Fonti naturali di idrocarburi. Fonti naturali di idrocarburi – Ipermercato della Conoscenza

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.
• Considera i problemi di protezione ambiente.

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

IO. 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 realizzare pavimentazioni stradali.

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 sempre di 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 gli studenti alle origini carbone, riserve principali, produzione, proprietà fisiche, 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 di 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 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,
• 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. Componenti principali 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”.

Messaggio sull'argomento: " Sorgenti naturali idrocarburi"

Preparato

Idrocarburi

Gli idrocarburi sono 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 anelli costituiti solo da atomi di carbonio (a differenza dei composti eterociclici contenenti eteroatomi: azoto, zolfo, ossigeno, ecc.).

D.). 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 СnН2n+2), contenere un doppio legame (alcheni СnН2n), due o più doppi legami (dieni o polieni), un triplo legame (alchini СnН2n-2).

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 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.

Gli idrocarburi sono le materie prime più importanti per 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.

Il petrolio è una miscela complessa naturale di idrocarburi, principalmente alcani lineari e ramificati, contenenti 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.

Le componenti gassose e solide del petrolio sono disciolte nelle sue componenti liquide, che ne determinano la natura stato fisico. 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 all'ossigeno e ad altri gas atmosferici di dissolversi 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 sicuro e promettente dal punto di vista ambientale 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 da temperature diverse bollente.

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 C5H12 a C11H24 (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 residuo della distillazione dell'olio - olio combustibile - contiene idrocarburi con un numero di atomi di carbonio da 18 a 50. Mediante distillazione a pressione ridotta si ottengono gasolio (C18H28-C25H52), oli lubrificanti (C28H58-C38H78), vaselina e paraffina dall'olio combustibile - 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.

Gas di petrolio associato

I giacimenti petroliferi contengono, di regola, grandi accumuli di cosiddetti associati gasolio, che si raccoglie sopra l'olio 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 anche ampiamente utilizzato sia come combustibile che 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 riserva petrolifera più ricca della Russia, l’elettricità più economica al mondo viene generata utilizzando il gas di petrolio associato come combustibile.

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, costituita, come suggerisce il nome, da propano e butano e che passa facilmente allo stato liquido quando la pressione aumenta;

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

Gas benzina, 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 aggiunta a carburante per motori, facilitando l'avviamento dei motori in condizioni invernali.

La 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.

La graduale transizione del trasporto stradale al gas liquefatto è uno dei modi principali per superare la crisi globale dei combustibili 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. L'idrogeno, l'acetilene, gli idrocarburi insaturi e aromatici e i loro derivati ​​si ottengono dagli alcani che costituiscono il gas di petrolio associato.

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

Gas naturale

Il gas naturale è una miscela di idrocarburi gassosi saturi 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.

Lo sai già dal metano, il componente principale del gas naturale, idrogeno, acetilene e alcool metilico, formaldeide e acido formico, 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 ed edifici 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.

Carbone

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 al biologico, 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.

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.

Conclusione: quindi il petrolio, il petrolio associato e i gas naturali, 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.

Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili. La maggior parte delle sostanze organiche sono ottenute da fonti naturali. Nel processo di sintesi di composti organici, come materie prime vengono utilizzati gas naturali e di accompagnamento, carbone duro e lignite, petrolio, scisti bituminosi, torba e prodotti di origine animale e vegetale.

Qual è la composizione del gas naturale

La composizione qualitativa del gas naturale è costituita da due gruppi di componenti: organici e inorganici.

I componenti organici includono: metano - CH4; propano - C3H8; butano - C4H10; etano - C2H4; idrocarburi più pesanti con più di cinque atomi di carbonio. I componenti inorganici includono seguenti collegamenti: idrogeno (in piccole quantità) - H2; anidride carbonica - CO2; elio - Lui; azoto - N2; idrogeno solforato - H2S.

Quale sarà esattamente la composizione di una particolare miscela dipende dalla fonte, cioè dal deposito. Le stesse ragioni spiegano i diversi proprietà fisiche e chimiche gas naturale.

Composizione chimica
La parte principale del gas naturale è il metano (CH4) - fino al 98%. Il gas naturale può contenere anche idrocarburi più pesanti:
* etano (C2H6),
* propano (C3H8),
* butano (C4H10)
- omologhi del metano, nonché altre sostanze non idrocarburiche:
* idrogeno (H2),
* idrogeno solforato (H2S),
* anidride carbonica (CO2),
* azoto (N2),
*elio (He).

Il gas naturale è incolore e inodore.

Per identificare una perdita dall'odore, al gas viene aggiunta una piccola quantità di mercaptani, che hanno un forte odore sgradevole.

Quali sono i vantaggi del gas naturale rispetto ad altri tipi di carburante?

1. estrazione semplificata (non richiede pompaggio artificiale)

2. pronto per l'uso senza lavorazioni intermedie (distillazione)

trasporto sia allo stato gassoso che liquido.

4. emissioni minime sostanze nocive alla combustione.

5. comodità di fornire il combustibile già allo stato gassoso durante la sua combustione (minor costo delle apparecchiature che utilizzano questo tipo carburante)

le riserve sono più estese rispetto ad altri tipi di carburante (mercato/costo inferiore)

7. Utilizzo nelle grandi industrie economia nazionale rispetto ad altri tipi di carburante.

una quantità sufficiente nelle profondità della Russia.

9. Le emissioni del carburante stesso durante gli incidenti sono meno tossiche per l'ambiente.

10. elevata temperatura di combustione per l'uso in schemi tecnologici dell'economia nazionale, ecc., Ecc.

Applicazione nell'industria chimica

Viene utilizzato per produrre plastica, alcool, gomma e acidi organici. Solo con l'uso del gas naturale è possibile sintetizzare sostanze chimiche che semplicemente non possono essere trovate in natura, ad esempio il polietilene.

il metano viene utilizzato come materia prima per la produzione di acetilene, ammoniaca, metanolo e acido cianidrico. Allo stesso tempo, il gas naturale è la principale materia prima per la produzione di ammoniaca. Quasi tre quarti di tutta l'ammoniaca vengono utilizzati per produrre fertilizzanti azotati.

Il cianuro di idrogeno, ottenuto dall'ammoniaca, insieme all'acetilene serve come materia prima iniziale per la produzione di varie fibre sintetiche. L'acetilene può essere utilizzato per produrre varie lamiere, ampiamente utilizzate nell'industria e nella vita di tutti i giorni.

Viene anche utilizzato per produrre seta acetato.

Il gas naturale è uno dei migliori viste combustibili utilizzati per esigenze industriali e domestiche. Il suo valore come combustibile risiede anche nel fatto che questo combustibile minerale è abbastanza rispettoso dell'ambiente. Quando brucia compaiono sostanze molto meno nocive rispetto ad altri tipi di carburante.

I più importanti prodotti petroliferi

Durante il processo di raffinazione, il petrolio viene utilizzato per produrre carburante (liquido e gassoso), oli e grassi lubrificanti, solventi, singoli idrocarburi - etilene, propilene, metano, acetilene, benzene, toluene, xilo, ecc., miscele solide e semisolide di idrocarburi (paraffina, vaselina, ceresina), bitume di petrolio, nerofumo (fuliggine), acidi di petrolio e loro derivati.

Il combustibile liquido ottenuto dalla raffinazione del petrolio è suddiviso in carburante per motori e carburante per caldaie.

I combustibili gassosi comprendono i gas combustibili liquefatti di idrocarburi utilizzati per i servizi comunali. Queste sono miscele di propano e butano in diversi rapporti.

Gli oli lubrificanti progettati per fornire lubrificazione liquida in varie macchine e meccanismi sono suddivisi a seconda dell'applicazione in oli industriali, per turbine, per compressori, per trasmissioni, isolanti e per motori.

I grassi sono oli di petrolio addensati con saponi, idrocarburi solidi e altri addensanti.

I singoli idrocarburi ottenuti dalla lavorazione del petrolio e dei gas di petrolio servono come materie prime per la produzione di polimeri e prodotti di sintesi organica.

Di questi, i più importanti sono quelli limitanti: metano, etano, propano, butano; insaturi – etilene, propilene; aromatici: benzene, toluene, xileni. Anche i prodotti della raffinazione del petrolio sono idrocarburi saturi ad alto peso molecolare (C16 e superiore) - paraffine, ceresine, utilizzate nell'industria dei profumi e come addensanti per grassi lubrificanti.

Il bitume di petrolio, ottenuto dai residui petroliferi pesanti mediante ossidazione, viene utilizzato per la costruzione di strade, per la produzione di materiali per coperture, per la preparazione di vernici per asfalto e inchiostri da stampa, ecc.

Uno dei principali prodotti della raffinazione del petrolio è il carburante per motori, che comprende la benzina per aerei e motori.

Quali sono le principali fonti naturali di idrocarburi che conosci?

Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili.

La maggior parte delle sostanze organiche sono ottenute da fonti naturali. Nel processo di sintesi di composti organici, come materie prime vengono utilizzati gas naturali e di accompagnamento, carbone e lignite, petrolio, scisti bituminosi, torba e prodotti di origine animale e vegetale.

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Risposte al paragrafo 19

1. Quali sono le principali fonti naturali di idrocarburi che conosci?
Petrolio, gas naturale, scisto, carbone.

Qual è la composizione del gas naturale? Punta a mappa geografica i giacimenti più importanti: a) gas naturale; b) olio; c) carbone.

3. Quali vantaggi presenta il gas naturale rispetto ad altri tipi di carburante? Per quali scopi viene utilizzato il gas naturale nell'industria chimica?
Il gas naturale, rispetto ad altre fonti di idrocarburi, è il più facile da produrre, trasportare e trasformare.

Nell'industria chimica, il gas naturale viene utilizzato come fonte di idrocarburi a basso peso molecolare.

4. Scrivere le equazioni di reazione per la produzione di: a) acetilene da metano; b) gomma cloroprenica da acetilene; c) tetracloruro di carbonio da metano.

5. In che modo i gas di petrolio associati differiscono dal gas naturale?
I gas associati sono idrocarburi volatili disciolti nell'olio.

Il loro isolamento avviene mediante distillazione. A differenza del gas naturale, può essere isolato in qualsiasi fase dello sviluppo del giacimento petrolifero.

6. Descrivere i principali prodotti ottenuti dai gas di petrolio associati.
Prodotti principali: metano, etano, propano, n-butano, pentano, isobutano, isopentano, n-esano, n-eptano, esano e isomeri dell'eptano.

Nomina i prodotti petroliferi più importanti, indica la loro composizione e i campi di applicazione.

8. Quali oli lubrificanti vengono utilizzati nella produzione?
Oli motore, emulsioni per trasmissioni, industriali, lubrificanti e refrigeranti per macchine per il taglio dei metalli, ecc.

Come viene distillato l'olio?

10. Cos’è il cracking del petrolio? Scrivi un'equazione per le reazioni di scissione degli idrocarburi E in questo processo.

Perché è possibile ottenere non più del 20% di benzina durante la distillazione diretta del petrolio?
Perché il contenuto della frazione benzina nel petrolio è limitato.

12. In cosa differisce il cracking termico dal cracking catalitico? Fornire le caratteristiche delle benzine da cracking termico e catalitico.
Durante il cracking termico è necessario riscaldare i reagenti alte temperature, con catalitico: l'introduzione di un catalizzatore riduce l'energia di attivazione della reazione, consentendo di ridurre significativamente la temperatura di reazione.

Come si può praticamente distinguere la benzina crackizzata dalla benzina distillata pura?
La benzina da cracking ha un numero di ottano più alto rispetto alla benzina distillata pura, cioè è più resistente alla detonazione ed è consigliato per l'uso nei motori a combustione interna.

14. Cos'è l'aromatizzazione dell'olio? Scrivi le equazioni di reazione che spiegano questo processo.

Quali sono i principali prodotti ottenuti dal carbone da coke?
Naftalene, antracene, fenantrene, fenoli e oli di carbone.

16. Come si ottiene la coca cola e dove viene utilizzata?
La Coca-Cola è un prodotto solido e poroso grigio, ottenuto dal carbone di cocco a temperature di 950-1100 senza accesso all'ossigeno.

Viene utilizzato per la fusione della ghisa, come combustibile senza fumo, agente riducente minerale di ferro, disintegrante per materiali batch.

17. Quali sono i principali prodotti ricevuti:
a) dal catrame di carbone; b) dall'acqua di catrame; c) dal gas di cokeria? Dove vengono utilizzati? Quali sostanze organiche si possono ottenere dal gas di cokeria?
a) benzene, toluene, naftalene – industria chimica
b) ammoniaca, fenoli, acidi organici – industria chimica
c) idrogeno, metano, etilene - carburante.

Ricorda tutti i modi principali per ottenere idrocarburi aromatici. Quali sono le differenze tra i metodi per produrre idrocarburi aromatici dai prodotti del carbone da coke e del petrolio? Scrivi le equazioni delle reazioni corrispondenti.
Differiscono nei metodi di produzione: la raffinazione primaria del petrolio si basa sulla differenza nelle proprietà fisiche delle varie frazioni, mentre la cokefazione si basa esclusivamente sulla proprietà chimiche carbone.

Spiegare come, nel processo di risoluzione dei problemi energetici nel paese, verranno migliorate le modalità di lavorazione e utilizzo delle risorse naturali di idrocarburi.
Ricerca di nuove fonti energetiche, ottimizzazione dei processi di produzione e raffinazione del petrolio, sviluppo di nuovi catalizzatori per ridurre i costi dell'intera produzione, ecc.

20. Quali sono le prospettive di ricezione combustibile liquido dal carbone?
In futuro sarà possibile produrre combustibile liquido dal carbone, a condizione che i costi di produzione siano ridotti.

Compito 1.

È noto che il gas contiene frazioni di volume 0,9 metano, 0,05 etano, 0,03 propano, 0,02 azoto. Quale volume d'aria sarà necessario per bruciare 1 m3 di questo gas in condizioni normali?

Compito 2.

Quale volume d'aria (n.s.) è necessario per bruciare 1 kg di eptano?

Compito 3. Calcolare quale volume (in l) e quale massa (in kg) di monossido di carbonio (IV) si otterranno dalla combustione di 5 mol di ottano (n.).

Le principali fonti di idrocarburi sul nostro pianeta sono gas naturale, olio E carbone. I più stabili degli idrocarburi, saturi e aromatici, sono sopravvissuti a milioni di anni di conservazione nelle viscere della terra.

Il gas naturale è costituito principalmente da metano con miscele di altri alcani gassosi, azoto, anidride carbonica e alcuni altri gas; il carbone contiene principalmente policiclici idrocarburi aromatici.

Il petrolio, a differenza del gas naturale e del carbone, contiene tutta una serie di componenti:

Nell'olio sono presenti anche altre sostanze: composti organici eteroatomici (contengono zolfo, azoto, ossigeno e altri elementi), acqua con sali disciolti in essa, particelle solide di altre rocce e altre impurità.

È interessante sapere che gli idrocarburi si trovano anche nello spazio, anche su altri pianeti.

Ad esempio, il metano costituisce una parte significativa dell'atmosfera di Urano ed è responsabile del suo colore turchese chiaro osservato attraverso un telescopio. Atmosfera di Titano satellite più grande Saturno, è costituito principalmente da azoto, ma contiene anche idrocarburi metano, etano, propano, etino, propino, butadiina e loro derivati; a volte lì piove metano e fiumi di idrocarburi sfociano nei laghi di idrocarburi sulla superficie di Titano.

La presenza di idrocarburi insaturi, insieme all'idrogeno saturo e molecolare, è dovuta agli effetti della radiazione solare.

Mendeleev possiede la frase: "Bruciare petrolio è come riscaldare una fornace con banconote". Grazie all'emergere e allo sviluppo delle tecnologie di raffinazione del petrolio, nel XX secolo si è trasformato da combustibile comune nel più prezioso fonte di materie prime per l'industria chimica.

I prodotti petroliferi sono attualmente utilizzati in quasi tutti i settori.

La raffinazione primaria del petrolio lo è preparazione, cioè la purificazione del petrolio dalle impurità inorganiche e dal gas di petrolio disciolto in esso, e distillazione, cioè divisione fisica in fazioni a seconda del punto di ebollizione:

Dall'olio combustibile rimasto dopo la distillazione dell'olio a pressione atmosferica, sotto l'influenza del vuoto, vengono isolati componenti ad alto peso molecolare, adatti alla trasformazione in oli minerali, carburanti per motori e altri prodotti, e il resto - catrame- utilizzato per la produzione di bitume.

In corso riciclaggio olio a cui sono sottoposte le singole frazioni trasformazioni chimiche.

Si tratta di cracking, reforming, isomerizzazione e molti altri processi che consentono di ottenere idrocarburi insaturi e aromatici, alcani ramificati e altri preziosi prodotti petroliferi. Alcuni di essi vengono spesi per la produzione di carburante di alta qualità e vari solventi, mentre altri sono materie prime per la produzione di nuovi composti organici e materiali per un'ampia varietà di settori.

Ma va ricordato che le riserve di idrocarburi in natura vengono reintegrate molto più lentamente di quanto l'umanità le consuma, e lo stesso processo di raffinazione e combustione dei prodotti petroliferi introduce forti deviazioni nell'equilibrio chimico della natura.

Naturalmente, prima o poi la natura ripristinerà l’equilibrio, ma ciò può comportare seri problemi per l’uomo. Pertanto è necessario nuove tecnologie eliminare in futuro l’uso degli idrocarburi come combustibile.

Per risolvere tali problemi globali è necessario sviluppo della scienza fondamentale e una profonda comprensione del mondo che ci circonda.

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 è di particolare importanza, poiché questi composti costituiscono 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. Essendo una miscela di varie sostanze, l'olio non ha un punto di ebollizione costante. È chiaro che ciascuno dei suoi componenti conserva nella miscela le sue proprietà fisiche individuali, il che rende possibile 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.

La distillazione frazionata è un metodo fisico per 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 a 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, cracking catalitico, cracking ad alta pressione e cracking di riduzione.

Il cracking termico comporta la scissione delle molecole di idrocarburi con una lunga catena di carbonio in molecole più corte sotto l'influenza dell'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 del catalizzatore e le trasporta all'interno parte superiore 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 regola, grandi accumuli del cosiddetto gas di petrolio associato, che si accumula sopra il petrolio nella 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, costituita, come suggerisce il nome, da propano e butano e che passa facilmente allo stato liquido quando la pressione aumenta;

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

La benzina, essendo una miscela di componenti volatili a basso peso molecolare, evapora bene anche a basse temperature. Ciò consente di utilizzare la benzina gassosa come carburante per i motori a combustione interna nell'estremo nord e come additivo al carburante per motori, facilitando l'avviamento dei motori 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. La graduale transizione del trasporto stradale al gas liquefatto è uno dei modi principali per superare la crisi globale dei combustibili 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 del gas di petrolio associato come materie prime per la 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 una grande quantità di 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 dei prodotti da coke organici difficilmente può essere sopravvalutata.

Pertanto, il petrolio e i gas naturali associati, il carbone non sono solo le fonti più preziose di idrocarburi, ma anche parte di un magazzino unico di risorse naturali insostituibili, il cui uso attento e ragionevole è una condizione necessaria per il progressivo sviluppo 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.

Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili: petrolio e

gas, carbone e torba. I depositi di petrolio greggio e gas sono sorti 100-200 milioni di anni fa

di ritorno dal microscopico piante marine e gli animali che si sono rivelati essere

incluso nelle rocce sedimentarie formate sul fondo del mare, a differenza

Questo carbone e torba iniziarono a formarsi 340 milioni di anni fa da piante,

cresce sulla terra.

Il gas naturale e il petrolio greggio si trovano comunemente contenenti acqua

strati petroliferi situati tra strati rocciosi (Fig. 2). Termine

Il termine “gas naturale” si applica anche ai gas che si formano in natura

condizioni derivanti dalla decomposizione del carbone. Gas naturale e petrolio greggio

si stanno sviluppando in tutti i continenti, ad eccezione dell'Antartide. Il più grande

I produttori di gas naturale nel mondo sono Russia, Algeria, Iran e

Stati Uniti. I maggiori produttori il petrolio greggio lo è

Venezuela, Arabia Saudita, Kuwait e Iran.

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

Il petrolio greggio è un liquido oleoso il cui colore può

essere molto vario: dal marrone scuro o verde al quasi

incolore. Contiene gran numero alcani. Tra questi ci sono

alcani lineari, alcani ramificati e cicloalcani con numero di atomi

carbonio da 5 a 40. Il nome industriale di questi cicloalcani è nachta. IN

il petrolio greggio contiene anche circa il 10% di aromatici

idrocarburi, nonché piccole quantità di altri composti contenenti

zolfo, ossigeno e azoto.

Tabella 1 Composizione del gas naturale

Il carbone lo è la fonte più antica energia con cui hai familiarità

umanità. È un minerale (Fig. 3), da cui si è formato

materia vegetale durante il processo di metamorfismo. Metamorfico

sono chiamati rocce, la cui composizione ha subito modifiche nelle condizioni

alte pressioni, così come le alte temperature. Il prodotto della prima fase in

il processo di formazione del carbone è la torba, che è

materia organica decomposta. Il carbone si forma successivamente dalla torba

è ricoperto di rocce sedimentarie. Queste rocce sedimentarie sono chiamate

sovraccarico. Il sedimento sovraccarico riduce il contenuto di umidità della torba.

Nella classificazione dei carboni vengono utilizzati tre criteri: purezza (determinato

contenuto relativo di carbonio in percentuale); tipo (definito

composizione della materia vegetale originaria); grado (a seconda

grado di metamorfismo).

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

capacità

I tipi di carbone fossile di qualità più bassa sono la lignite e

lignite (Tabella 2). Sono i più vicini alla torba e sono caratterizzati relativamente

caratterizzato da un basso contenuto di umidità ed è ampiamente utilizzato in

industria. Il tipo di carbone più secco e duro è l'antracite. Il suo

utilizzato per riscaldare le case e cucinare.

Recentemente, grazie ai progressi tecnologici, è diventato sempre più

gassificazione economica del carbone. I prodotti di gassificazione del carbone includono

monossido di carbonio, anidride carbonica, idrogeno, metano e azoto. Sono usati dentro

come combustibile gassoso o come materia prima per la produzione di vari

prodotti chimici e fertilizzanti.

Il carbone, come descritto di seguito, serve fonte importante materie prime per l'ottenimento

composti aromatici. Il carbone rappresenta

è una miscela complessa di sostanze chimiche che includono carbonio,

idrogeno e ossigeno, nonché piccole quantità di azoto, zolfo e altre impurità

elementi. Inoltre, la composizione del carbone, a seconda del tipo, include

diverse quantità di umidità e diversi minerali.

Gli idrocarburi si trovano naturalmente non solo nei combustibili fossili, ma anche in

in alcuni materiali origine biologica. Gomma naturale

è un esempio di un polimero idrocarburico naturale. molecola di gomma

è costituito da migliaia di unità strutturali che rappresentano il metil buta-1,3-diene

(isoprene);

Gomma naturale. Circa il 90% di gomma naturale, che

attualmente estratto in tutto il mondo, ottenuto dal brasiliano

albero della gomma Hevea brasiliensis, coltivato principalmente in

paesi equatoriali dell'Asia. La linfa di quest'albero, che è il lattice

(soluzione acquosa colloidale di polimero), raccolto da tagli effettuati con un coltello

abbaio Il lattice contiene circa il 30% di gomma. I suoi piccoli pezzi

sospeso in acqua. Il succo viene versato in contenitori di alluminio, dove viene aggiunto l'acido,

provocando la coagulazione della gomma.

Molti altri composti naturali contengono anche strutture di isoprene.

frammenti. Ad esempio, il limonene contiene due unità di isoprene. Limonene

è quello principale parte integrante oli estratti dalle scorze di agrumi,

come limoni e arance. Questa connessione appartiene a classe di connessione,

chiamati terpeni. I terpeni contengono 10 atomi di carbonio (C) nelle loro molecole

10-composti) e comprendono due frammenti di isoprene collegati tra loro

tra loro in sequenza (“testa a coda”). Composti con quattro isoprene

i frammenti (composti C 20) sono chiamati diterpeni e con sei

frammenti di isoprene - triterpeni (composti C 30). squalene,

che si trova nell'olio di fegato di squalo è un triterpene.

I tetraterpeni (composti C 40) contengono otto isoprene

frammenti. I tetraterpeni si trovano nei pigmenti dei grassi vegetali e animali

origine. Il loro colore è dovuto alla presenza di un lungo sistema coniugato

doppi legami. Ad esempio, il β-carotene è responsabile del caratteristico colore arancione

colorazione della carota.

Tecnologia di lavorazione del petrolio e del carbone

Alla fine del 19° secolo. Sotto l'influenza dei progressi nel campo dell'ingegneria termica ed energetica, dei trasporti, dell'ingegneria, dell'esercito e di una serie di altri settori, la domanda è aumentata in modo incommensurabile ed è emersa un'urgente necessità di nuovi tipi di combustibili e prodotti chimici.

In questo periodo nacque l'industria della raffinazione del petrolio e progredì rapidamente. Un enorme impulso allo sviluppo dell'industria della raffinazione del petrolio fu dato dall'invenzione e dalla rapida diffusione del motore a combustione interna funzionante con prodotti petroliferi. Anche la tecnologia per la lavorazione del carbone, che non solo funge da uno dei principali tipi di combustibile ma, cosa particolarmente degna di nota, è diventata durante il periodo in esame una materia prima necessaria per l'industria chimica, si è sviluppata intensamente. Un ruolo importante in questa materia spettava alla chimica del coke. Le cokerie, che in precedenza fornivano coke all'industria siderurgica, si trasformarono in imprese chimiche del coke, che producevano anche una serie di prodotti chimici preziosi: gas di cokeria, benzene grezzo, catrame di carbone e ammoniaca.

Sulla base dei prodotti della lavorazione del petrolio e del carbone, iniziò a svilupparsi la produzione di sostanze e materiali organici sintetici. Sono ampiamente utilizzati come materie prime e prodotti semilavorati in vari rami dell'industria chimica.

Biglietto n.10