Le principali fonti naturali di idrocarburi sono. Fonti naturali di idrocarburi, loro lavorazione

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 contenenti petrolio situati tra gli strati rocce(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 un gran numero di 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, e anche no gran numero 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 chiamate rocce la cui composizione ha subito cambiamenti nelle condizioni

alte pressioni, e anche 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.

IN ultimamente Grazie ai progressi tecnologici sta diventando sempre di 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 indicato di seguito, è un'importante fonte di materia prima per la produzione di

composti aromatici. Il carbone rappresenta

una miscela complessa prodotti chimici, che contengono carbonio,

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

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

quantità diversa umidità e vari 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 raffinazione del petrolio e carbone

IN fine XIX V. 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. combustione interna, operante nel settore dei 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 della metallurgia ferrosa, si trasformarono in imprese chimiche del coke, che producevano anche una serie di preziosi prodotti chimici: gas di cokeria, benzene grezzo, catrame di carbone e ammoniaca.

Basandosi sui prodotti della lavorazione del petrolio e del carbone, iniziò a svilupparsi la produzione di prodotti sintetici. materia organica e materiali. Sono ampiamente utilizzati come materie prime e prodotti semilavorati in vari rami dell'industria chimica.

Biglietto n.10

Distillazione a secco del carbone.

Gli idrocarburi aromatici si ottengono principalmente dalla distillazione secca del carbone. Quando si riscalda il carbone in storte o forni da coke senza accesso all'aria a 1000–1300 °C, le sostanze organiche del carbone si decompongono formando prodotti solidi, liquidi e gassosi.

Il prodotto solido della distillazione secca - coke - è una massa porosa costituita da carbonio con una miscela di ceneri. Il coke viene prodotto in enormi quantità e viene consumato principalmente dall'industria metallurgica come agente riducente nella produzione di metalli (principalmente ferro) dai minerali.

I prodotti liquidi della distillazione a secco sono catrame viscoso nero (catrame di carbone) e lo strato acquoso contenente ammoniaca è acqua di ammoniaca. Il catrame di carbone si ottiene in media nel 3% in peso del carbone originale. L'acqua ammoniacale è una delle importanti fonti di ammoniaca. I prodotti gassosi della distillazione secca del carbone sono chiamati gas di cokeria. Il gas di cokeria ha una composizione diversa a seconda del tipo di carbone, della modalità di cokeria, ecc. Il gas di cokeria prodotto nelle batterie di cokeria viene fatto passare attraverso una serie di assorbitori che catturano i vapori di catrame, ammoniaca e olio leggero. L'olio leggero ottenuto per condensazione dal gas di cokeria contiene il 60% di benzene, toluene e altri idrocarburi. La maggior parte del benzene (fino al 90%) si ottiene in questo modo e solo una piccola parte si ottiene frazionando il catrame di carbone.

Lavorazione del catrame di carbone. Il catrame di carbone ha l'aspetto di una massa resinosa nera con un odore caratteristico. Attualmente sono stati isolati oltre 120 prodotti diversi dal catrame di carbone. Tra questi ci sono gli idrocarburi aromatici, nonché sostanze aromatiche contenenti ossigeno di natura acida (fenoli), sostanze contenenti azoto di natura basica (piridina, chinolina), sostanze contenenti zolfo (tiofene), ecc.

Il catrame di carbone viene sottoposto a distillazione frazionata, ottenendo diverse frazioni.

L'olio leggero contiene benzene, toluene, xileni e alcuni altri idrocarburi. L'olio medio, o carbolico, contiene un numero di fenoli.

Olio pesante o creosoto: tra gli idrocarburi, l'olio pesante contiene naftalene.

Ottenere idrocarburi dal petrolio Il petrolio è una delle principali fonti di idrocarburi aromatici. La maggior parte delle specie

l'olio contiene solo molto piccola quantità idrocarburi aromatici. Tra gli oli domestici, il petrolio del giacimento degli Urali (Perm) è ricco di idrocarburi aromatici. Il secondo olio di Baku contiene fino al 60% di idrocarburi aromatici.

A causa della scarsità di idrocarburi aromatici, oggi viene utilizzata la “aromatizzazione dell’olio”: i prodotti petroliferi vengono riscaldati a una temperatura di circa 700 °C, in modo che dai prodotti della decomposizione del petrolio si possa ottenere il 15–18% degli idrocarburi aromatici.

32. Sintesi, proprietà fisiche e chimiche degli idrocarburi aromatici

1. Sintesi da idrocarburi aromatici e derivati dell'alogeno grasso in presenza di catalizzatori (sintesi di Friedel-Crafts).

2. Sintesi da sali di acidi aromatici.

Quando i sali secchi degli acidi aromatici vengono riscaldati con calce sodata, i sali si decompongono per formare idrocarburi. Questo metodo è simile alla produzione di idrocarburi grassi.

3. Sintesi da acetilene. Questa reazione è interessante come esempio della sintesi del benzene da idrocarburi grassi.

Quando l'acetilene viene fatto passare attraverso un catalizzatore riscaldato (a 500 °C), i tripli legami dell'acetilene vengono rotti e tre delle sue molecole vengono polimerizzate in una molecola di benzene.

Proprietà fisiche Gli idrocarburi aromatici sono liquidi o solidi Con

odore caratteristico. Gli idrocarburi che non hanno più di un anello benzenico nelle loro molecole sono più leggeri dell'acqua. Gli idrocarburi aromatici sono leggermente solubili in acqua.

Gli spettri IR degli idrocarburi aromatici sono caratterizzati principalmente da tre aree:

1) circa 3000 cm-1, a causa delle vibrazioni di stiramento C-H;

2) la regione di 1600–1500 cm-1, associata alle vibrazioni scheletriche dei legami aromatici carbonio-carbonio e che varia significativamente nella posizione dei picchi a seconda della struttura;

3) regione inferiore a 900 cm-1, correlata alla deformazione Vibrazioni C-H anello aromatico.

Proprietà chimiche Il generale più importante proprietà chimiche sono gli idrocarburi aromatici

la loro tendenza a subire reazioni di sostituzione e la maggiore forza dell'anello benzenico.

Gli omologhi del benzene hanno un anello benzenico e una catena laterale nella loro molecola, ad esempio, nell'idrocarburo C 6 H5 -C2 H5, il gruppo C6 H5 è l'anello benzenico e C2 H5 è la catena laterale. Proprietà

l'anello benzenico nelle molecole degli omologhi del benzene si avvicina alle proprietà del benzene stesso. Le proprietà delle catene laterali, che sono residui di idrocarburi grassi, si avvicinano alle proprietà degli idrocarburi grassi.

Le reazioni degli idrocarburi benzenici possono essere divise in quattro gruppi.

33. Regole di orientamento nell'anello benzenico

Studiando le reazioni di sostituzione nell'anello benzenico, si è scoperto che se l'anello benzenico contiene già un gruppo sostituente, il secondo gruppo entra in una certa posizione a seconda della natura del primo sostituente. Pertanto, ciascun sostituente sull'anello benzenico ha un certo effetto di direzione o orientamento.

La posizione del sostituente appena introdotto è influenzata anche dalla natura del sostituente stesso, cioè dalla natura elettrofila o nucleofila del reagente attivo. La stragrande maggioranza delle reazioni di sostituzione più importanti nell'anello benzenico sono reazioni di sostituzione elettrofila (sostituzione di un atomo di idrogeno che viene eliminato sotto forma di protone con una particella carica positivamente) - alogenazione, solfonazione, nitrazione, ecc.

Tutti i sostituenti, a seconda della natura della loro azione direzionale, sono divisi in due gruppi.

1. Sostituenti della prima specie nelle reazioni la sostituzione elettrofila dirige i successivi gruppi introdotti nelle posizioni orto e para.

Sostituenti di questo tipo includono, ad esempio, i seguenti gruppi, disposti in ordine decrescente in base alla loro forza direttrice: -NH2, -OH, – CH3.

2. Sostituenti della seconda specie nelle reazioni la sostituzione elettrofila dirige i successivi gruppi introdotti nella posizione meta.

Sostituenti di questo tipo includono i seguenti gruppi, disposti in ordine decrescente in base alla loro forza direttrice: -NO2, -C≡N, – SO3 H.

I sostituenti del primo tipo contengono legami singoli; I sostituenti del secondo tipo sono caratterizzati dalla presenza di doppi o tripli legami.

I sostituenti del primo tipo nella stragrande maggioranza dei casi facilitano le reazioni di sostituzione. Ad esempio, per nitrare il benzene, è necessario riscaldarlo con una miscela di acido nitrico e solforico concentrati, mentre il fenolo C6 H5 OH può essere ottenuto con successo

nitrato con acido nitrico diluito a temperatura ambiente con formazione di orto- e paranitrofenolo.

I sostituenti del secondo tipo di solito complicano generalmente le reazioni di sostituzione. La sostituzione nelle posizioni orto e para è particolarmente difficile, mentre la sostituzione nella posizione meta è relativamente più semplice.

Attualmente, l'influenza dei sostituenti è spiegata dal fatto che i sostituenti del primo tipo sono donatori di elettroni (donatori di elettroni), cioè le loro nuvole di elettroni vengono spostate verso l'anello benzenico, il che aumenta la reattività degli atomi di idrogeno.

Promozione reattività gli atomi di idrogeno nell'anello facilitano il corso delle reazioni di sostituzione elettrofila. Ad esempio, in presenza di idrossile, gli elettroni liberi dell'atomo di ossigeno si spostano verso l'anello, il che aumenta la densità elettronica nell'anello e aumenta soprattutto la densità elettronica degli atomi di carbonio nelle posizioni orto e para rispetto al sostituente.

34. Regole di sostituzione nell'anello benzenico

Le regole di sostituzione nell'anello del benzene sono enormi significato pratico, poiché consentono di prevedere il corso della reazione e scegliere nel modo giusto sintesi dell'una o dell'altra sostanza desiderata.

Il meccanismo delle reazioni di sostituzione elettrofila nella serie aromatica. Metodi moderni La ricerca ha permesso di chiarire ampiamente il meccanismo di sostituzione nella serie aromatica. È interessante notare che per molti aspetti, soprattutto nelle prime fasi, il meccanismo di sostituzione elettrofila nella serie aromatica si è rivelato simile al meccanismo di addizione elettrofila nella serie grassa.

Il primo passo nella sostituzione elettrofila è (come nell'addizione elettrofila) la formazione di un complesso p. La specie elettrofila Xd+ si lega a tutti e sei gli elettroni p dell'anello benzenico.

La seconda fase è la formazione del complesso p. In questo caso, la particella elettrofila “estrae” due elettroni da sei elettroni p per formare il solito legame covalente. Il complesso p risultante non ha più una struttura aromatica: è un carbocatione instabile in cui quattro elettroni p in uno stato delocalizzato sono distribuiti tra cinque atomi di carbonio, mentre il sesto atomo di carbonio va in uno stato saturo. Il sostituente X introdotto e l'atomo di idrogeno si trovano su un piano perpendicolare al piano dell'anello a sei membri. Il complesso S è un intermedio la cui formazione e struttura sono state dimostrate mediante numerosi metodi, in particolare la spettroscopia.

Il terzo stadio della sostituzione elettrofila è la stabilizzazione del complesso S, che si ottiene rimuovendo un atomo di idrogeno sotto forma di protone. Due elettroni coinvolti nella formazione Connessioni SN, dopo la rimozione di un protone, insieme ai quattro elettroni delocalizzati dei cinque atomi di carbonio, danno la consueta struttura aromatica stabile del benzene sostituito. Il ruolo del catalizzatore (solitamente A 1 Cl3) in questo caso

Il processo consiste nell'aumentare la polarizzazione dell'alogenuro alchilico con la formazione di una particella carica positivamente, che entra in una reazione di sostituzione elettrofila.

Reazioni di addizione Gli idrocarburi benzenici subiscono reazioni di addizione con grande difficoltà, ma non lo fanno

decolorare con acqua bromo e soluzione di KMnO4. Tuttavia, in condizioni di reazione speciali

l'adesione è ancora possibile. 1. Aggiunta di alogeni.

In questa reazione l'ossigeno svolge il ruolo di catalizzatore negativo: in sua presenza la reazione non procede. Aggiunta di idrogeno in presenza di un catalizzatore:

C6 H6 + 3H2 → C6 H12

2. Ossidazione degli idrocarburi aromatici.

Il benzene stesso è estremamente resistente all'ossidazione, più resistente delle paraffine. Quando agenti ossidanti energetici (KMnO4 in ambiente acido, ecc.) agiscono sugli omologhi del benzene, il nucleo del benzene non viene ossidato, mentre catene laterali subiscono ossidazione per formare acidi aromatici.

Sorgenti naturali idrocarburi Nome completo Starchevaya Arina Gruppo B-105 2013

Fonti naturali Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili: petrolio e gas, carbone e torba. I depositi di petrolio e gas greggio si formarono 100-200 milioni di anni fa da microscopiche piante e animali marini che si incastonarono nelle rocce sedimentarie formate sul fondo del mare. Al contrario, il carbone e la torba iniziarono a formarsi 340 milioni di anni fa da piante che crescevano sulla terra.

Il gas naturale e il petrolio greggio si trovano generalmente insieme all'acqua negli strati petroliferi situati tra gli strati rocciosi (Figura 2). Il termine "gas naturale" si applica anche ai gas che si formano in condizioni naturali a causa della decomposizione del carbone. Il gas naturale e il petrolio greggio sono sviluppati in tutti i continenti tranne l’Antartide. I maggiori produttori mondiali di gas naturale sono Russia, Algeria, Iran e Stati Uniti. I maggiori produttori di petrolio greggio sono Venezuela, Arabia Saudita, Kuwait e Iran. Il gas naturale è costituito principalmente da metano. Il petrolio greggio è un liquido oleoso che può variare di colore dal marrone scuro o verde fino a quasi incolore. Contiene un gran numero di alcani. Tra questi ci sono alcani diretti, alcani ramificati e cicloalcani con un numero di atomi di carbonio da cinque a 50. Il nome industriale di questi cicloalcani è nachtany. Il petrolio greggio contiene anche circa il 10% di idrocarburi aromatici, nonché piccole quantità di altri composti contenenti zolfo, ossigeno e azoto.

Il gas naturale viene utilizzato sia come combustibile che come materia prima per la produzione di diverse 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 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 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 avviene ad una temperatura di circa 1000 °C, si formano: gas di cokeria, che comprende idrogeno, metano, monossido di carbonio e anidride carbonica, impurità 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; catrame, 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 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.

Il petrolio greggio è una miscela complessa di idrocarburi e altri composti. In questa forma è usato raramente. Viene prima trasformato in altri prodotti che hanno applicazione pratica. Pertanto, il petrolio greggio viene trasportato tramite petroliere o oleodotti alle raffinerie. La raffinazione del petrolio comporta una serie di processi fisici e chimici: distillazione frazionata, cracking, reforming e desolforazione.

Il petrolio greggio viene separato nelle sue numerose parti costituenti mediante distillazione semplice, frazionata e sotto vuoto. La natura di questi processi, così come il numero e la composizione delle frazioni petrolifere risultanti, dipendono dalla composizione del petrolio greggio e dai requisiti delle sue varie frazioni. Innanzitutto, le impurità gassose in esso disciolte vengono rimosse dal petrolio greggio sottoponendolo a semplice distillazione. L'olio viene poi sottoposto alla distillazione primaria, a seguito della quale viene separato in gas, frazioni leggere e medie e olio combustibile. Un'ulteriore distillazione frazionata delle frazioni leggere e medie, nonché la distillazione sotto vuoto dell'olio combustibile portano alla formazione gran numero fazioni. Nella tabella 4 mostra gli intervalli del punto di ebollizione e la composizione di varie frazioni petrolifere, e la Fig. La Figura 5 mostra un diagramma della progettazione di una colonna di distillazione primaria (distillazione) per la distillazione dell'olio. Passiamo ora alla descrizione delle proprietà delle singole frazioni petrolifere.

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, associato gas di petrolioè 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.

Grazie per l'attenzione.

Durante la lezione potrai approfondire il tema “Fonti naturali di idrocarburi. Raffinazione del petrolio." Oltre il 90% di tutta l’energia attualmente consumata dall’umanità è ottenuta da composti organici naturali fossili. Imparerai a conoscere le risorse naturali ( gas naturale, petrolio, carbone), su cosa succede al petrolio dopo la sua estrazione.

Argomento: Idrocarburi saturi

Lezione: Fonti naturali di idrocarburi

Circa il 90% dell'energia consumata dalla civiltà moderna è generata dalla combustione di combustibili fossili naturali: gas naturale, petrolio e carbone.

La Russia è un paese ricco di riserve naturali di combustibili fossili. Ci sono grandi riserve di petrolio e gas naturale Siberia occidentale e gli Urali. Il carbone viene estratto nei bacini di Kuznetsk, Yakutsk meridionale e in altre regioni.

Gas naturaleè costituito in media dal 95% di metano in volume.

Oltre al metano, il gas naturale proveniente da vari campi contiene azoto, anidride carbonica, elio, idrogeno solforato e altri alcani leggeri: etano, propano e butani.

Il gas naturale viene estratto da giacimenti sotterranei, dove è sottoposto ad alta pressione. Il metano e altri idrocarburi si formano da sostanze organiche di origine vegetale e animale durante la loro decomposizione senza accesso all'aria. Il metano si forma costantemente a causa dell'attività dei microrganismi.

Metano scoperto sui pianeti sistema solare e i loro compagni.

Il metano puro non ha odore. Tuttavia, il gas utilizzato nella vita di tutti i giorni ha una caratteristica cattivo odore. Questo è l'odore degli additivi speciali: i mercaptani. L'odore dei mercaptani consente di individuare in tempo una fuga di gas domestico. Le miscele di metano con aria sono esplosive in un'ampia gamma di rapporti: dal 5 al 15% di gas in volume. Pertanto, se senti odore di gas in una stanza, non solo dovresti accendere il fuoco, ma anche non utilizzare interruttori elettrici. La minima scintilla può provocare un'esplosione.

Riso. 1. Petrolio proveniente da diversi settori

Olio- un liquido denso simile all'olio. Il suo colore varia dal giallo chiaro al marrone e al nero.

Riso. 2. Giacimenti petroliferi

Il petrolio proveniente da diversi campi varia notevolmente nella composizione. Riso. 1. La parte principale del petrolio sono gli idrocarburi contenenti 5 o più atomi di carbonio. Fondamentalmente questi idrocarburi sono classificati come limitanti, cioè alcani. Riso. 2.

L'olio contiene anche composti organici contenenti zolfo, ossigeno, azoto. L'olio contiene acqua e impurità inorganiche.

I gas rilasciati durante la sua produzione vengono disciolti nell'olio - gas di petrolio associati. Questi sono metano, etano, propano, butani con miscele di azoto, anidride carbonica e idrogeno solforato.

Carbone, come l'olio, è una miscela complessa. La quota di carbonio in esso rappresenta l'80-90%. Il resto è idrogeno, ossigeno, zolfo, azoto e alcuni altri elementi. Nella lignite la proporzione di carbonio e materia organica è inferiore a quella della pietra. Ancora meno materia organica scisti bituminosi.

Nell'industria, il carbone viene riscaldato a 900-1100 0 C senza accesso all'aria. Questo processo si chiama coca. Il risultato è coke ad alto contenuto di carbonio, gas di cokeria e catrame di carbone necessari per la metallurgia. Molte sostanze organiche vengono rilasciate dal gas e dal catrame. Riso. 3.

Riso. 3. Costruzione di una cokeria

Il gas naturale e il petrolio sono le fonti più importanti di materie prime per l’industria chimica. Il petrolio così come viene estratto, o “petrolio greggio”, è difficile da utilizzare anche come combustibile. Pertanto, il petrolio greggio viene diviso in frazioni (dall'inglese “frazione” - “parte”), utilizzando le differenze nei punti di ebollizione delle sue sostanze costituenti.

Metodo di separazione dell'olio basato su temperature diverse l'ebollizione dei suoi idrocarburi costituenti è chiamata distillazione o distillazione. Riso. 4.

Riso. 4. Prodotti petroliferi

Viene chiamata la frazione che distilla da 50 a 180 0 C circa benzina.

Cherosene bolle a temperature di 180-300 0 C.

Viene chiamato un residuo nero denso che non contiene sostanze volatili olio combustibile.

Esistono anche una serie di frazioni intermedie che bollono in intervalli più ristretti: eteri di petrolio (40-70 0 C e 70-100 0 C), acqua ragia minerale (149-204 ° C) e gasolio (200-500 0 C). . Sono usati come solventi. L'olio combustibile può essere distillato a pressione ridotta per produrre oli lubrificanti e paraffina. Residuo solido della distillazione dell'olio combustibile - asfalto. Viene utilizzato per la produzione di pavimentazioni stradali.

Il trattamento dei gas di petrolio associati è un settore separato e produce una serie di prodotti preziosi.

Riassumendo la lezione

Durante la lezione hai approfondito l'argomento “Fonti naturali di idrocarburi. Raffinazione del petrolio." Oltre il 90% di tutta l’energia attualmente consumata dall’umanità è ottenuta da composti organici naturali fossili. Hai imparato a conoscere le risorse naturali (gas naturale, petrolio, carbone), cosa succede al petrolio dopo la sua estrazione.

Riferimenti

1. Rudzitis G.E. Chimica. Nozioni di base chimica generale. 10° grado: libro di testo per istituti di istruzione generale: livello base/ G. E. Rudzitis, F. G. Feldmann. - 14a edizione. - M.: Educazione, 2012.

2. Chimica. 10° grado. Livello del profilo: accademico. per l'istruzione generale istituzioni/V.V. Eremin, NE Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2008. - 463 pag.

3. Chimica. 11° grado. Livello del profilo: accademico. per l'istruzione generale istituzioni/V.V. Eremin, NE Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2010. - 462 pag.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Raccolta di problemi di chimica per chi entra nelle università. - 4a ed. - M.: RIA "New Wave": Editore Umerenkov, 2012. - 278 p.

Compiti a casa

1. N. 3, 6 (pag. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chimica: Chimica organica. 10° grado: libro di testo per istituti di istruzione generale: livello base / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14a edizione. - M.: Educazione, 2012.

2. In cosa differisce il gas di petrolio associato dal gas naturale?

3. Come viene distillato l'olio?

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.

Si distingue 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 e 300 milioni di tonnellate di carbone.

Riciclaggio

I minerali sono utilizzati in forma lavorata. Il carbone viene calcinato senza 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 di 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, naturali e gas associati. I minerali vengono purificati e suddivisi in frazioni, dalle quali si ottengono sostanze adatte alla produzione o all'uso diretto. Prodotto dal petrolio combustibile liquido, oli. 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.