Πρέπει να σημειωθεί ότι οι υδρογονάνθρακες είναι ευρέως διαδεδομένοι στη φύση. Η περισσότερη οργανική ύλη προέρχεται από φυσικές πηγές. Στη διαδικασία σύνθεσης οργανικών ενώσεων, ως πρώτες ύλες χρησιμοποιούνται φυσικά και συναφή αέρια, άνθρακας και λιγνίτης, λάδι, τύρφη, ζωικά και ζωικά προϊόντα. φυτικής προέλευσης.
φυσικές πηγέςυδρογονάνθρακες: φυσικά αέρια.
Τα φυσικά αέρια είναι φυσικά μείγματα υδρογονανθράκων διαφόρων δομών και ορισμένων ακαθαρσιών αερίων (υδρόθειο, υδρογόνο, διοξείδιο του άνθρακα) που γεμίζουν πετρώματα σε φλοιός της γης. Αυτές οι ενώσεις σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της υδρόλυσης οργανικών ουσιών σε μεγάλα βάθη στο πάχος της Γης. Βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση με τη μορφή τεράστιων συσσωρεύσεων - αερίου, συμπυκνωμάτων αερίου και κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Το κύριο δομικό συστατικό των καύσιμων φυσικών αερίων είναι CH4 (μεθάνιο - 98%), С2Н6 (αιθάνιο - 4,5%), προπάνιο (С₃Н8 - 1,7%), βουτάνιο (С4Н10 - 0,8%), πεντάνιο (С2 0,6%), πεντάνιο (С2) . Σχετίζεται με πετρελαϊκό αέριοείναι μέρος του λαδιού σε διαλυμένη κατάσταση και απελευθερώνεται από αυτό λόγω μείωσης της πίεσης όταν το λάδι ανεβαίνει στην επιφάνεια. Στα κοιτάσματα φυσικού αερίου και πετρελαίου, ένας τόνος πετρελαίου περιέχει από 30 έως 300 τ. m αερίου. Οι φυσικές πηγές υδρογονανθράκων αποτελούν πολύτιμο καύσιμο και πρώτη ύλη για τη βιομηχανία οργανικής σύνθεσης. Το αέριο παρέχεται σε επιχειρήσεις επεξεργασίας αερίου, όπου μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία (πετρέλαιο, προσρόφηση χαμηλής θερμοκρασίας, συμπύκνωση και διόρθωση). Χωρίζεται σε ξεχωριστά εξαρτήματα, καθένα από τα οποία χρησιμοποιείται για συγκεκριμένους σκοπούς. Για παράδειγμα, από αέριο σύνθεσης μεθανίου, που είναι οι βασικές πρώτες ύλες για την παραγωγή άλλων υδρογονανθράκων, ακετυλένιο, μεθανόλη, μεθανάλη, χλωροφόρμιο.
Φυσικές πηγές υδρογονανθράκων: πετρέλαιο.
Το λάδι είναι ένα σύνθετο μείγμα που αποτελείται κυρίως από ναφθενικούς, παραφινικούς και αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Η σύνθεση του λαδιού περιλαμβάνει ασφαλτορητινώδεις ουσίες, μονο- και δισουλφίδια, μερκαπτάνες, θειοφαίνιο, θειοφάνιο, υδρόθειο, πιπεριδίνη, πυριδίνη και τα ομόλογά της, καθώς και άλλες ουσίες. Με βάση τα προϊόντα, περισσότερα από 3.000 διαφορετικά προϊόντα λαμβάνονται χρησιμοποιώντας μεθόδους πετροχημικής σύνθεσης, συμπεριλαμβανομένων. αιθυλένιο, βενζόλιο, προπυλένιο, διχλωροαιθάνιο, βινυλοχλωρίδιο, στυρόλιο, αιθανόλη, ισοπροπανόλη, βουτυλένια, διάφορα πλαστικά, χημικές ίνες, βαφές, απορρυπαντικά, ναρκωτικά, εκρηκτικά κ.λπ.
Η τύρφη είναι ένα ιζηματογενές πέτρωμα φυτικής προέλευσης. Η ουσία αυτή χρησιμοποιείται ως καύσιμο (κυρίως για θερμοηλεκτρικούς σταθμούς), χημικές πρώτες ύλες (για τη σύνθεση πολλών οργανικών ουσιών), αντισηπτική στρώση σε φάρμες, ιδιαίτερα σε πτηνοτροφεία, και συστατικό λιπασμάτων για κηπουρική και καλλιέργειες αγρού.
Φυσικές πηγές υδρογονανθράκων: ξυλόλη ή ξύλο.
Το Xylem είναι ένας ιστός ανώτερων φυτών, μέσω του οποίου νερό και διαλυμένα θρεπτικά συστατικά προέρχονται από το ρίζωμα του συστήματος στα φύλλα, καθώς και σε άλλα φυτικά όργανα. Αποτελείται από κύτταρα με άκαμπτο κέλυφος, τα οποία έχουν σύστημα αγγειακής αγωγής. Ανάλογα με τον τύπο του ξύλου, περιέχει διαφορετικές ποσότητες πηκτίνης και ανόργανων ενώσεων (κυρίως άλατα ασβεστίου), λιπίδια και αιθέρια έλαια. Το ξύλο χρησιμοποιείται ως καύσιμο· από αυτό μπορούν να συντεθούν μεθυλική αλκοόλη, οξικό οξύ, κυτταρίνη και άλλες ουσίες. Από ορισμένα είδη ξύλου λαμβάνονται βαφές (σανταλόξυλο, ξυλόξυλο), τανίνες (δρυς), ρητίνες και βάλσαμα (κέδρος, πεύκο, έλατο), αλκαλοειδή (φυτά του νυχτολούλουδου, παπαρούνας, ranunculus, οικογένειες ομπρελών). Ορισμένα αλκαλοειδή χρησιμοποιούνται ως φάρμακα(χιτίνη, καφεΐνη), ζιζανιοκτόνα (Anabasin), εντομοκτόνα (νικοτίνη).
Φυσικές πηγές υδρογονανθράκων είναι τα ορυκτά καύσιμα - το πετρέλαιο και
φυσικό αέριο, άνθρακα και τύρφη. Τα κοιτάσματα αργού πετρελαίου και φυσικού αερίου εμφανίστηκαν πριν από 100-200 εκατομμύρια χρόνια
πίσω από μικροσκοπικά θαλάσσια φυτά και ζώα που αποδείχθηκε ότι ήταν
περιλαμβάνονται στα ιζηματογενή πετρώματα που σχηματίζονται στον βυθό της θάλασσας, Αντίθετα
ότι ο άνθρακας και η τύρφη άρχισαν να σχηματίζονται πριν από 340 εκατομμύρια χρόνια από φυτά,
που αναπτύσσεται σε ξηρά γη.
Το φυσικό αέριο και το αργό πετρέλαιο βρίσκονται συνήθως μαζί με νερό
ελαιοφόρα στρώματα που βρίσκονται ανάμεσα σε στρώματα πετρωμάτων (Εικ. 2). Ορος
Το «φυσικό αέριο» ισχύει και για αέρια που σχηματίζονται σε φυσικό
συνθήκες ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης του άνθρακα. Φυσικό αέριο και αργό πετρέλαιο
αναπτύχθηκε σε όλες τις ηπείρους εκτός από την Ανταρκτική. το μεγαλύτερο
Οι παραγωγοί φυσικού αερίου στον κόσμο είναι η Ρωσία, η Αλγερία, το Ιράν και
Ηνωμένες Πολιτείες. Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί αργού πετρελαίου είναι
Βενεζουέλα, Σαουδική Αραβία, Κουβέιτ και Ιράν.
Το φυσικό αέριο αποτελείται κυρίως από μεθάνιο (Πίνακας 1).
Το αργό πετρέλαιο είναι ένα ελαιώδες υγρό, το χρώμα του οποίου μπορεί
να είναι η πιο διαφορετική - από σκούρο καφέ ή πράσινο έως σχεδόν
άχρωμος. Περιέχει μεγάλο αριθμό αλκανίων. Ανάμεσά τους είναι
αλκάνια ευθείας αλυσίδας, διακλαδισμένα αλκάνια και κυκλοαλκάνια με τον αριθμό των ατόμων
άνθρακας πέντε έως 40. Η βιομηχανική ονομασία αυτών των κυκλοαλκανίων είναι αριθμημένη. ΣΕ
Το αργό λάδι, επιπλέον, περιέχει περίπου 10% αρωματικό
υδρογονάνθρακες, καθώς και μια μικρή ποσότητα άλλων ενώσεων που περιέχουν
θείο, οξυγόνο και άζωτο.
Πίνακας 1 Σύνθεση φυσικού αερίου
Ο άνθρακας είναι αρχαία πηγήενέργεια με την οποία είστε εξοικειωμένοι
ανθρωπότητα. Είναι ορυκτό (Εικ. 3), το οποίο σχηματίστηκε από
φυτική ύλη κατά τη μεταμόρφωση. Μεταμορφωτικός
που ονομάζονται πετρώματα, η σύνθεση των οποίων έχει υποστεί αλλαγές στις συνθήκες
υψηλές πιέσειςκαθώς και υψηλές θερμοκρασίες. Το προϊόν του πρώτου σταδίου σε
διαδικασία σχηματισμού του άνθρακα είναι τύρφη, η οποία είναι
αποσυντεθειμένη οργανική ύλη. Ο άνθρακας σχηματίζεται από τύρφη μετά
καλύπτεται από ιζηματογενή πετρώματα. Αυτά τα ιζηματογενή πετρώματα ονομάζονται
υπερφορτωμένος. Η υπερφορτωμένη βροχόπτωση μειώνει την περιεκτικότητα σε υγρασία της τύρφης.
Τρία κριτήρια χρησιμοποιούνται στην ταξινόμηση των άνθρακα: καθαρότητα (καθορίζεται από
σχετική περιεκτικότητα σε άνθρακα σε ποσοστό). τύπος (καθορισμένος
τη σύνθεση της αρχικής φυτικής ύλης). βαθμός (ανάλογα με
βαθμός μεταμόρφωσης).
Πίνακας 2 Περιεκτικότητα σε άνθρακα σε ορισμένους τύπους καυσίμων και η θερμογόνος τους αξία
ικανότητα
Οι χαμηλότερης ποιότητας ορυκτά κάρβουνα είναι ο λιγνίτης και
λιγνίτη (Πίνακας 2). Είναι πιο κοντά στην τύρφη και χαρακτηρίζονται από σχετικά
χαρακτηρίζεται από χαμηλότερη περιεκτικότητα σε υγρασία και χρησιμοποιείται ευρέως σε
βιομηχανία. Η πιο ξηρή και σκληρότερη ποιότητα άνθρακα είναι ο ανθρακίτης. Του
χρησιμοποιείται για θέρμανση και μαγείρεμα στο σπίτι.
ΣΕ ΠρόσφαταΧάρη στις τεχνολογικές εξελίξεις, όλο και περισσότερο
οικονομική αεριοποίηση του άνθρακα. Τα προϊόντα αεριοποίησης άνθρακα περιλαμβάνουν
μονοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, μεθάνιο και άζωτο. Χρησιμοποιούνται σε
ως αέριο καύσιμο ή ως πρώτη ύλη για την παραγωγή διαφόρων
χημικά και λιπάσματα.
Ο άνθρακας, όπως συζητείται παρακάτω, είναι μια σημαντική πηγή πρώτων υλών για
αρωματικές ενώσεις. Ο άνθρακας αντιπροσωπεύει
ένα πολύπλοκο μείγμα χημικών ουσιών, που περιλαμβάνει άνθρακα,
υδρογόνο και οξυγόνο, καθώς και μικρές ποσότητες αζώτου, θείου και άλλων ακαθαρσιών
στοιχεία. Επιπλέον, η σύνθεση του άνθρακα, ανάλογα με την ποιότητά του, περιλαμβάνει
ποικίλες ποσότητες υγρασίας και διάφορα μέταλλα.
Οι υδρογονάνθρακες απαντώνται φυσικά όχι μόνο στα ορυκτά καύσιμα, αλλά και σε
σε ορισμένα υλικά βιολογικής προέλευσης. φυσικό καουτσούκ
είναι ένα παράδειγμα φυσικού πολυμερούς υδρογονάνθρακα. μόριο καουτσούκ
αποτελείται από χιλιάδες δομικές μονάδες, οι οποίες είναι το μεθυλβουτα-1,3-διένιο
(ισοπρένιο);
φυσικό καουτσούκ.Περίπου 90% φυσικό καουτσούκ, το οποίο
αυτή τη στιγμή εξορύσσεται σε όλο τον κόσμο, που λαμβάνεται από τη Βραζιλία
καουτσούκ Hevea brasiliensis, που καλλιεργείται κυρίως σε
ισημερινές χώρες της Ασίας. Ο χυμός αυτού του δέντρου, που είναι λάτεξ
(ένα κολλοειδές υδατικό διάλυμα πολυμερούς), που συλλέγεται από τομές που έγιναν με ένα μαχαίρι σε
φλοιός. Το λάτεξ περιέχει περίπου 30% καουτσούκ. Τα μικροσκοπικά του κομμάτια
αιωρείται στο νερό. Ο χυμός χύνεται σε δοχεία αλουμινίου, όπου προστίθεται οξύ,
προκαλώντας την πήξη του καουτσούκ.
Πολλές άλλες φυσικές ενώσεις περιέχουν επίσης δομικό ισοπρένιο
θραύσματα. Για παράδειγμα, το λιμονένιο περιέχει δύο τμήματα ισοπρενίου. Λιμονένιο
είναι το κύριο αναπόσπαστο μέροςέλαια που εξάγονται από τη φλούδα των εσπεριδοειδών,
όπως τα λεμόνια και τα πορτοκάλια. Αυτή η σύνδεση ανήκει στην κατηγορία των συνδέσεων,
που ονομάζονται τερπένια. Τα τερπένια περιέχουν 10 άτομα άνθρακα στα μόριά τους (C
10-ενώσεις) και περιλαμβάνουν δύο θραύσματα ισοπρενίου συνδεδεμένα μεταξύ τους
το άλλο διαδοχικά («κεφάλι στην ουρά»). Ενώσεις με τέσσερα ισοπρένια
θραύσματα (ενώσεις C 20) ονομάζονται διτερπένια, και με έξι
Θραύσματα ισοπρενίου - τριτερπένια (ενώσεις C 30). Squalene
που βρίσκεται στο έλαιο συκωτιού καρχαρία είναι ένα τριτερπένιο.
Τα τετρατερπένια (ενώσεις C 40) περιέχουν οκτώ ισοπρένια
θραύσματα. Τα τετρατερπένια βρίσκονται στις χρωστικές των φυτικών και ζωικών λιπών.
προέλευση. Ο χρωματισμός τους οφείλεται στην παρουσία ενός μακρού συζευγμένου συστήματος
διπλούς δεσμούς. Για παράδειγμα, το β-καροτένιο είναι υπεύθυνο για το χαρακτηριστικό πορτοκάλι
χρωματισμός των καρότων.
Τεχνολογία επεξεργασίας πετρελαίου και άνθρακα
ΣΕ τέλη XIX V. Υπό την επίδραση της προόδου στον τομέα της μηχανικής θερμικής ενέργειας, των μεταφορών, της μηχανικής, του στρατιωτικού και ορισμένων άλλων βιομηχανιών, η ζήτηση έχει αυξηθεί άμετρα και υπάρχει επείγουσα ανάγκη για νέους τύπους καυσίμων και χημικών προϊόντων.
Εκείνη την εποχή γεννήθηκε η βιομηχανία διύλισης πετρελαίου και προχώρησε γρήγορα. Μια τεράστια ώθηση στην ανάπτυξη της βιομηχανίας διύλισης πετρελαίου δόθηκε από την εφεύρεση και την ταχεία εξάπλωση του κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με προϊόντα πετρελαίου. Εντατικά αναπτύχθηκε και η τεχνική της επεξεργασίας άνθρακα, που δεν είναι μόνο ένας από τους κύριους τύπους καυσίμων, αλλά, που είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτη, έγινε απαραίτητη πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία κατά την υπό εξέταση περίοδο. Ένας μεγάλος ρόλος σε αυτό το θέμα ανήκε στη χημεία του κοκ. Οι μονάδες οπτάνθρακα, οι οποίες προμήθευαν οπτάνθρακα στη σιδηρούχα μεταλλουργία, μετατράπηκαν σε επιχειρήσεις οπτάνθρακα-χημικών, οι οποίες παρήγαγαν επίσης μια σειρά από πολύτιμα χημικά προϊόντα: αέριο φούρνου οπτάνθρακα, ακατέργαστο βενζόλιο, λιθανθρακόπισσα και αμμωνία.
Η παραγωγή συνθετικών οργανικών ουσιών και υλικών άρχισε να αναπτύσσεται με βάση τα προϊόντα επεξεργασίας πετρελαίου και άνθρακα. Χρησιμοποιούνται ευρέως ως πρώτες ύλες και ημικατεργασμένα προϊόντα σε διάφορους κλάδους της χημικής βιομηχανίας.
Νούμερο εισιτηρίου 10
Οι κύριες πηγές υδρογονανθράκων είναι το πετρέλαιο, τα φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου και ο άνθρακας. Τα αποθέματά τους δεν είναι απεριόριστα. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, με τον τρέχοντα ρυθμό παραγωγής και κατανάλωσης, θα είναι αρκετά: πετρέλαιο - 30 - 90 χρόνια, αέριο - για 50 χρόνια, άνθρακας - για 300 χρόνια.
Λάδι και η σύνθεσή του:
Το λάδι είναι ένα ελαιώδες υγρό από ανοιχτό καφέ έως σκούρο καφέ, σχεδόν μαύρο χρώμα με χαρακτηριστική οσμή, δεν διαλύεται στο νερό, σχηματίζει μια μεμβράνη στην επιφάνεια του νερού που δεν επιτρέπει στον αέρα να περάσει. Το λάδι είναι ένα ελαιώδες υγρό ανοιχτού καφέ έως σκούρου καφέ, σχεδόν μαύρου χρώματος, με χαρακτηριστική οσμή, δεν διαλύεται στο νερό, σχηματίζει μια μεμβράνη στην επιφάνεια του νερού που δεν επιτρέπει στον αέρα να περάσει. Το λάδι είναι ένα σύνθετο μείγμα κορεσμένων και αρωματικών υδρογονανθράκων, κυκλοπαραφίνης, καθώς και ορισμένων οργανικών ενώσεων που περιέχουν ετεροάτομα - οξυγόνο, θείο, άζωτο κ.λπ. Ποια ενθουσιώδη ονόματα δεν δόθηκαν από ανθρώπους του πετρελαίου: και « μαύρος χρυσός», και «Αίμα της γης». Το λάδι αξίζει πραγματικά τον θαυμασμό και την αρχοντιά μας.
Η σύνθεση του λαδιού είναι: παραφινική - αποτελείται από αλκάνια με ευθεία και διακλαδισμένη αλυσίδα. ναφθενικό - περιέχει κορεσμένους κυκλικούς υδρογονάνθρακες. αρωματικό - περιλαμβάνει αρωματικούς υδρογονάνθρακες (βενζόλιο και τα ομόλογά του). Παρά τη σύνθετη σύνθεση των συστατικών, η στοιχειακή σύνθεση των ελαίων είναι λίγο πολύ η ίδια: κατά μέσο όρο 82-87% υδρογονάνθρακες, 11-14% υδρογόνο, 2-6% άλλα στοιχεία (οξυγόνο, θείο, άζωτο).
Λίγο ιστορία .
Το 1859, στις ΗΠΑ, στην πολιτεία της Πενσυλβάνια, ο 40χρονος Έντουιν Ντρέικ, με τη βοήθεια της δικής του επιμονής, χρήματα εξόρυξης πετρελαίου και παλιά ατμομηχανήάνοιξε ένα πηγάδι βάθους 22 μέτρων και έβγαλε το πρώτο λάδι από αυτό.
Η προτεραιότητα του Drake ως πρωτοπόρος στην γεώτρηση πηγάδια πετρελαίουαμφισβητείται, αλλά το όνομά του εξακολουθεί να συνδέεται με την αρχή της πετρελαϊκής εποχής. Το πετρέλαιο έχει ανακαλυφθεί σε πολλά μέρη του κόσμου. Η ανθρωπότητα απέκτησε επιτέλους σε μεγάλες ποσότητες μια εξαιρετική πηγή τεχνητού φωτισμού….
Ποια είναι η προέλευση του λαδιού;
Μεταξύ των επιστημόνων, δύο βασικές έννοιες κυριάρχησαν: η οργανική και η ανόργανη. Σύμφωνα με την πρώτη ιδέα, τα οργανικά υπολείμματα θαμμένα σε ιζηματογενή πετρώματα αποσυντίθενται με την πάροδο του χρόνου και μετατρέπονται σε πετρέλαιο, άνθρακα και φυσικό αέριο; Στη συνέχεια, περισσότερο κινητό πετρέλαιο και αέριο συσσωρεύονται στα ανώτερα στρώματα ιζηματογενών πετρωμάτων με πόρους. Άλλοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι το πετρέλαιο σχηματίζεται σε «μεγάλα βάθη στον μανδύα της Γης».
Ο Ρώσος επιστήμονας - χημικός D.I. Mendeleev ήταν υποστηρικτής της έννοιας της ανόργανης. Το 1877, πρότεινε μια υπόθεση ορυκτών (καρβιδίου), σύμφωνα με την οποία η εμφάνιση του πετρελαίου συνδέεται με τη διείσδυση νερού στα βάθη της Γης κατά μήκος ρηγμάτων, όπου, υπό την επιρροή του στα "ανθρακώδη μέταλλα", λαμβάνονται υδρογονάνθρακες.
Αν υπήρχε μια υπόθεση της κοσμικής προέλευσης του πετρελαίου - από υδρογονάνθρακες που περιέχονται στο αέριο περίβλημα της Γης ακόμη και κατά την αστρική της κατάσταση.
Το φυσικό αέριο είναι «μπλε χρυσός».
Η χώρα μας κατέχει την πρώτη θέση παγκοσμίως σε αποθέματα φυσικού αερίου. Τα σημαντικότερα κοιτάσματα αυτού του πολύτιμου καυσίμου βρίσκονται στη Δυτική Σιβηρία (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), στη λεκάνη του Βόλγα-Ουραλίου (Vuktylskoye, Orenburgskoye), στο Βόρειο Καύκασο (Stavropolskoye).
Για την παραγωγή φυσικού αερίου χρησιμοποιείται συνήθως η μέθοδος ροής. Για να αρχίσει να ρέει το αέριο προς την επιφάνεια, αρκεί να ανοίξει ένα φρεάτιο που έχει τρυπηθεί σε μια δεξαμενή αερίου.
Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται χωρίς προηγούμενο διαχωρισμό γιατί υφίσταται καθαρισμό πριν μεταφερθεί. Συγκεκριμένα, αφαιρούνται από αυτό μηχανικές ακαθαρσίες, υδρατμοί, υδρόθειο και άλλα επιθετικά συστατικά... Και επίσης το μεγαλύτερο μέρος του προπάνιου, του βουτανίου και των βαρύτερων υδρογονανθράκων. Το υπόλοιπο πρακτικά καθαρό μεθάνιο καταναλώνεται, Πρώταως καύσιμο: υψηλή θερμιδική αξία. φιλικό προς το περιβάλλον, βολικό για εξαγωγή, μεταφορά, καύση, επειδή η κατάσταση συσσωμάτωσης είναι αέριο.
Δεύτερον, το μεθάνιο γίνεται πρώτη ύλη για την παραγωγή ακετυλενίου, αιθάλης και υδρογόνου. για την παραγωγή ακόρεστων υδρογονανθράκων, κυρίως αιθυλενίου και προπυλενίου. για οργανική σύνθεση: μεθυλική αλκοόλη, φορμαλδεΰδη, ακετόνη, οξικό οξύ και πολλά άλλα.
Σχετικό αέριο πετρελαίου
Το σχετικό αέριο πετρελαίου, από την προέλευσή του, είναι επίσης φυσικό αέριο. Έλαβε ειδική ονομασία γιατί βρίσκεται σε κοιτάσματα μαζί με λάδι - είναι διαλυμένο σε αυτό. Κατά την εξαγωγή λαδιού στην επιφάνεια, διαχωρίζεται από αυτό λόγω απότομης πτώσης της πίεσης. Η Ρωσία κατέχει μία από τις πρώτες θέσεις όσον αφορά τα σχετικά αποθέματα φυσικού αερίου και την παραγωγή της.
Η σύνθεση του σχετικού αερίου πετρελαίου διαφέρει από το φυσικό αέριο - περιέχει πολύ περισσότερο αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και άλλους υδρογονάνθρακες. Επιπλέον, περιέχει τέτοια σπάνια αέρια στη Γη όπως το αργό και το ήλιο.
Το σχετικό αέριο πετρελαίου είναι μια πολύτιμη χημική πρώτη ύλη· από αυτό μπορούν να ληφθούν περισσότερες ουσίες παρά από το φυσικό αέριο. Για χημική επεξεργασία εξάγονται και μεμονωμένοι υδρογονάνθρακες: αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο κ.λπ. Από αυτούς λαμβάνονται ακόρεστοι υδρογονάνθρακες με την αντίδραση αφυδρογόνωσης.
Κάρβουνο
Τα αποθέματα άνθρακα στη φύση υπερβαίνουν σημαντικά τα αποθέματα πετρελαίου και φυσικού αερίου. Ο άνθρακας είναι ένα σύνθετο μείγμα ουσιών, που αποτελείται από διάφορες ενώσεις άνθρακα, υδρογόνου, οξυγόνου, αζώτου και θείου. Η σύνθεση του άνθρακα περιλαμβάνει μεταλλικά στοιχείαπου περιέχει ενώσεις πολλών άλλων στοιχείων.
Οι σκληροί άνθρακας έχουν σύνθεση: άνθρακας - έως 98%, υδρογόνο - έως 6%, άζωτο, θείο, οξυγόνο - έως 10%. Στη φύση όμως υπάρχουν και καφέ κάρβουνα. Η σύνθεσή τους: άνθρακας - έως 75%, υδρογόνο - έως 6%, άζωτο, οξυγόνο - έως 30%.
Η κύρια μέθοδος επεξεργασίας άνθρακα είναι η πυρόλυση (cocoation) - η αποσύνθεση οργανικών ουσιών χωρίς πρόσβαση αέρα όταν υψηλή θερμοκρασία(περίπου 1000 C). Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνονται τα ακόλουθα προϊόντα: οπτάνθρακας (τεχνητό στερεό καύσιμο αυξημένης αντοχής, που χρησιμοποιείται ευρέως στη μεταλλουργία). λιθανθρακόπισσα (χρησιμοποιείται σε χημική βιομηχανίαβιομηχανία); αέριο καρύδας (χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία και ως καύσιμο.)
αέριο φούρνου οπτάνθρακα
Οι πτητικές ενώσεις (αέριο φούρνου οπτάνθρακα), που σχηματίζονται κατά τη θερμική αποσύνθεση του άνθρακα, εισέρχονται στη γενική συλλογή. Εδώ το αέριο του φούρνου οπτάνθρακα ψύχεται και διέρχεται μέσω ηλεκτροστατικών κατακρημνιστηρίων για να διαχωριστεί η λιθανθρακόπισσα. Στον συλλέκτη αερίων, το νερό συμπυκνώνεται ταυτόχρονα με τη ρητίνη, στην οποία διαλύονται αμμωνία, υδρόθειο, φαινόλη και άλλες ουσίες. Το υδρογόνο απομονώνεται από μη συμπυκνωμένο αέριο φούρνου οπτάνθρακα για διάφορες συνθέσεις.
Μετά την απόσταξη της λιθανθρακόπισσας, παραμένει ένα στερεό - βήμα, το οποίο χρησιμοποιείται για την παρασκευή ηλεκτροδίων και πίσσας στέγης.
Διύλιση πετρελαίου
Η διύλιση πετρελαίου, ή αλλιώς ανόρθωση, είναι η διαδικασία θερμικού διαχωρισμού του πετρελαίου και των προϊόντων πετρελαίου σε κλάσματα ανάλογα με το σημείο βρασμού.
Η απόσταξη είναι μια φυσική διαδικασία.
Υπάρχουν δύο μέθοδοι διύλισης λαδιού: φυσική (πρωτογενής επεξεργασία) και χημική (δευτερογενής επεξεργασία).
Η πρωτογενής επεξεργασία του λαδιού πραγματοποιείται σε μια στήλη απόσταξης - μια συσκευή για τον διαχωρισμό υγρών μιγμάτων ουσιών που διαφέρουν στο σημείο βρασμού.
Κλάσματα λαδιού και οι κύριοι τομείς χρήσης τους:
Βενζίνη - καύσιμα αυτοκινήτων;
Κηροζίνη - καύσιμα αεροσκαφών.
Ligroin - παραγωγή πλαστικών, πρώτων υλών για ανακύκλωση.
Πετρέλαιο εσωτερικής καύσης - ντίζελ και καύσιμο λέβητα, πρώτες ύλες για ανακύκλωση.
Μαζούτ - εργοστασιακά καύσιμα, παραφίνες, λιπαντικά, πίσσα.
Μέθοδοι καθαρισμού πετρελαιοκηλίδων :
1) Απορρόφηση - Όλοι γνωρίζετε το άχυρο και την τύρφη. Απορροφούν λάδι, μετά από το οποίο μπορούν να συλλεχθούν προσεκτικά και να αφαιρεθούν με επακόλουθη καταστροφή. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη μόνο σε ήρεμες συνθήκες και μόνο για μικρά σημεία. Η μέθοδος είναι πολύ δημοφιλής πρόσφατα λόγω του χαμηλού κόστους και της υψηλής απόδοσης.
Κατώτατη γραμμή: Η μέθοδος είναι φθηνή, εξαρτάται από τις εξωτερικές συνθήκες.
2) Αυτορευστοποίηση: - αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται εάν το λάδι χυθεί μακριά από την ακτή και ο λεκές είναι μικρός (σε αυτή την περίπτωση είναι καλύτερα να μην αγγίξετε καθόλου τον λεκέ). Σταδιακά, θα διαλυθεί στο νερό και θα εξατμιστεί μερικώς. Μερικές φορές το λάδι δεν εξαφανίζεται και μετά από μερικά χρόνια, μικρές κηλίδες φτάνουν στην ακτή με τη μορφή κομματιών ολισθηρής ρητίνης.
Κατώτατη γραμμή: δεν χρησιμοποιούνται χημικά. το λάδι παραμένει στην επιφάνεια για μεγάλο χρονικό διάστημα.
3) Βιολογικά: Τεχνολογία που βασίζεται στη χρήση μικροοργανισμών ικανών να οξειδώνουν υδρογονάνθρακες.
Κατώτατη γραμμή: ελάχιστη ζημιά. αφαίρεση λαδιού από την επιφάνεια, αλλά η μέθοδος είναι επίπονη και χρονοβόρα.
Οι κύριες φυσικές πηγές υδρογονανθράκων είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, ο άνθρακας. Οι περισσότερες από τις ουσίες της οργανικής χημείας απομονώνονται από αυτές. Περισσότερα για αυτήν την κατηγορία οργανικών ουσιών συζητούνται παρακάτω.
Σύνθεση ορυκτών
Οι υδρογονάνθρακες είναι η πιο εκτεταμένη κατηγορία οργανικών ουσιών. Αυτές περιλαμβάνουν άκυκλες (γραμμικές) και κυκλικές κατηγορίες ενώσεων. Εκχωρήστε κορεσμένους (οριακό) και ακόρεστους (ακόρεστους) υδρογονάνθρακες.
Οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες περιλαμβάνουν ενώσεις με απλούς δεσμούς:
- αλκάνια- συνδέσεις γραμμής.
- κυκλοαλκάνια- κυκλικές ουσίες.
Οι ακόρεστοι υδρογονάνθρακες περιλαμβάνουν ουσίες με πολλαπλούς δεσμούς:
- αλκένια- περιέχει έναν διπλό δεσμό.
- αλκύνια- περιέχει έναν τριπλό δεσμό.
- αλκαδιένια- περιλαμβάνει δύο διπλούς δεσμούς.
Ξεχωριστά, διακρίνεται μια κατηγορία αρενών ή αρωματικών υδρογονανθράκων που περιέχουν δακτύλιο βενζολίου.
Ρύζι. 1. Ταξινόμηση υδρογονανθράκων.
Αέριοι και υγροί υδρογονάνθρακες απομονώνονται από ορυκτά. Ο πίνακας περιγράφει τις φυσικές πηγές υδρογονανθράκων με περισσότερες λεπτομέρειες.
|
Πηγή |
Είδη |
|
|
Αλκάνια, κυκλοαλκάνια, αρένες, οξυγόνο, άζωτο, θειούχες ενώσεις |
||
|
Μεθάνιο με ακαθαρσίες (όχι περισσότερο από 5%): προπάνιο, βουτάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, άζωτο, υδρόθειο, υδρατμοί. Το φυσικό αέριο περιέχει περισσότερο μεθάνιο από το σχετικό αέριο |
|
|
Άνθρακας, υδρογόνο, θείο, άζωτο, οξυγόνο, υδρογονάνθρακες |
Στη Ρωσία παράγονται ετησίως περισσότερα από 600 δισεκατομμύρια m 3 φυσικού αερίου, 500 εκατομμύρια τόνοι πετρελαίου και 300 εκατομμύρια τόνοι άνθρακα.
Ανακύκλωση
Τα ορυκτά χρησιμοποιούνται σε επεξεργασμένη μορφή. Ο σκληρός άνθρακας πυρώνεται χωρίς πρόσβαση σε οξυγόνο (διαδικασία οπτανθρακοποίησης) προκειμένου να απομονωθούν πολλά κλάσματα:
- αέριο φούρνου οπτάνθρακα- μείγμα μεθανίου, οξειδίων του άνθρακα (II) και (IV), αμμωνίας, αζώτου.
- λιθανθρακόπισσα- μείγμα βενζολίου, των ομολόγων του, φαινόλης, αρενών, ετεροκυκλικών ενώσεων.
- αμμωνιακό νερό- μείγμα αμμωνίας, φαινόλης, υδρόθειου.
- κοκ- το τελικό προϊόν οπτάνθρακα που περιέχει καθαρό άνθρακα.
Ρύζι. 2. Οπτάνθρακα.
Ένας από τους κορυφαίους κλάδους της παγκόσμιας βιομηχανίας είναι η διύλιση πετρελαίου. Το πετρέλαιο που εξάγεται από τα έγκατα της γης ονομάζεται ακατέργαστο. Είναι υπό επεξεργασία. Αρχικά, πραγματοποιείται μηχανικός καθαρισμός από ακαθαρσίες, στη συνέχεια το καθαρισμένο λάδι αποστάζεται για να ληφθούν διάφορα κλάσματα. Ο πίνακας περιγράφει τα κύρια κλάσματα λαδιού.
|
Κλάσμα |
Χημική ένωση |
Τι παίρνουν |
|
Αέρια αλκάνια από μεθάνιο σε βουτάνιο |
||
|
Βενζίνη |
Αλκάνια από πεντάνιο (C 5 H 12) έως ενδεκάνιο (C 11 H 24) |
Βενζίνη, αιθέρες |
|
Νέφτι |
Αλκάνια από οκτάνιο (C 8 H 18) έως τετραδεκάνιο (C 14 H 30) |
Νάφθα (βαριά βενζίνη) |
|
Πετρέλαιο |
||
|
Ντίζελ |
Αλκάνια από τριδεκάνιο (C 13 H 28) έως εννεαδεκάνιο (C 19 H 36) |
|
|
Αλκάνια από πενταδεκάνιο (C 15 H 32) έως πεντακοντάνιο (C 50 H 102) |
Λιπαντικά, βαζελίνη, πίσσα, παραφίνη, πίσσα |
Ρύζι. 3. Απόσταξη λαδιού.
Οι υδρογονάνθρακες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πλαστικών, ινών, φαρμάκων. Το μεθάνιο και το προπάνιο χρησιμοποιούνται ως οικιακά καύσιμα. Ο οπτάνθρακας χρησιμοποιείται στην παραγωγή σιδήρου και χάλυβα. Νιτρικό οξύ, αμμωνία, λιπάσματα παράγονται από αμμωνιακό νερό. Η πίσσα χρησιμοποιείται στην κατασκευή.
Τι μάθαμε;
Από το θέμα του μαθήματος μάθαμε από ποιες φυσικές πηγές απομονώνονται οι υδρογονάνθρακες. Το λάδι χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για οργανικές ενώσεις, κάρβουνο, φυσικά και συναφή αέρια. Τα ορυκτά καθαρίζονται και χωρίζονται σε κλάσματα, από τα οποία λαμβάνονται ουσίες κατάλληλες για παραγωγή ή άμεση χρήση. Τα υγρά καύσιμα και τα λάδια παράγονται από το πετρέλαιο. Τα αέρια περιέχουν μεθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο που χρησιμοποιείται ως οικιακό καύσιμο. Από τον άνθρακα απομονώνονται υγρές και στερεές πρώτες ύλες για την παραγωγή κραμάτων, λιπασμάτων και φαρμάκων.
Κουίζ θέματος
Έκθεση Αξιολόγησης
μέση βαθμολογία: 4.2. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 289.
1. Φυσικές πηγές υδρογονανθράκων: αέριο, πετρέλαιο, άνθρακας. Η επεξεργασία και η πρακτική εφαρμογή τους.
Οι κύριες φυσικές πηγές υδρογονανθράκων είναι το πετρέλαιο, τα φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου και ο άνθρακας.
Φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου.
Το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα αερίων, το κύριο συστατικό του οποίου είναι το μεθάνιο, το υπόλοιπο είναι αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών - άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα (IV), υδρόθειο και υδρατμοί. Το 90% του καταναλώνεται ως καύσιμο, το υπόλοιπο 10% χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία: παραγωγή υδρογόνου, αιθυλενίου, ακετυλενίου, αιθάλης, διαφόρων πλαστικών, φαρμάκων κ.λπ.
Το σχετικό πετρελαϊκό αέριο είναι επίσης φυσικό αέριο, αλλά εμφανίζεται μαζί με το πετρέλαιο - βρίσκεται πάνω από το πετρέλαιο ή διαλύεται σε αυτό υπό πίεση. Το σχετικό αέριο περιέχει 30-50% μεθάνιο, το υπόλοιπο είναι τα ομόλογά του: αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και άλλοι υδρογονάνθρακες. Επιπλέον, περιέχει τις ίδιες ακαθαρσίες όπως στο φυσικό αέριο.
Τρία κλάσματα σχετικού αερίου:
1. Βενζίνη; προστίθεται στη βενζίνη για να βελτιώσει την εκκίνηση του κινητήρα.
2. Μίγμα προπανίου-βουτανίου. χρησιμοποιείται ως οικιακό καύσιμο.
3. Ξηρό αέριο. χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακυλενίου, υδρογόνου, αιθυλενίου και άλλων ουσιών, από τις οποίες με τη σειρά τους παράγονται καουτσούκ, πλαστικά, αλκοόλες, οργανικά οξέα κ.λπ.
Λάδι.
Το λάδι είναι ένα ελαιώδες υγρό από κίτρινο ή ανοιχτό καφέ έως μαύρο χρώμα με χαρακτηριστική οσμή. Είναι ελαφρύτερο από το νερό και πρακτικά αδιάλυτο σε αυτό. Το λάδι είναι ένα μείγμα 150 περίπου υδρογονανθράκων αναμεμειγμένο με άλλες ουσίες, άρα δεν έχει συγκεκριμένο σημείο βρασμού.
Το 90% του παραγόμενου λαδιού χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή διάφορα είδηκαύσιμα και λιπαντικά. Ταυτόχρονα, το πετρέλαιο είναι μια πολύτιμη πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία.
Το πετρέλαιο που εξάγεται από τα έγκατα της γης, το ονομάζω ακατέργαστο. Το αργό πετρέλαιο δεν χρησιμοποιείται, είναι επεξεργασμένο. Το αργό πετρέλαιο καθαρίζεται από αέρια, νερό και μηχανικές ακαθαρσίες και στη συνέχεια υποβάλλεται σε κλασματική απόσταξη.
Η απόσταξη είναι η διαδικασία διαχωρισμού των μιγμάτων σε μεμονωμένα συστατικά, ή κλάσματα, με βάση τις διαφορές στα σημεία βρασμού τους.
Κατά την απόσταξη του λαδιού, απομονώνονται πολλά κλάσματα προϊόντων πετρελαίου:
1. Το αέριο κλάσμα (tboil = 40°C) περιέχει κανονικά και διακλαδισμένα αλκάνια CH4 - C4H10.
2. Το κλάσμα βενζίνης (tboil = 40 - 200°C) περιέχει υδρογονάνθρακες C 5 H 12 - C 11 H 24; κατά την επανααπόσταξη, απελευθερώνονται ελαφρά προϊόντα λαδιού από το μείγμα, που βράζουν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες: πετρελαϊκός αιθέρας, βενζίνη αεροσκαφών και κινητήρων.
3. Το κλάσμα νάφθας (βαριά βενζίνη, σημείο βρασμού = 150 - 250 ° C), περιέχει υδρογονάνθρακες της σύνθεσης C 8 H 18 - C 14 H 30, που χρησιμοποιούνται ως καύσιμο για τρακτέρ, μηχανές ντίζελ, φορτηγά.
4. Το κλάσμα κηροζίνης (tboil = 180 - 300°C) περιλαμβάνει υδρογονάνθρακες της σύνθεσης C 12 H 26 - C 18 H 38; χρησιμοποιείται ως καύσιμο για αεριωθούμενα αεροπλάνα, πυραύλους.
5. Το πετρέλαιο εσωτερικής καύσης (tboil = 270 - 350°C) χρησιμοποιείται ως καύσιμο ντίζελ και ραγίζεται σε μεγάλη κλίμακα.
Μετά την απόσταξη των κλασμάτων, παραμένει ένα σκούρο παχύρρευστο υγρό - μαζούτ. Τα ηλιακά λάδια, η βαζελίνη, η παραφίνη απομονώνονται από το μαζούτ. Το υπόλειμμα από την απόσταξη του μαζούτ είναι πίσσα, χρησιμοποιείται στην παραγωγή υλικών οδοποιίας.
ΑνακύκλωσηΤο λάδι βασίζεται σε χημικές διεργασίες:
1. Σπάσιμο - η διάσπαση μεγάλων μορίων υδρογονανθράκων σε μικρότερα. Να γίνει διάκριση μεταξύ θερμικής και καταλυτικής πυρόλυσης, η οποία είναι πιο συνηθισμένη επί του παρόντος.
2. Αναμόρφωση (αρωματοποίηση) είναι η μετατροπή αλκανίων και κυκλοαλκανίων σε αρωματικές ενώσεις. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται με θέρμανση βενζίνης στο υψηλή πίεση του αίματοςπαρουσία καταλύτη. Το Reforming χρησιμοποιείται για τη λήψη αρωματικών υδρογονανθράκων από κλάσματα βενζίνης.
3. Η πυρόλυση των προϊόντων πετρελαίου πραγματοποιείται με θέρμανση των προϊόντων πετρελαίου σε θερμοκρασία 650 - 800°C, τα κύρια προϊόντα αντίδρασης είναι ακόρεστοι αέριοι και αρωματικοί υδρογονάνθρακες.
Το λάδι είναι μια πρώτη ύλη για την παραγωγή όχι μόνο καυσίμων, αλλά και πολλών οργανικών ουσιών.
Κάρβουνο.
Ο άνθρακας είναι επίσης πηγή ενέργειας και πολύτιμη χημική πρώτη ύλη. Η σύνθεση του άνθρακα είναι κυρίως οργανική ύλη, καθώς και νερό, μέταλλα, τα οποία σχηματίζουν στάχτη όταν καίγονται.
Ένας από τους τύπους επεξεργασίας σκληρού άνθρακα είναι η οπτανθρακοποίηση - αυτή είναι η διαδικασία θέρμανσης άνθρακα σε θερμοκρασία 1000 ° C χωρίς πρόσβαση αέρα. Η οπτανθρακοποίηση του άνθρακα πραγματοποιείται σε φούρνους οπτανθρακοποίησης. Το κοκ αποτελείται από σχεδόν καθαρό άνθρακα. Χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας στην παραγωγή χυτοσιδήρου σε υψικαμίνους σε μεταλλουργικές μονάδες.
Πτητικές ουσίες κατά τη συμπύκνωση λιθανθρακόπισσας (περιέχει πολλές διαφορετικές οργανικές ουσίες, από τις οποίες τα περισσότερα από- αρωματικό), αμμωνιακό νερό (περιέχει αμμωνία, άλατα αμμωνίου) και αέριο φούρνου οπτάνθρακα (περιέχει αμμωνία, βενζόλιο, υδρογόνο, μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα (II), αιθυλένιο, άζωτο και άλλες ουσίες).