica dei prodotti petroliferi, che porta alla formazione di idrocarburi con un numero minore di atomi di carbonio nella molecola.

Esistono diversi tipi di cracking: cracking termico, catalitico, cracking alta pressione, riduzione delle fessurazioni.

Il cracking termico comporta la scissione delle molecole di idrocarburi con una lunga catena di carbonio in molecole più corte sotto l'influenza di alta temperatura(470-550°C). Durante questa scissione, si formano alcheni insieme agli alcani.

IN visione generale questa reazione può essere scritta come segue:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alcano alcano alchene
con catena lunga

Gli idrocarburi risultanti possono essere nuovamente crackizzati per formare alcani e alcheni con una catena ancora più corta di atomi di carbonio nella molecola:

Il cracking termico convenzionale produce molti idrocarburi gassosi a basso peso molecolare, che possono essere utilizzati come materie prime per la produzione di alcoli. acidi carbossilici, composti ad alto peso molecolare (ad esempio polietilene).

Cracking catalitico avviene in presenza di catalizzatori che utilizzano alluminosilicati naturali della composizione RA12O3" T8IO2-

Il cracking con l'uso di catalizzatori porta alla formazione di idrocarburi aventi nella molecola una catena ramificata o chiusa di atomi di carbonio. Il contenuto di idrocarburi di questa struttura nel carburante per motori aumenta significativamente la sua qualità, principalmente la resistenza alla detonazione: il numero di ottano della benzina.

Il cracking dei prodotti petroliferi avviene a temperature elevate, quindi spesso si formano depositi di carbonio (fuliggine) che contaminano la superficie del catalizzatore, riducendone drasticamente l'attività.

La pulizia della superficie del catalizzatore dai depositi di carbonio - la sua rigenerazione - è la condizione principale per l'implementazione pratica del cracking catalitico. Il modo più semplice ed economico per rigenerare un catalizzatore è arrostirlo, durante il quale i depositi di carbonio vengono ossidati con l'ossigeno atmosferico. I prodotti gassosi dell'ossidazione (principalmente anidride carbonica e anidride solforosa) vengono rimossi dalla superficie del catalizzatore.

Il cracking catalitico è un processo eterogeneo a cui partecipano sostanze solide (catalizzatore) e gassose (vapori di idrocarburi). È ovvio che anche la rigenerazione del catalizzatore - l'interazione della fuliggine solida con l'ossigeno atmosferico - è un processo eterogeneo.

Reazioni eterogenee(gas - solido) fluiscono più velocemente all'aumentare della superficie del solido. Pertanto, il catalizzatore viene frantumato e la sua rigenerazione e cracking degli idrocarburi viene effettuata in un “letto fluidizzato”, a voi familiare dalla produzione di acido solforico.

La materia prima di cracking, come il gasolio, entra in un reattore conico. La parte inferiore del reattore ha un diametro inferiore, quindi la portata del vapore della materia prima è molto elevata. Muoversi con ad alta velocità il gas cattura le particelle di catalizzatore e le trasporta nella parte superiore del reattore, dove a causa dell'aumento del suo diametro, la portata diminuisce. Sotto l'influenza della gravità, le particelle del catalizzatore cadono nella parte inferiore e più stretta del reattore, da dove vengono trasportate nuovamente verso l'alto. Pertanto, ogni granello di catalizzatore è presente movimento costante ed è lavato da tutti i lati da un reagente gassoso.

Alcuni granuli di catalizzatore entrano nella parte esterna, più larga, del reattore e, non incontrando resistenza al flusso di gas, cadono nella parte inferiore, dove vengono prelevati dal flusso di gas e trasportati nel rigeneratore. Lì, nella modalità “letto fluidizzato”, il catalizzatore viene cotto e restituito al reattore.

Pertanto, il catalizzatore circola tra il reattore e il rigeneratore e da essi vengono rimossi i prodotti gassosi di cracking e tostatura.

L'uso di catalizzatori di cracking consente di aumentare leggermente la velocità di reazione, ridurne la temperatura e migliorare la qualità dei prodotti di cracking.

Gli idrocarburi risultanti della frazione benzina hanno principalmente una struttura lineare, che porta ad una bassa resistenza alla detonazione della benzina risultante.

Considereremo più avanti il ​​concetto di "resistenza agli urti", per ora noteremo solo che gli idrocarburi con molecole di struttura ramificata hanno una resistenza alla detonazione significativamente maggiore. È possibile aumentare la proporzione di idrocarburi ramificati isomerici nella miscela formata durante il cracking aggiungendo al sistema catalizzatori di isomerizzazione.

I giacimenti petroliferi contengono, di norma, grandi accumuli del cosiddetto gas di petrolio associato, che si accumula sopra il petrolio in crosta terrestre e vi si dissolve parzialmente sotto la pressione delle rocce sovrastanti. Come il petrolio, il gas di petrolio associato è una preziosa fonte naturale di idrocarburi. Contiene principalmente alcani, le cui molecole contengono da 1 a 6 atomi di carbonio. È ovvio che la composizione del gas di petrolio associato è molto più povera del petrolio. Tuttavia, nonostante ciò, è ampiamente utilizzato anche come combustibile e come materia prima per l’industria chimica. Solo pochi decenni fa, nella maggior parte dei giacimenti petroliferi, il gas di petrolio associato veniva bruciato come inutile supplemento al petrolio. Attualmente, ad esempio, a Surgut, la più ricca riserva petrolifera della Russia, l’elettricità più economica al mondo viene generata utilizzando il gas di petrolio associato come combustibile.

Come già notato, il gas di petrolio associato, rispetto al gas naturale, è più ricco di composizione in vari idrocarburi. Dividendoli in frazioni otteniamo:

Il gas benzina è una miscela altamente volatile costituita principalmente da lentano ed esano;

Una miscela di propano-butano, composta, come suggerisce il nome, da propano e butano e si trasforma facilmente in stato liquido quando la pressione aumenta;

Il gas secco è una miscela contenente principalmente metano ed etano.

La benzina gassosa, essendo una miscela di componenti volatili con un piccolo peso molecolare, evapora bene anche a basse temperature. Ciò consente l'uso della benzina gassosa come carburante per i motori combustione interna nell'estremo nord e come additivo al carburante per motori, facilitando l'avviamento del motore in condizioni invernali.

Una miscela di propano e butano sotto forma di gas liquefatto viene utilizzata come combustibile domestico (le familiari bombole di gas della vostra dacia) e per riempire gli accendini. Traduzione graduale trasporto stradale sul gas liquefatto: uno dei modi principali per superare la crisi globale del carburante e risolvere i problemi ambientali.

Anche il gas secco, di composizione simile al gas naturale, è ampiamente utilizzato come combustibile.

Tuttavia, l’uso del gas di petrolio associato e dei suoi componenti come combustibile è lungi dall’essere il modo più promettente di utilizzarlo.

È molto più efficiente utilizzare i componenti associati del gas di petrolio come materie prime produzione chimica. Dagli alcani che compongono il gas di petrolio associato si ottengono idrogeno, acetilene, idrocarburi insaturi e aromatici e loro derivati.

Gli idrocarburi gassosi non solo possono accompagnare il petrolio nella crosta terrestre, ma formano anche accumuli indipendenti: depositi di gas naturale.

Gas naturale - una miscela di idrocarburi saturi gassosi a basso peso molecolare. Il componente principale del gas naturale è il metano, la cui quota, a seconda del giacimento, varia dal 75 al 99% in volume. Oltre al metano, il gas naturale comprende etano, propano, butano e isobutano, nonché azoto e anidride carbonica.

Come il petrolio associato, il gas naturale viene utilizzato sia come combustibile che come materia prima per la produzione di una varietà di sostanze organiche e inorganiche. Sapete già che dal metano, il principale componente del gas naturale, si ottengono idrogeno, acetilene e alcol metilico, formaldeide e acido formico e molte altre sostanze organiche. Il gas naturale viene utilizzato come combustibile nelle centrali elettriche, nei sistemi di caldaie per il riscaldamento dell'acqua di edifici residenziali e industriali, negli altiforni e nelle industrie a focolare aperto. Accendendo un fiammifero e accendendo il gas nel fornello della cucina di una casa di città, si “innesca” una reazione a catena di ossidazione degli alcani che compongono il gas naturale. Oltre al petrolio, ai gas di petrolio naturali e associati, il carbone è una fonte naturale di idrocarburi. 0n forma spessi strati nelle viscere della terra, le sue riserve accertate superano significativamente le riserve di petrolio. Come il petrolio, il carbone contiene gran numero varie sostanze organiche. 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. A seguito della cokefazione, che viene effettuata ad una temperatura di circa 1000 °C, si formano:

Gas di cokeria, che contiene idrogeno, metano, anidride carbonica e anidride carbonica, miscele di ammoniaca, azoto e altri gas;
catrame di carbone contenente diverse centinaia di sostanze organiche personali, compreso benzene e suoi omologhi, fenoli e alcoli aromatici, naftalene e vari composti eterociclici;
suprasina, o acqua di ammoniaca, contenente, come suggerisce il nome, ammoniaca disciolta, nonché fenolo, idrogeno solforato e altre sostanze;
il coke è un residuo solido della cokeria, carbonio quasi puro.

Si usa la Coca Cola nella produzione di ferro e acciaio, ammoniaca - nella produzione di azoto e fertilizzanti combinati e l'importanza prodotti biologici la coca è difficile da sopravvalutare.

Pertanto, il petrolio associato, i gas naturali e il carbone non sono solo le fonti più preziose di idrocarburi, ma fanno anche parte di un magazzino unico di insostituibili risorse naturali, il cui uso attento e ragionevole - condizione necessaria sviluppo progressivo della società umana.

1. Elencare le principali fonti naturali di idrocarburi. Quali sostanze organiche sono incluse in ciascuno di essi? Cosa hanno in comune le loro composizioni?

2. Descrivere le proprietà fisiche del petrolio. Perché non ha un punto di ebollizione costante?

3. Riassumendo i resoconti dei media, descrivere i disastri ambientali causati dalle perdite di petrolio e i modi per superarne le conseguenze.

4. Cos'è la rettifica? Su cosa si basa questo processo? Nominare le frazioni ottenute come risultato della rettifica del petrolio. In cosa differiscono l'uno dall'altro?

5. Cos'è il cracking? Fornire le equazioni per tre reazioni corrispondenti al cracking dei prodotti petroliferi.

6. Che tipi di cracking conosci? Cosa hanno in comune questi processi? In cosa differiscono l'uno dall'altro? Cosa è differenza fondamentale diversi tipi di prodotti di cracking?

7. Perché il gas di petrolio associato ha questo nome? Quali sono i suoi componenti principali e il loro utilizzo?

8. In cosa differisce il gas naturale dal gas di petrolio associato? Cosa hanno in comune le loro composizioni? Fornisci le equazioni della reazione di combustione per tutti i componenti del gas di petrolio associato a te noti.

9. Fornisci le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per ottenere benzene dal gas naturale. Specificare le condizioni per queste reazioni.

10. Cos'è la coke? Quali sono i suoi prodotti e la loro composizione? Fornisci le equazioni delle reazioni caratteristiche dei prodotti del carbone da coke a te noti.

11. Spiegare perché bruciare petrolio, carbone e gas di petrolio associato non è il modo più razionale di utilizzarli.

Maggior parte fonti importanti gli idrocarburi sono gas naturali e associati di petrolio, petrolio, carbone.

Per riserve gas naturale Il primo posto nel mondo appartiene al nostro Paese. IN gas naturale contiene idrocarburi a basso peso molecolare. Ha la seguente composizione approssimativa (in volume): 80–98% di metano, 2–3% dei suoi omologhi più vicini: etano, propano, butano e piccola quantità impurità: idrogeno solforato H 2 S, azoto N 2, gas nobili, monossido di carbonio (IV) CO 2 e vapore acqueo H 2 O . La composizione del gas è specifica per ciascun campo. Esiste il seguente schema: maggiore è il peso molecolare relativo dell'idrocarburo, minore è il suo contenuto nel gas naturale.

Il gas naturale è ampiamente utilizzato come combustibile economico con un elevato potere calorifico (quando viene bruciato 1 m 3 vengono rilasciati fino a 54.400 kJ). Questo è uno dei migliori viste combustibili per esigenze domestiche e industriali. Inoltre, il gas naturale funge da preziosa materia prima per l'industria chimica: la produzione di acetilene, etilene, idrogeno, fuliggine, varie plastiche, acido acetico, coloranti, medicinali e altri prodotti.

Gas di petrolio associati sono in depositi insieme al petrolio: sono disciolti in esso e si trovano sopra il petrolio, formando un “tappo” di gas. Quando il petrolio viene estratto in superficie, i gas vengono separati da esso a causa di un forte calo di pressione. In precedenza, i gas associati non venivano utilizzati e venivano bruciati durante la produzione di petrolio. Attualmente vengono catturati e utilizzati come combustibile e preziose materie prime chimiche. I gas associati contengono meno metano del gas naturale, ma più etano, propano, butano e idrocarburi superiori. Inoltre contengono sostanzialmente le stesse impurità del gas naturale: H 2 S, N 2, gas nobili, vapori di H 2 O, CO 2 . I singoli idrocarburi (etano, propano, butano, ecc.) vengono estratti dai gas associati; la loro lavorazione consente di ottenere idrocarburi insaturi mediante deidrogenazione - propilene, butilene, butadiene, dai quali vengono poi sintetizzate gomme e plastiche. Come combustibile domestico viene utilizzata una miscela di propano e butano (gas liquefatto). La benzina gassata (una miscela di pentano ed esano) viene utilizzata come additivo alla benzina per una migliore accensione del carburante all'avvio del motore. L'ossidazione degli idrocarburi produce acidi organici, alcoli e altri prodotti.

Olio– un liquido oleoso, infiammabile, di colore marrone scuro o quasi nero con un odore caratteristico. È più leggero dell'acqua (= 0,73–0,97 g/cm3) ed è praticamente insolubile in acqua. In termini di composizione, l'olio è una miscela complessa di idrocarburi di diverso peso molecolare, quindi non ha un punto di ebollizione specifico.

Il petrolio è costituito principalmente da idrocarburi liquidi (in essi sono disciolti idrocarburi solidi e gassosi). Tipicamente si tratta di alcani (per lo più di struttura normale), cicloalcani e areni, il cui rapporto negli oli provenienti da campi diversi varia ampiamente. L'olio degli Urali contiene più areni. Oltre agli idrocarburi, l'olio contiene ossigeno, zolfo e composti organici azotati.

Di solito non viene utilizzato il petrolio greggio. Per ottenere prodotti tecnicamente pregiati dal petrolio, questo viene sottoposto a lavorazione.

Elaborazione primaria l'olio consiste nella sua distillazione. La distillazione viene effettuata nelle raffinerie di petrolio dopo la separazione dei gas associati. Quando si distilla il petrolio, si ottengono prodotti petroliferi leggeri:

benzina ( T ebollizione = 40–200 °C) contiene idrocarburi C 5 – C 11,

nafta ( T ebollizione = 150–250 °C) contiene idrocarburi C 8 – C 14,

cherosene ( T ebollizione = 180–300 °C) contiene idrocarburi C 12 – C 18,

gasolio ( T kip > 275 °C),

e il resto è un liquido nero viscoso: olio combustibile.

L'olio combustibile viene sottoposto ad ulteriore lavorazione. Viene distillato a pressione ridotta (per evitare la decomposizione) e gli oli lubrificanti vengono isolati: mandrino, macchina, cilindro, ecc. La vaselina e la paraffina vengono isolate dall'olio combustibile di alcuni tipi di olio. Il resto dell'olio combustibile dopo la distillazione - catrame - dopo l'ossidazione parziale viene utilizzato per produrre asfalto. Lo svantaggio principale della distillazione del petrolio è la bassa resa di benzina (non più del 20%).

I prodotti della distillazione del petrolio hanno vari usi.

Benzina Viene utilizzato in grandi quantità come carburante per aerei e automobili. Di solito è costituito da idrocarburi contenenti in media da 5 a 9 atomi di carbonio nelle loro molecole. Nafta Viene utilizzato come carburante per i trattori e anche come solvente nell'industria delle vernici. Grandi quantità viene trasformato in benzina. Cherosene Viene utilizzato come carburante per trattori, aerei a reazione e razzi, nonché per esigenze domestiche. Olio solare – gasolio– utilizzati come carburante per motori, e oli lubrificanti– per la lubrificazione dei meccanismi. Petrolato utilizzato in medicina. È costituito da una miscela di idrocarburi liquidi e solidi. Paraffina utilizzato per la produzione di acidi carbossilici superiori, per impregnare il legno nella produzione di fiammiferi e matite, per realizzare candele, lucido da scarpe, ecc. È costituito da una miscela di idrocarburi solidi. Olio combustibile oltre alla trasformazione in oli lubrificanti e benzina, viene utilizzato come caldaia combustibile liquido.

A metodi di lavorazione secondari olio, cambia la struttura degli idrocarburi inclusi nella sua composizione. Tra questi metodi grande valore ha il cracking degli idrocarburi del petrolio, effettuato per aumentare la resa della benzina (fino al 65–70%).

Cracking– il processo di scissione degli idrocarburi contenuti nel petrolio, che porta alla formazione di idrocarburi con un minor numero di atomi di C nella molecola. Esistono due tipi principali di cracking: termico e catalitico.

Cracking termico viene effettuato riscaldando la materia prima (olio combustibile, ecc.) ad una temperatura di 470–550 °C e una pressione di 2–6 MPa. Allo stesso tempo, le molecole di idrocarburi con un gran numero Gli atomi di C sono suddivisi in molecole con un numero minore di atomi di idrocarburi sia saturi che insaturi. Per esempio:

(meccanismo radicale),

Questo metodo viene utilizzato per produrre principalmente benzina per motori. La sua resa in olio raggiunge il 70%. Il cracking termico fu scoperto dall'ingegnere russo V.G Shukhov nel 1891.

Cracking catalitico effettuato in presenza di catalizzatori (solitamente alluminosilicati) a 450–500 ° C e pressione atmosferica. Questo metodo produce benzina per aviazione con una resa fino all'80%. Questo tipo di cracking colpisce principalmente le frazioni di petrolio cherosene e gasolio. Durante il cracking catalitico, insieme alle reazioni di scissione, si verificano reazioni di isomerizzazione. Come risultato di quest'ultimo, si formano idrocarburi saturi con uno scheletro di molecole di carbonio ramificato, che migliora la qualità della benzina:

La benzina con cracking catalitico ha di più alta qualità. Il processo per ottenerlo procede molto più velocemente, con un minor consumo di energia termica. Inoltre, il cracking catalitico produce relativamente numerosi idrocarburi a catena ramificata (isocomposti), che sono di grande valore per la sintesi organica.

A T= 700 °C e oltre avviene la pirolisi.

Pirolisi– decomposizione delle sostanze organiche senza accesso all’aria ad alte temperature. Nella pirolisi dell'olio, i principali prodotti di reazione sono idrocarburi gassosi insaturi (etilene, acetilene) e idrocarburi aromatici - benzene, toluene, ecc. Poiché la pirolisi dell'olio è uno dei modi più importanti per ottenere idrocarburi aromatici, questo processo è spesso chiamato aromatizzazione dell'olio.

Aromatizzazione– trasformazione di alcani e cicloalcani in areni. Quando le frazioni pesanti di prodotti petroliferi vengono riscaldate in presenza di un catalizzatore (Pt o Mo), gli idrocarburi contenenti 6–8 atomi di C per molecola vengono convertiti in idrocarburi aromatici. Questi processi si verificano durante il reforming (upgrading della benzina).

Riformare- Questa è l'aromatizzazione della benzina, effettuata a seguito del loro riscaldamento in presenza di un catalizzatore, ad esempio Pt. 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. L'aromatizzazione viene utilizzata per ottenere singoli idrocarburi aromatici (benzene, toluene) dalle frazioni di benzina del petrolio.

IN ultimi anni Gli idrocarburi del petrolio sono ampiamente utilizzati come fonte di materie prime chimiche. In vari modi da essi si ottengono sostanze necessarie alla produzione di materie plastiche, fibre tessili sintetiche, gomma sintetica, alcoli, acidi, detergenti sintetici, esplosivi, pesticidi, grassi sintetici, ecc.

Carbone Come il gas naturale e il petrolio è una fonte di energia e di preziose materie prime chimiche.

Il metodo principale di lavorazione del carbone è coca(distillazione secca). Durante la cokefazione (riscaldamento a 1000 °C - 1200 °C senza accesso d'aria) si ottengono diversi prodotti: coke, catrame di carbone, acqua di catrame e gas di cokeria (schema).

Schema

Il coke viene utilizzato come agente riducente nella produzione di ghisa negli impianti metallurgici.

Il catrame di carbone funge da fonte di idrocarburi aromatici. Viene sottoposto a distillazione di rettifica e si ottengono benzene, toluene, xilene, naftalene, nonché fenoli, composti contenenti azoto, ecc. La pece è una massa nera densa rimanente dopo la distillazione della resina, utilizzata per la preparazione di elettrodi e feltro per tetti.

Dall'acqua di catrame si ottengono ammoniaca, solfato di ammonio, fenolo, ecc.

Il gas di cokeria viene utilizzato per riscaldare le cokerie (quando viene bruciato 1 m 3 vengono rilasciati circa 18.000 kJ), ma è principalmente sottoposto a trattamenti chimici. Pertanto, da esso viene isolato l'idrogeno per la sintesi dell'ammoniaca, che viene poi utilizzata per produrre fertilizzanti azotati, nonché metano, benzene, toluene, solfato di ammonio ed etilene.

Le principali fonti naturali di idrocarburi sono petrolio, gas e carbone. La maggior parte delle sostanze sono isolate da essi chimica organica. Discuteremo questa classe di sostanze organiche più dettagliatamente di seguito.

Composizione dei minerali

Gli idrocarburi rappresentano la classe più estesa di sostanze organiche. Questi includono classi di composti aciclici (lineari) e ciclici. Esistono idrocarburi saturi (saturi) e insaturi (insaturi).

Gli idrocarburi saturi includono composti con legami singoli:

• alcani- collegamenti lineari;
• cicloalcani- sostanze cicliche.

Gli idrocarburi insaturi includono sostanze con legami multipli:

• alcheni- contengono un doppio legame;
• alchini- contengono un triplo legame;
• alcadieni- comprendono due doppi legami.

Esiste una classe separata di areni o idrocarburi aromatici contenenti un anello benzenico.

Riso. 1. Classificazione degli idrocarburi.

Le risorse minerali includono idrocarburi gassosi e liquidi. La tabella descrive le fonti naturali di idrocarburi in modo più dettagliato.

Fonte	Specie
		Alcani, cicloalcani, areni, ossigeno, azoto, composti contenenti zolfo
	naturale: una miscela di gas presente in natura; associato: una miscela gassosa disciolta nell'olio o situata sopra di esso	Metano con impurità (non più del 5%): propano, butano, anidride carbonica, azoto, idrogeno solforato, vapore acqueo. Il gas naturale contiene più metano del gas associato
	antracite - include il 95% di carbonio; pietra - contiene il 99% di carbonio; marrone - 72% carbonio	Carbonio, idrogeno, zolfo, azoto, ossigeno, idrocarburi

Ogni anno in Russia vengono prodotti più di 600 miliardi di m 3 di gas, 500 milioni di tonnellate di petrolio, 300 milioni di tonnellate di carbone.

Riciclaggio

I minerali sono utilizzati in forma lavorata. Il carbone viene calcinato senza accesso all'ossigeno (processo di coking) per separare diverse frazioni:

• gas di cokeria- una miscela di metano, ossidi di carbonio (II) e (IV), ammoniaca, azoto;
• catrame di carbone- una miscela di benzene, suoi omologhi, fenolo, areni, composti eterociclici;
• acqua ammoniacale- una miscela di ammoniaca, fenolo, idrogeno solforato;
• coke- il prodotto finale della coking contenente carbonio puro.

Riso. 2. Cottura.

Uno dei rami principali dell'industria mondiale è la raffinazione del petrolio. Il petrolio estratto dalle profondità della terra è chiamato petrolio greggio. È riciclato. Innanzitutto viene effettuata la purificazione meccanica dalle impurità, quindi l'olio purificato viene distillato per ottenere varie frazioni. La tabella descrive le principali frazioni di petrolio.

Frazione	Composto	Cosa ottieni?
	Alcani gassosi dal metano al butano
Benzina	Alcani dal pentano (C 5 H 12) all'undecano (C 11 H 24)	Benzina, esteri
Nafta	Alcani dall'ottano (C 8 H 18) al tetradecano (C 14 H 30)	Nafta (benzina pesante)
Cherosene
Diesel	Alcani dal tridecano (C 13 H 28) al nonadecano (C 19 H 36)
	Alcani dal pentadecano (C 15 H 32) al pentacontano (C 50 H 102)	Oli lubrificanti, vaselina, bitume, paraffina, catrame

Riso. 3. Distillazione dell'olio.

La plastica, le fibre e i medicinali vengono prodotti a partire dagli idrocarburi. Metano e propano sono utilizzati come combustibili domestici. Il coke viene utilizzato nella produzione di ferro e acciaio. Prodotto da acqua ammoniacale acido nitrico, ammoniaca, fertilizzanti. Il catrame è utilizzato nella costruzione.

Cosa abbiamo imparato?

Dall'argomento della lezione abbiamo imparato da quali fonti naturali vengono isolati gli idrocarburi. Petrolio, carbone, gas naturali e associati vengono utilizzati come materie prime per composti organici. I minerali vengono purificati e suddivisi in frazioni, dalle quali si ottengono sostanze adatte alla produzione o all'uso diretto. I combustibili liquidi e gli oli sono prodotti dal petrolio. I gas contengono metano, propano, butano, utilizzati come combustibile domestico. Dal carbone vengono estratte materie prime liquide e solide per la produzione di leghe, fertilizzanti e medicinali.

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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 vengono realizzate le candele di Capodanno, vaselina della farmacia e persino sacchetto di plastica per confezionare 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 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, la combustione è senza fumo e quando si brucia il carbone si produce un forte crepitio.

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

Catrame di carbone – 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.Coke

– residuo solido di coking, carbonio praticamente puro.

La maggior parte delle risorse di carbone provengono da 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.

Inquinamento ambientale 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 acque sotterranee cambia, il che influenzerà inevitabilmente gli animali e flora quartiere.

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 agente incendiario, passato alla storia sotto il 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. Lo svantaggio principale di questo tipo di combustibile è la sua scarsa 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 e viene utilizzata 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 che è successo dentro 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 la base, muore catena alimentare oceano. 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, su giacimenti petroliferi Siberia occidentale Ogni anno viene versato più petrolio di quello che la petroliera può contenere: 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 terre contaminate dal petrolio, secondo il Comitato ambiente Okrug autonomo di Yamalo-Nenets, situato 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.

Il suo contenuto in gas proveniente da vari giacimenti varia dall'80% al 97%.

Oltre al metano: etano, propano, butano. Inorganico: azoto – 2%; CO2; H2O; H2S, gas nobili. Quando il gas naturale brucia, produce molto calore. 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 IN gasolio 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 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

Novy Urengoj

L'imperfezione della tecnologia di produzione di petrolio e gas e del loro trasporto provoca la combustione costante di volumi di gas nelle unità di riscaldamento delle stazioni di compressione e nelle torce. Le stazioni di compressione rappresentano circa il 30% di queste emissioni. Ogni anno vengono bruciate in torce circa 450mila tonnellate di gas naturale e associato, mentre vengono rilasciate nell'atmosfera più di 60mila tonnellate di sostanze inquinanti.

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".