Προέλευση ορυκτών καυσίμων.
Εκτός από το γεγονός ότι όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από οργανικές ουσίες, η κύρια πηγή οργανικών ενώσεων είναι: το πετρέλαιο, ο άνθρακας, τα φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου.
Το πετρέλαιο, ο άνθρακας και το φυσικό αέριο είναι πηγές υδρογονανθράκων.
Αυτοί οι φυσικοί πόροι χρησιμοποιούνται:
· Ως καύσιμο (πηγή ενέργειας και θερμότητας) - αυτή είναι η συμβατική καύση.
Με τη μορφή πρώτων υλών για περαιτέρω επεξεργασία - αυτή είναι οργανική σύνθεση.
Θεωρίες για την προέλευση των οργανικών ουσιών:
1- Θεωρία οργανικής προέλευσης.
Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, σχηματίστηκαν αποθέσεις από υπολείμματα εξαφανισμένων φυτικών και ζωικών οργανισμών, που μετατράπηκαν σε μείγμα υδρογονανθράκων στο πάχος του φλοιού της γης υπό τη δράση βακτηρίων, υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας.
2- Θεωρία ορυκτής (ηφαιστειακής) προέλευσης πετρελαίου.
Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το πετρέλαιο, ο άνθρακας και το φυσικό αέριο σχηματίστηκαν στο αρχικό στάδιο του σχηματισμού του πλανήτη Γη. Σε αυτή την περίπτωση, τα μέταλλα συνδυάζονται με άνθρακα, σχηματίζοντας καρβίδια. Ως αποτέλεσμα της αντίδρασης των καρβιδίων με τους υδρατμούς, σχηματίστηκαν αέριοι υδρογονάνθρακες στα βάθη του πλανήτη, ιδίως μεθάνιο και ακετυλένιο. Και υπό την επίδραση της θέρμανσης, της ακτινοβολίας και των καταλυτών, σχηματίστηκαν από αυτά άλλες ενώσεις που περιέχονται στο λάδι. Στα ανώτερα στρώματα της λιθόσφαιρας, τα συστατικά του υγρού πετρελαίου εξατμίστηκαν, το υγρό πάχυνε, μετατράπηκε σε άσφαλτο και στη συνέχεια σε άνθρακα.
Αυτή η θεωρία εκφράστηκε αρχικά από τον D.I. Mendeleev και στη συνέχεια τον 20ο αιώνα, ο Γάλλος επιστήμονας P. Sabatier προσομοίωσε την περιγραφόμενη διαδικασία στο εργαστήριο και έλαβε ένα μείγμα υδρογονανθράκων παρόμοιο με το πετρέλαιο.
κύριο συστατικό φυσικό αέριοείναι μεθάνιο. Περιέχει επίσης αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο. Όσο μεγαλύτερο είναι το μοριακό βάρος του υδρογονάνθρακα, τόσο λιγότερο περιέχεται στο φυσικό αέριο.
Εφαρμογή:Όταν καίγεται φυσικό αέριο, απελευθερώνεται πολλή θερμότητα, επομένως χρησιμεύει ως ενεργειακά αποδοτικό και φθηνό καύσιμο στη βιομηχανία. Το φυσικό αέριο είναι επίσης πηγή πρώτων υλών για τη χημική βιομηχανία: παραγωγή ακετυλενίου, αιθυλενίου, υδρογόνου, αιθάλης, διαφόρων πλαστικών, οξικού οξέος, βαφών, φαρμάκων και άλλων προϊόντων.
Συναφή αέρια πετρελαίουβρίσκεται φυσικά πάνω από το λάδι ή διαλύεται σε αυτό υπό πίεση. Προηγουμένως, τα σχετικά αέρια πετρελαίου δεν χρησιμοποιήθηκαν, είχαν καεί. Επί του παρόντος, συλλαμβάνονται και χρησιμοποιούνται ως καύσιμα και πολύτιμες χημικές πρώτες ύλες. Τα συναφή αέρια περιέχουν λιγότερο μεθάνιο από το φυσικό αέριο, αλλά περιέχουν πολύ περισσότερα από τα ομόλογά του. Τα σχετικά αέρια πετρελαίου διαχωρίζονται σε στενότερη σύνθεση.
Για παράδειγμα: φυσική βενζίνη - ένα μείγμα πεντανίου, εξανίου και άλλων υδρογονανθράκων προστίθεται στη βενζίνη για τη βελτίωση της εκκίνησης του κινητήρα. Το κλάσμα προπανίου-βουτανίου με τη μορφή υγροποιημένου αερίου χρησιμοποιείται ως καύσιμο. ξηρό αέριο - παρόμοιο σε σύσταση με το φυσικό αέριο - χρησιμοποιείται για την παραγωγή ακετυλενίου, υδρογόνου και επίσης ως καύσιμο. Μερικές φορές τα σχετικά αέρια πετρελαίου υποβάλλονται σε πιο διεξοδικό διαχωρισμό και εξάγονται από αυτά μεμονωμένοι υδρογονάνθρακες, από τους οποίους λαμβάνονται στη συνέχεια ακόρεστοι υδρογονάνθρακες .
Ο άνθρακας παραμένει ένα από τα πιο κοινά καύσιμα και πρώτες ύλες για οργανική σύνθεση. Τι είδη λιθάνθρακαμερικές φορές, από πού προέρχεται ο άνθρακας και ποια προϊόντα χρησιμοποιούνται για την απόκτηση - αυτές είναι οι κύριες ερωτήσεις που θα εξετάσουμε στο μάθημα σήμερα. Ως πηγή χημικών, ο άνθρακας χρησιμοποιήθηκε νωρίτερα από το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο.
Ο άνθρακας δεν είναι μεμονωμένη ουσία. Αποτελείται από: ελεύθερο άνθρακα (έως 10%), οργανικές ουσίες που περιέχουν, εκτός από άνθρακα και υδρογόνο, οξυγόνο, θείο, άζωτο, μεταλλικά στοιχεία, οι οποίες παραμένουν σε μορφή σκωρίας κατά την καύση του άνθρακα.
Ο άνθρακας είναι στερεό ορυκτό καύσιμο οργανικής προέλευσης. Σύμφωνα με τη βιογενετική υπόθεση, σχηματίστηκε από νεκρά φυτά ως αποτέλεσμα της ζωτικής δραστηριότητας των μικροοργανισμών στην περίοδο του ανθρακοφόρου. Παλαιοζωική εποχή(πριν από περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια). Ο άνθρακας είναι φθηνότερος από το πετρέλαιο, κατανέμεται πιο ομοιόμορφα φλοιός της γης, τα φυσικά του αποθέματα ξεπερνούν κατά πολύ αυτά του πετρελαίου και, σύμφωνα με τους επιστήμονες, δεν θα εξαντληθούν για έναν ακόμη αιώνα.
Ο σχηματισμός άνθρακα από φυτικά υπολείμματα (κοκκοποίηση) γίνεται σε διάφορα στάδια: τύρφη - καφές άνθρακας - λιθάνθρακας - ανθρακίτης.
Η διαδικασία της ενανθράκωσης συνίσταται στη σταδιακή αύξηση της σχετικής περιεκτικότητας σε άνθρακα στην οργανική ύλη λόγω της εξάντλησής της σε οξυγόνο και υδρογόνο. Ο σχηματισμός τύρφης και καφέ άνθρακα συμβαίνει ως αποτέλεσμα της βιοχημικής αποσύνθεσης φυτικών υπολειμμάτων χωρίς οξυγόνο. Η μετάβαση του καφέ άνθρακα σε πέτρα συμβαίνει υπό την επίδραση υψηλές θερμοκρασίεςκαι πίεση που σχετίζεται με τη δημιουργία βουνών και τις ηφαιστειακές διεργασίες.
Οι υδρογονάνθρακες έχουν μεγάλη οικονομική σημασία, καθώς χρησιμεύουν ως ο σημαντικότερος τύπος πρώτης ύλης για την απόκτηση σχεδόν όλων των προϊόντων της σύγχρονης βιομηχανίας οργανικής σύνθεσης και χρησιμοποιούνται ευρέως για ενεργειακούς σκοπούς. Φαίνεται να συσσωρεύουν ηλιακή θερμότητα και ενέργεια, που απελευθερώνονται κατά την καύση. Η τύρφη, ο άνθρακας, ο σχιστόλιθος πετρελαίου, το πετρέλαιο, τα φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου περιέχουν άνθρακα, ο συνδυασμός του οποίου με το οξυγόνο κατά την καύση συνοδεύεται από την απελευθέρωση θερμότητας.
| κάρβουνο | τύρφη | λάδι | φυσικό αέριο |
 |  |
||
| στερεός | στερεός | υγρό | αέριο |
| χωρίς μυρωδιά | χωρίς μυρωδιά | Δυνατή μυρωδιά | χωρίς μυρωδιά |
| ομοιόμορφη σύνθεση | ομοιόμορφη σύνθεση | μείγμα ουσιών | μείγμα ουσιών |
| ένας σκουρόχρωμος βράχος με υψηλή περιεκτικότητα σε καύσιμη ύλη που προκύπτει από την ταφή συσσωρεύσεων διαφόρων φυτών στα ιζηματογενή στρώματα | συσσώρευση ημι-αποσύνθετης φυτικής μάζας συσσωρευμένης στον πυθμένα των ελών και των κατάφυτων λιμνών | φυσικό εύφλεκτο ελαιώδες υγρό, αποτελείται από ένα μείγμα υγρών και αέριων υδρογονανθράκων | μείγμα αερίων που σχηματίζεται στα έγκατα της γης κατά την αναερόβια αποσύνθεση οργανικών ουσιών, το αέριο ανήκει στην ομάδα των ιζηματογενών πετρωμάτων |
| Θερμιδική αξία - ο αριθμός των θερμίδων που απελευθερώνονται από την καύση 1 κιλού καυσίμου | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Κάρβουνο.
Ο άνθρακας ήταν πάντα μια πολλά υποσχόμενη πρώτη ύλη για την ενέργεια και πολλά χημικά προϊόντα.
Από τον 19ο αιώνα, ο πρώτος σημαντικός καταναλωτής άνθρακα ήταν οι μεταφορές, στη συνέχεια ο άνθρακας άρχισε να χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μεταλλουργικό κοκ, παραγωγή διαφόρων προϊόντων κατά τη χημική επεξεργασία, δομικά υλικά άνθρακα-γραφίτη, πλαστικά, κερί βουνού, συνθετικά, υγρά και αέρια καύσιμα υψηλής θερμιδικής αξίας, οξέα υψηλής περιεκτικότητας σε άζωτο για την παραγωγή λιπασμάτων.
Ο άνθρακας είναι ένα σύνθετο μείγμα μακρομοριακών ενώσεων, που περιλαμβάνει τα ακόλουθα στοιχεία: C, H, N, O, S. Ο άνθρακας, όπως το πετρέλαιο, περιέχει μεγάλη ποσότητα από διάφορες οργανικές ουσίες, καθώς και ανόργανες ουσίες, όπως π.χ. , νερό, αμμωνία, υδρόθειο και φυσικά ο ίδιος ο άνθρακας - ο άνθρακας.
Η επεξεργασία του σκληρού άνθρακα γίνεται σε τρεις κύριες κατευθύνσεις: οπτανθρακοποίηση, υδρογόνωση και ατελή καύση. Ένας από τους κύριους τρόπους επεξεργασίας του άνθρακα είναι οπτάνθρακα– φρύξη χωρίς πρόσβαση αέρα σε φούρνους οπτανθρακοποίησης σε θερμοκρασία 1000–1200°C. Σε αυτή τη θερμοκρασία, χωρίς πρόσβαση σε οξυγόνο, ο άνθρακας υφίσταται τους πιο σύνθετους χημικούς μετασχηματισμούς, ως αποτέλεσμα των οποίων σχηματίζονται οπτάνθρακες και πτητικά προϊόντα:
1. Αέριο οπτάνθρακα (υδρογόνο, μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα και διοξείδιο του άνθρακα, προσμίξεις αμμωνίας, αζώτου και άλλων αερίων).
2. λιθανθρακόπισσα (πολλές εκατοντάδες διαφορετικές οργανικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του βενζολίου και των ομολόγων του, της φαινόλης και των αρωματικών αλκοολών, της ναφθαλίνης και διαφόρων ετεροκυκλικών ενώσεων).
3. υπερπίσσα, ή αμμωνία, νερό (διαλυμένη αμμωνία, καθώς και φαινόλη, υδρόθειο και άλλες ουσίες).
4. οπτάνθρακας (στερεό υπόλειμμα οπτανθρακοποίησης, πρακτικά καθαρός άνθρακας).
Το ψυχθέν κοκ αποστέλλεται σε μεταλλουργικές εγκαταστάσεις.
Όταν τα πτητικά προϊόντα (αέριο φούρνου οπτάνθρακα) ψύχονται, η λιθανθρακόπισσα και το νερό αμμωνίας συμπυκνώνονται.
Περνώντας μη συμπυκνωμένα προϊόντα (αμμωνία, βενζόλιο, υδρογόνο, μεθάνιο, CO 2, άζωτο, αιθυλένιο κ.λπ.) μέσω ενός διαλύματος θειικού οξέος, απομονώνεται θειικό αμμώνιο, το οποίο χρησιμοποιείται ως ορυκτό λίπασμα. Το βενζόλιο προσλαμβάνεται στον διαλύτη και αποστάζεται από το διάλυμα. Μετά από αυτό, το αέριο οπτάνθρακα χρησιμοποιείται ως καύσιμο ή ως χημική πρώτη ύλη. Η λιθανθρακόπισσα λαμβάνεται σε μικρές ποσότητες (3%). Όμως, δεδομένης της κλίμακας παραγωγής, η λιθανθρακόπισσα θεωρείται ως πρώτη ύλη για τη λήψη ορισμένων οργανικών ουσιών. Εάν τα προϊόντα που βράζουν έως και 350 ° C απομακρύνονται από τη ρητίνη, τότε παραμένει μια στερεή μάζα - πίσσα. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή βερνικιών.
Η υδρογόνωση του άνθρακα πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 400–600°C υπό πίεση υδρογόνου έως και 25 MPa παρουσία καταλύτη. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται ένα μείγμα υγρών υδρογονανθράκων, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο κινητήρα. Λήψη υγρού καυσίμου από άνθρακα. Τα υγρά συνθετικά καύσιμα είναι καύσιμα βενζίνης, ντίζελ και λέβητα υψηλών οκτανίων. Για να ληφθεί υγρό καύσιμο από άνθρακα, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η περιεκτικότητά του σε υδρογόνο με υδρογόνωση. Η υδρογόνωση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πολλαπλή κυκλοφορία, η οποία σας επιτρέπει να μετατρέψετε σε υγρό και αέρια ολόκληρη την οργανική μάζα του άνθρακα. Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η δυνατότητα υδρογόνωσης του καφέ άνθρακα χαμηλής ποιότητας.
Η αεριοποίηση του άνθρακα θα καταστήσει δυνατή τη χρήση χαμηλής ποιότητας καφέ και μαύρου άνθρακα σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς χωρίς να μολύνει το περιβάλλον με ενώσεις θείου. Αυτή είναι η μόνη μέθοδος για τη λήψη συμπυκνωμένου μονοξειδίου του άνθρακα (μονοξείδιο του άνθρακα) CO. Η ατελής καύση του άνθρακα παράγει μονοξείδιο του άνθρακα (II). Σε καταλύτη (νικέλιο, κοβάλτιο) σε κανονική ή υψηλή πίεση του αίματοςαπό υδρογόνο και CO, μπορείτε να πάρετε βενζίνη που περιέχει κορεσμένους και ακόρεστους υδρογονάνθρακες:
nCO + (2n+1)H2 → Cn H 2n+2 + nH2O;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Εάν η ξηρή απόσταξη του άνθρακα πραγματοποιείται στους 500–550°C, τότε λαμβάνεται πίσσα, η οποία, μαζί με την άσφαλτο, χρησιμοποιείται στην οικοδομική βιομηχανία ως συνδετικό υλικό για την κατασκευή στεγών, στεγανωτικών επιστρώσεων (υλικό στέγης, τσόχα στέγης, και τα λοιπά.).
Στη φύση, ο άνθρακας βρίσκεται στις ακόλουθες περιοχές: την περιοχή της Μόσχας, τη λεκάνη του Νότιου Γιακούτσκ, το Kuzbass, το Donbass, τη λεκάνη Pechora, τη λεκάνη Tunguska, τη λεκάνη Lena.
Φυσικό αέριο.
Το φυσικό αέριο είναι ένα μείγμα αερίων, το κύριο συστατικό του οποίου είναι μεθάνιο CH 4 (από 75 έως 98% ανάλογα με το πεδίο), το υπόλοιπο είναι αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών - άζωτο, μονοξείδιο του άνθρακα (IV ), υδρόθειο και ατμοί νερού, και, σχεδόν πάντα, υδρόθειοκαι οργανικές ενώσεις λαδιού - μερκαπτανών. Είναι αυτοί που δίνουν στο αέριο μια συγκεκριμένη δυσάρεστη οσμή και όταν καίγονται, οδηγούν στο σχηματισμό τοξικού διοξειδίου του θείου SO 2.
Γενικά, όσο μεγαλύτερο είναι το μοριακό βάρος του υδρογονάνθρακα, τόσο λιγότερο περιέχεται στο φυσικό αέριο. Η σύνθεση του φυσικού αερίου από διαφορετικά πεδία δεν είναι η ίδια. Η μέση σύνθεσή του ως ποσοστό κατ' όγκο έχει ως εξής:
| CH 4 | C 2 H 6 | C 3 H 8 | C 4 H 10 | N 2 και άλλα αέρια |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Το μεθάνιο σχηματίζεται κατά την αναερόβια (χωρίς πρόσβαση αέρα) ζύμωση φυτικών και ζωικών υπολειμμάτων, επομένως σχηματίζεται σε ιζήματα του πυθμένα και ονομάζεται αέριο «βάλτου».
Κοιτάσματα μεθανίου σε ένυδρη κρυσταλλική μορφή, τα λεγόμενα ένυδρο μεθάνιο,βρίσκεται κάτω από ένα στρώμα μόνιμου παγετού και σε μεγάλα βάθη των ωκεανών. Στο χαμηλές θερμοκρασίες(−800ºC) και υψηλές πιέσειςμόρια μεθανίου βρίσκονται στα κενά του κρυσταλλικού πλέγματος του πάγου νερού. Στα κενά πάγου ενός κυβικού μέτρου ένυδρου μεθανίου «ναφθαλίζονται» 164 κυβικά μέτρα αερίου.
Κομμάτια ένυδρου μεθανίου μοιάζουν με βρώμικο πάγο, αλλά στον αέρα καίγονται με μια κίτρινη-μπλε φλόγα. Υπολογίζεται ότι 10.000 έως 15.000 γιγατόνοι άνθρακα αποθηκεύονται στον πλανήτη με τη μορφή ένυδρου μεθανίου (ένα giga είναι 1 δισεκατομμύριο). Τέτοιοι όγκοι είναι πολλές φορές μεγαλύτεροι από όλα τα επί του παρόντος γνωστά αποθέματα φυσικού αερίου.
Το φυσικό αέριο είναι ένας ανανεώσιμος φυσικός πόρος, καθώς συντίθεται συνεχώς στη φύση. Ονομάζεται και «βιοαέριο». Ως εκ τούτου, πολλοί περιβαλλοντικοί επιστήμονες σήμερα συνδέουν τις προοπτικές για την ευημερούσα ύπαρξη της ανθρωπότητας ακριβώς με τη χρήση του αερίου ως εναλλακτικού καυσίμου.
Ως καύσιμο, το φυσικό αέριο έχει μεγάλα πλεονεκτήματα έναντι των στερεών και υγρών καυσίμων. Η θερμιδική του αξία είναι πολύ μεγαλύτερη, όταν καίγεται, δεν αφήνει στάχτη, τα προϊόντα καύσης είναι πολύ πιο καθαρά σε περιβαλλοντικά. Ως εκ τούτου, περίπου το 90% του συνολικού όγκου του παραγόμενου φυσικού αερίου καίγεται ως καύσιμο σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς και λεβητοστάσια, σε θερμικές διεργασίες σε βιομηχανικές επιχειρήσεις και στην καθημερινή ζωή. Περίπου το 10% του φυσικού αερίου χρησιμοποιείται ως πολύτιμη πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία: για την παραγωγή υδρογόνου, ακετυλίνης, αιθάλης, διαφόρων πλαστικών και φαρμάκων. Το μεθάνιο, το αιθάνιο, το προπάνιο και το βουτάνιο απομονώνονται από το φυσικό αέριο. Τα προϊόντα που μπορούν να ληφθούν από το μεθάνιο είναι μεγάλης βιομηχανικής σημασίας. Το μεθάνιο χρησιμοποιείται για τη σύνθεση πολλών οργανικών ουσιών - αέριο σύνθεσης και περαιτέρω σύνθεση αλκοολών που βασίζονται σε αυτό. διαλύτες ( τετραχλωράνθρακα, μεθυλενοχλωρίδιο, κ.λπ.); φορμαλδευγή; ασετυλίνη και αιθάλη.
Το φυσικό αέριο σχηματίζει ανεξάρτητα κοιτάσματα. Τα κύρια κοιτάσματα φυσικών καύσιμων αερίων βρίσκονται στα Βόρεια και Δυτική Σιβηρία, η λεκάνη Βόλγα-Ουραλίων, στον Βόρειο Καύκασο (Σταυρούπολη), στη Δημοκρατία της Κόμι, στην περιοχή του Αστραχάν, στη Θάλασσα του Μπάρεντς.
Οι πιο σημαντικές πηγές υδρογονανθράκων είναι τα φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου, το πετρέλαιο και ο άνθρακας.
Με αποθεματικά φυσικό αέριοη πρώτη θέση στον κόσμο ανήκει στη χώρα μας. Το φυσικό αέριο περιέχει υδρογονάνθρακες χαμηλού μοριακού βάρους. Έχει την ακόλουθη κατά προσέγγιση σύνθεση (κατ' όγκο): 80-98% μεθάνιο, 2-3% των πλησιέστερων ομολόγων του - αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και μικρή ποσότητα ακαθαρσιών - υδρόθειο H 2 S, άζωτο N 2 , ευγενή αέρια , μονοξείδιο του άνθρακα (IV ) CO 2 και υδρατμοί H 2 O . Η σύνθεση του αερίου είναι συγκεκριμένη για κάθε πεδίο. Υπάρχει το εξής μοτίβο: όσο μεγαλύτερο είναι το σχετικό μοριακό βάρος του υδρογονάνθρακα, τόσο λιγότερο περιέχεται στο φυσικό αέριο.
Το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ευρέως ως φθηνό καύσιμο με υψηλή θερμογόνο δύναμη (η καύση 1 m 3 απελευθερώνει έως και 54.400 kJ). Είναι ένας από τους καλύτερους τύπους καυσίμων για οικιακές και βιομηχανικές ανάγκες. Επιπλέον, το φυσικό αέριο είναι πολύτιμη πρώτη ύλη για τη χημική βιομηχανία: παραγωγή ακετυλενίου, αιθυλενίου, υδρογόνου, αιθάλης, διαφόρων πλαστικών, οξικού οξέος, βαφών, φαρμάκων και άλλων προϊόντων.
Συναφή αέρια πετρελαίουβρίσκονται σε κοιτάσματα μαζί με το πετρέλαιο: διαλύονται σε αυτό και βρίσκονται πάνω από το λάδι, σχηματίζοντας ένα «καπάκι» αερίου. Κατά την εξαγωγή λαδιού στην επιφάνεια, τα αέρια διαχωρίζονται από αυτό λόγω μιας απότομης πτώσης της πίεσης. Προηγουμένως, τα σχετικά αέρια δεν χρησιμοποιούνταν και αναφλέγονταν κατά την παραγωγή πετρελαίου. Επί του παρόντος, συλλαμβάνονται και χρησιμοποιούνται ως καύσιμα και πολύτιμες χημικές πρώτες ύλες. Τα συναφή αέρια περιέχουν λιγότερο μεθάνιο από το φυσικό αέριο, αλλά περισσότερο αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο και υψηλότερους υδρογονάνθρακες. Επιπλέον, περιέχουν βασικά τις ίδιες ακαθαρσίες όπως στο φυσικό αέριο: H 2 S, N 2, ευγενή αέρια, ατμούς H 2 O, CO 2 . Μεμονωμένοι υδρογονάνθρακες (αιθάνιο, προπάνιο, βουτάνιο κ.λπ.) εξάγονται από συναφή αέρια, η επεξεργασία τους καθιστά δυνατή τη λήψη ακόρεστων υδρογονανθράκων με αφυδρογόνωση - προπυλένιο, βουτυλένιο, βουταδιένιο, από τα οποία στη συνέχεια συντίθενται καουτσούκ και πλαστικά. Ένα μείγμα προπανίου και βουτανίου (υγροποιημένο αέριο) χρησιμοποιείται ως καύσιμο οικιακής χρήσης. Η φυσική βενζίνη (μίγμα πεντανίου και εξανίου) χρησιμοποιείται ως πρόσθετο στη βενζίνη για καλύτερη ανάφλεξη του καυσίμου κατά την εκκίνηση του κινητήρα. Η οξείδωση των υδρογονανθράκων παράγει οργανικά οξέα, αλκοόλες και άλλα προϊόντα.
Λάδι- ελαιώδες εύφλεκτο υγρό σκούρου καφέ ή σχεδόν μαύρου χρώματος με χαρακτηριστική οσμή. Είναι ελαφρύτερο από το νερό (= 0,73–0,97 g / cm 3), πρακτικά αδιάλυτο στο νερό. Από τη σύνθεση, το λάδι είναι ένα σύνθετο μείγμα υδρογονανθράκων διαφόρων μοριακό βάρος, άρα δεν έχει συγκεκριμένο σημείο βρασμού.
Το πετρέλαιο αποτελείται κυρίως από υγρούς υδρογονάνθρακες (σε αυτούς διαλύονται στερεοί και αέριοι υδρογονάνθρακες). Συνήθως πρόκειται για αλκάνια (κυρίως κανονικής δομής), κυκλοαλκάνια και αρένες, η αναλογία των οποίων σε έλαια από διάφορα πεδία ποικίλλει πολύ. Το Ural oil περιέχει περισσότερες αρένες. Εκτός από τους υδρογονάνθρακες, το λάδι περιέχει οξυγόνο, θείο και αζωτούχες οργανικές ενώσεις.
Το αργό πετρέλαιο δεν χρησιμοποιείται συνήθως. Για την απόκτηση τεχνικά πολύτιμων προϊόντων από πετρέλαιο, υποβάλλεται σε επεξεργασία.
Πρωτογενής επεξεργασίατο λάδι συνίσταται στην απόσταξη του. Η απόσταξη πραγματοποιείται στα διυλιστήρια μετά τον διαχωρισμό των σχετικών αερίων. Κατά την απόσταξη του λαδιού, λαμβάνονται ελαφρά προϊόντα λαδιού:
βενζίνη ( t kip \u003d 40–200 ° С) περιέχει υδρογονάνθρακες С 5 -С 11,
νάφθα ( t kip \u003d 150–250 ° C) περιέχει υδρογονάνθρακες С 8 -С 14,
κηροζίνη ( t kip \u003d 180–300 ° C) περιέχει υδρογονάνθρακες С 12 -С 18,
πετρέλαιο εσωτερικής καύσης ( t kip > 275 °C),
και στο υπόλοιπο - ένα παχύρρευστο μαύρο υγρό - μαζούτ.
Το λάδι υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία. Αποστάζεται υπό μειωμένη πίεση (για να αποφευχθεί η αποσύνθεση) και απομονώνονται λιπαντικά έλαια: άξονας, κινητήρας, κύλινδρος κ.λπ. Η βαζελίνη και η παραφίνη απομονώνονται από το μαζούτ ορισμένων ποιοτήτων λαδιού. Το υπόλειμμα του μαζούτ μετά την απόσταξη - πίσσα - μετά από μερική οξείδωση χρησιμοποιείται για την παραγωγή ασφάλτου. Το κύριο μειονέκτημα της διύλισης πετρελαίου είναι η χαμηλή απόδοση βενζίνης (όχι περισσότερο από 20%).
Τα προϊόντα απόσταξης λαδιού έχουν διάφορες χρήσεις.
Βενζίνηχρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες ως καύσιμο αεροσκαφών και αυτοκινήτων. Συνήθως αποτελείται από υδρογονάνθρακες που περιέχουν κατά μέσο όρο 5 έως 9 άτομα C σε μόρια. ΝέφτιΧρησιμοποιείται ως καύσιμο για τρακτέρ, καθώς και ως διαλύτης στη βιομηχανία χρωμάτων και βερνικιών. Μεγάλες ποσότητεςμεταποιείται σε βενζίνη. ΠετρέλαιοΧρησιμοποιείται ως καύσιμο για τρακτέρ, τζετ αεροπλάνα και πυραύλους, καθώς και για οικιακές ανάγκες. ηλιακό λάδι - πετρέλαιο εσωτερικής καύσης- χρησιμοποιείται ως καύσιμο κινητήρα και λιπαντικά- για μηχανισμούς λίπανσης. Αλοιφή εξ αποστάξεως πετρελαίουχρησιμοποιείται στην ιατρική. Αποτελείται από ένα μείγμα υγρών και στερεών υδρογονανθράκων. Παραφίνηχρησιμοποιείται για τη λήψη υψηλότερων καρβοξυλικών οξέων, για τον εμποτισμό του ξύλου στην παραγωγή σπίρτων και μολυβιών, για την κατασκευή κεριών, βερνικιών παπουτσιών κ.λπ. Αποτελείται από ένα μείγμα στερεών υδρογονανθράκων. καύσιμοεκτός από την επεξεργασία σε λιπαντικά και βενζίνη, χρησιμοποιείται ως υγρό καύσιμο λέβητα.
Στο δευτερογενείς μεθόδους επεξεργασίαςΤο λάδι είναι μια αλλαγή στη δομή των υδρογονανθράκων που αποτελούν τη σύνθεσή του. Μεταξύ αυτών των μεθόδων μεγάλης σημασίαςέχει πυρόλυση υδρογονανθράκων πετρελαίου, που πραγματοποιείται με σκοπό την αύξηση της απόδοσης της βενζίνης (έως 65-70%).
Ράγισμα- η διαδικασία διάσπασης των υδρογονανθράκων που περιέχονται στο πετρέλαιο, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζονται υδρογονάνθρακες με μικρότερο αριθμό ατόμων C στο μόριο. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι πυρόλυσης: η θερμική και η καταλυτική.
Θερμική πυρόλυσηπραγματοποιείται με θέρμανση της πρώτης ύλης (μαζούτ κ.λπ.) σε θερμοκρασία 470–550 °C και πίεση 2–6 MPa. Ταυτόχρονα, τα μόρια υδρογονανθράκων με ένας μεγάλος αριθμόςΤα άτομα C χωρίζονται σε μόρια με μικρότερο αριθμό ατόμων τόσο κορεσμένων όσο και ακόρεστων υδρογονανθράκων. Για παράδειγμα:
(ριζικός μηχανισμός),
Με αυτόν τον τρόπο λαμβάνεται κυρίως βενζίνη αυτοκινήτου. Η παραγωγή του από πετρέλαιο φτάνει το 70%. Η θερμική πυρόλυση ανακαλύφθηκε από τον Ρώσο μηχανικό V.G. Shukhov το 1891.
καταλυτική πυρόλυσηπραγματοποιείται παρουσία καταλυτών (συνήθως αργιλοπυριτικών) στους 450–500 °C και ατμοσφαιρική πίεση. Με αυτόν τον τρόπο, λαμβάνεται βενζίνη αεροσκαφών με απόδοση έως και 80%. Αυτός ο τύπος πυρόλυσης υπόκειται κυρίως σε κλάσματα πετρελαίου κηροζίνης και πετρελαίου ντίζελ. Στην καταλυτική πυρόλυση, μαζί με τις αντιδράσεις διάσπασης, συμβαίνουν και αντιδράσεις ισομερισμού. Ως αποτέλεσμα του τελευταίου, σχηματίζονται κορεσμένοι υδρογονάνθρακες με διακλαδισμένο σκελετό άνθρακα μορίων, ο οποίος βελτιώνει την ποιότητα της βενζίνης:
Η καταλυτική πυρόλυση βενζίνης είναι υψηλότερης ποιότητας. Η διαδικασία απόκτησής του προχωρά πολύ πιο γρήγορα, με λιγότερη κατανάλωση θερμικής ενέργειας. Επιπλέον, κατά την καταλυτική πυρόλυση σχηματίζονται σχετικά πολλοί υδρογονάνθρακες διακλαδισμένης αλυσίδας (ισοενώσεις), οι οποίοι έχουν μεγάλη αξία για την οργανική σύνθεση.
Στο t= 700 °C και άνω, λαμβάνει χώρα πυρόλυση.
Πυρόλυση- αποσύνθεση οργανικών ουσιών χωρίς πρόσβαση αέρα στο υψηλή θερμοκρασία. Κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης λαδιού, τα κύρια προϊόντα αντίδρασης είναι ακόρεστοι αέριοι υδρογονάνθρακες (αιθυλένιο, ακετυλένιο) και αρωματικοί υδρογονάνθρακες - βενζόλιο, τολουόλιο, κ.λπ. Δεδομένου ότι η πυρόλυση λαδιού είναι ένας από τους σημαντικότερους τρόπους λήψης αρωματικών υδρογονανθράκων, αυτή η διαδικασία ονομάζεται συχνά αρωματισμός ελαίου.
Αρωματοποίηση– μετατροπή αλκανίων και κυκλοαλκανίων σε αρένες. Όταν βαριά κλάσματα προϊόντων πετρελαίου θερμαίνονται παρουσία καταλύτη (Pt ή Mo), υδρογονάνθρακες που περιέχουν 6-8 άτομα C ανά μόριο μετατρέπονται σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν κατά την αναμόρφωση (αναβάθμιση βενζίνης).
Μεταρρύθμιση- αυτός είναι ο αρωματισμός των βενζινών, που πραγματοποιείται ως αποτέλεσμα της θέρμανσης τους παρουσία καταλύτη, για παράδειγμα, Pt. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, τα αλκάνια και τα κυκλοαλκάνια μετατρέπονται σε αρωματικούς υδρογονάνθρακες, με αποτέλεσμα να αυξάνεται σημαντικά και ο αριθμός οκτανίων της βενζίνης. Η αρωματοποίηση χρησιμοποιείται για τη λήψη μεμονωμένων αρωματικών υδρογονανθράκων (βενζόλιο, τολουόλιο) από κλάσματα πετρελαίου βενζίνης.
ΣΕ τα τελευταία χρόνιαΟι υδρογονάνθρακες πετρελαίου χρησιμοποιούνται ευρέως ως πηγή χημικών πρώτων υλών. Από αυτά λαμβάνονται με διάφορους τρόπους ουσίες απαραίτητες για την παραγωγή πλαστικών, συνθετικών υφαντικών ινών, συνθετικού καουτσούκ, αλκοόλες, οξέα, συνθετικά απορρυπαντικά, εκρηκτικά, φυτοφάρμακα, συνθετικά λίπη κ.λπ.
Κάρβουνοόπως το φυσικό αέριο και το πετρέλαιο, είναι πηγή ενέργειας και πολύτιμη χημική πρώτη ύλη.
Η κύρια μέθοδος επεξεργασίας άνθρακα είναι οπτάνθρακα(ξηρή απόσταξη). Κατά την οπτανθρακοποίηση (θέρμανση έως 1000 °С - 1200 °С χωρίς πρόσβαση αέρα), λαμβάνονται διάφορα προϊόντα: οπτάνθρακας, λιθανθρακόπισσα, νερό πίσσας και αέριο φούρνου οπτάνθρακα (σχήμα).
Σχέδιο
Ο οπτάνθρακας χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας στην παραγωγή σιδήρου σε μεταλλουργικές εγκαταστάσεις.
Η λιθανθρακόπισσα χρησιμεύει ως πηγή αρωματικών υδρογονανθράκων. Υποβάλλεται σε απόσταξη ανόρθωσης και λαμβάνονται βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλιο, ναφθαλίνη, καθώς και φαινόλες, αζωτούχες ενώσεις κ.λπ.
Αμμωνία, θειικό αμμώνιο, φαινόλη κ.λπ. λαμβάνονται από νερό πίσσας.
Το αέριο φούρνου οπτάνθρακα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση φούρνων οπτάνθρακα (η καύση 1 m 3 απελευθερώνει περίπου 18.000 kJ), αλλά υπόκειται κυρίως σε χημική επεξεργασία. Έτσι, εξάγεται υδρογόνο από αυτό για τη σύνθεση αμμωνίας, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων, καθώς και μεθανίου, βενζολίου, τολουολίου, θειικού αμμωνίου και αιθυλενίου.
Οι διαφωνίες για το σχήμα της Γης δεν μειώνουν τη σημασία του περιεχομένου της. Τα υπόγεια ύδατα ήταν πάντα ο πιο σημαντικός πόρος. Παρέχουν μια πρωταρχική ανάγκη ανθρώπινο σώμα. Ωστόσο, χωρίς τα ορυκτά καύσιμα, που είναι ο κύριος προμηθευτής ενέργειας για τον ανθρώπινο πολιτισμό, η ανθρώπινη ζωή φαίνεται εντελώς διαφορετική.
Καύσιμο - πηγή ενέργειας
Ανάμεσα σε όλα τα απολιθώματα που κρύβονται στα έγκατα της Γης, τα καύσιμα ανήκουν στον καύσιμο (ή ιζηματογενή) τύπο.
Η βάση είναι ο υδρογονάνθρακας, επομένως ένα από τα αποτελέσματα της αντίδρασης καύσης είναι η απελευθέρωση ενέργειας, η οποία μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της άνεσης της ανθρώπινης ζωής. Την τελευταία δεκαετία, περίπου το 90% της συνολικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στη Γη έχει παραχθεί με χρήση ορυκτών καυσίμων. Το γεγονός αυτό μας κάνει να σκεφτούμε πολύ, δεδομένου ότι τα πλούτη του εσωτερικού του πλανήτη είναι μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και εξαντλούνται με την πάροδο του χρόνου.
Τύποι καυσίμων
Κύριοι τύποι καυσίμων |
|||
στερεός | υγρό | αεριώδης | διασκορπισμένοι |
Όλα τα ορυκτά καύσιμα προμηθεύονται από πετρέλαιο, άνθρακα και φυσικό αέριο.
Κοντά χρησιμοποιείται ως καύσιμο
Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή ενεργειακών φορέων είναι το πετρέλαιο, ο άνθρακας, ο πετρελαϊκός σχιστόλιθος, το φυσικό αέριο, οι υδρίτες αερίου και η τύρφη.
Λάδι- υγρό που σχετίζεται με εύφλεκτα (ιζηματογενή) απολιθώματα. Αποτελείται από υδρογονάνθρακες και άλλα χημικά στοιχεία. Το χρώμα του υγρού, ανάλογα με τη σύνθεση, ποικίλλει ανάμεσα σε ανοιχτό καφέ, σκούρο καφέ και μαύρο. Σπάνια υπάρχουν συνθέσεις κιτρινοπράσινου και άχρωμου χρώματος. Η παρουσία αζώτου, θείου και στοιχείων που περιέχουν οξυγόνο στο λάδι καθορίζουν το χρώμα και τη μυρωδιά του.
Κάρβουνοείναι όνομα λατινικής προέλευσης. Carbō είναι η διεθνής ονομασία του άνθρακα. Η σύνθεση περιέχει ασφαλτούχες μάζες και φυτικά υπολείμματα. Αυτή είναι μια οργανική ένωση που έχει γίνει αντικείμενο βραδείας αποσύνθεσης υπό τη δράση του εξωτερικοί παράγοντες(γεωλογικό και βιολογικό).
Σχιστόλιθος πετρελαίου, όπως ο άνθρακας, είναι εκπρόσωπος μιας ομάδας στερεών ορυκτών καυσίμων, ή καυστοβιόλιθων (που κυριολεκτικά μεταφράζεται από τα ελληνικά ως «καύσιμος λίθος ζωής»). Κατά την ξηρή απόσταξη (υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών), σχηματίζει ρητίνες που βρίσκονται κοντά τους χημική σύνθεσηστο λάδι. Στη σύνθεση του σχιστόλιθου κυριαρχούν ορυκτές ουσίες (ασβεστίδιο, δολομίτης, χαλαζίας, πυρίτης κ.λπ.), αλλά υπάρχουν και οργανικές ουσίες (κερογόνο), που βρίσκονται μόνο στα πετρώματα. Υψηλή ποιότηταφτάνουν το 50% της συνολικής σύνθεσης.
Φυσικό αέριο- μια αέρια ουσία που σχηματίζεται κατά την αποσύνθεση οργανικών ουσιών. Στα έγκατα της Γης, υπάρχουν τρεις τύποι συσσώρευσης μιγμάτων αερίων: χωριστές συσσωρεύσεις, καπάκια αερίου των κοιτασμάτων πετρελαίου και ως μέρος πετρελαίου ή νερού. Κάτω από βέλτιστες κλιματικές συνθήκες, η ουσία βρίσκεται μόνο σε αέρια κατάσταση. Είναι δυνατό να βρεθούν στα έγκατα της γης με τη μορφή κρυστάλλων (ένυδρα φυσικά αέρια).
Αέρια ένυδρα- κρυσταλλικοί σχηματισμοί που σχηματίζονται από νερό και αέριο υπό ορισμένες συνθήκες. Ανήκουν σε μια ομάδα ενώσεων μεταβλητής σύστασης.
Τύρφη- χαλαρό πέτρωμα που χρησιμοποιείται ως καύσιμο, θερμομονωτικό υλικό, λίπασμα. Είναι ορυκτό που περιέχει αέρια και χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε πολλές περιοχές.
Προέλευση
Όλα όσα εξάγει ο σύγχρονος άνθρωπος στα έγκατα της γης αναφέρονται σε μη ανανεώσιμους φυσικούς πόρους. Χρειάστηκαν εκατομμύρια χρόνια και ειδικές γεωλογικές συνθήκες για την εμφάνισή τους. Ενας μεγάλος αριθμός απόορυκτά καύσιμα που σχηματίστηκαν στο Μεσοζωικό.
Λάδι- σύμφωνα με τη βιογενή θεωρία της προέλευσής του, ο σχηματισμός διήρκεσε εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια από την οργανική ύλη των ιζηματογενών πετρωμάτων.
Κάρβουνο- σχηματίζεται υπό την προϋπόθεση ότι το φυτικό υλικό σε αποσύνθεση αναπληρώνεται ταχύτερα από ό, τι συμβαίνει η αποσύνθεσή του. Οι βάλτοι είναι κατάλληλο μέρος για μια τέτοια διαδικασία. Το στάσιμο νερό προστατεύει το στρώμα της φυτικής μάζας από την πλήρη καταστροφή από βακτήρια λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο σε αυτό. Ο άνθρακας διακρίνεται σε χούμο (προέρχεται από υπολείμματα ξύλου, φύλλων, μίσχων) και σαπροπελιτικό (που σχηματίζεται κυρίως από φύκια).
Η πρώτη ύλη για το σχηματισμό άνθρακα μπορεί να ονομαστεί τύρφη. Υπό την προϋπόθεση της βύθισής του κάτω από τα στρώματα του ιζήματος, υπάρχει απώλεια νερού και αερίων υπό την επίδραση της συμπίεσης και του σχηματισμού άνθρακα.
σχιστόλιθος πετρελαίου- το οργανικό συστατικό σχηματίζεται με τη βοήθεια βιοχημικών μετασχηματισμών των απλούστερων φυκών. Χωρίζεται σε δύο τύπους: θαλλοαλγινίτη (περιέχει φύκια με διατηρημένη κυτταρική δομή) και κολλοαλγινίτη (φύκια με απώλεια κυτταρικής δομής).
Φυσικό αέριο- σύμφωνα με την ίδια θεωρία της βιογενούς προέλευσης των απολιθωμάτων, το φυσικό αέριο σχηματίζεται σε υψηλότερες μετρήσεις πίεσης και θερμοκρασίας από το πετρέλαιο, κάτι που αποδεικνύεται από βαθύτερα κοιτάσματα. Από το ίδιο σχηματίζονται φυσικό υλικό(υπολείμματα ζωντανών οργανισμών).
Αέρια ένυδρα- πρόκειται για σχηματισμούς για την εμφάνιση των οποίων απαιτούνται ειδικές θερμοβαρικές συνθήκες. Ως εκ τούτου, σχηματίζονται κυρίως σε ιζήματα βυθού και παγωμένα πετρώματα. Μπορούν επίσης να σχηματιστούν στα τοιχώματα των σωλήνων κατά την παραγωγή αερίου, σε σχέση με την οποία το απολίθωμα θερμαίνεται σε θερμοκρασία μεγαλύτερη από το σχηματισμό ένυδρου.
Τύρφη- σχηματίζεται σε συνθήκες ελών από μη πλήρως αποσυντεθειμένα οργανικά υπολείμματα φυτών. Αποτίθεται στην επιφάνεια του εδάφους.
Εξόρυξη
Ο σκληρός άνθρακας και το φυσικό αέριο διαφέρουν όχι μόνο στον τρόπο με τον οποίο ανεβαίνουν στην επιφάνεια. Πιο βαθιά από τα υπόλοιπα είναι πεδία αερίου - από ένα έως πολλά χιλιόμετρα βάθος. Υπάρχει μια ουσία στους πόρους των συλλεκτών (δεξαμενή που περιέχει φυσικό αέριο). Η δύναμη που προκαλεί την ανύψωση της ουσίας είναι η διαφορά πίεσης στα υπόγεια στρώματα και στο σύστημα συλλογής. Η παραγωγή γίνεται με τη βοήθεια πηγαδιών, τα οποία προσπαθούν να κατανεμηθούν ομοιόμορφα σε όλο το χωράφι. Έτσι, η εξόρυξη καυσίμου αποφεύγει τις ροές αερίου μεταξύ των περιοχών και την άκαιρη πλημμύρα κοιτασμάτων.
Οι τεχνολογίες παραγωγής πετρελαίου και φυσικού αερίου έχουν κάποιες ομοιότητες. Οι τύποι παραγωγής λαδιού διακρίνονται από τις μεθόδους ανύψωσης της ουσίας στην επιφάνεια:
- σιντριβάνι (μια τεχνολογία παρόμοια με το αέριο, που βασίζεται στη διαφορά πίεσης υπόγεια και στο σύστημα παροχής υγρού).
- ανελκυστήρας αερίου?
- χρήση ηλεκτρικής φυγοκεντρικής αντλίας.
- με την εγκατάσταση ηλεκτρικής βιδωτής αντλίας.
- αντλίες ράβδων (μερικές φορές συνδέονται με μονάδα άντλησης γείωσης).
Η μέθοδος εκχύλισης εξαρτάται από το βάθος της ουσίας. Υπάρχουν πολλές επιλογές για την ανύψωση λαδιού στην επιφάνεια.
Η μέθοδος ανάπτυξης κοιτάσματος άνθρακα εξαρτάται επίσης από τα χαρακτηριστικά της εμφάνισης άνθρακα στο έδαφος. Με ανοιχτό τρόπο, η ανάπτυξη πραγματοποιείται όταν ένα απολίθωμα βρίσκεται σε επίπεδο εκατό μέτρων από την επιφάνεια. Συχνά πραγματοποιείται μεικτός τύπος εκχύλισης: στην αρχή ανοιχτό δρόμο, στη συνέχεια - υπόγεια (με τη βοήθεια προσώπων). Τα κοιτάσματα άνθρακα είναι πλούσια σε άλλους πόρους καταναλωτικής σημασίας: αυτά είναι πολύτιμα μέταλλα, μεθάνιο, σπάνια μέταλλα, υπόγεια ύδατα.
Τα κοιτάσματα σχιστόλιθου αναπτύσσονται είτε με τη μέθοδο του ορυχείου (που θεωρείται χαμηλής απόδοσης) είτε με επιτόπια εξόρυξη με θέρμανση του βράχου υπόγεια. Λόγω της πολυπλοκότητας της τεχνολογίας, η εξόρυξη πραγματοποιείται σε πολύ περιορισμένες ποσότητες.
Η εξόρυξη τύρφης πραγματοποιείται με αποστράγγιση των ελών. Λόγω της εμφάνισης του οξυγόνου, ενεργοποιούνται αερόβιοι μικροοργανισμοί, αποσυνθέτοντας την οργανική του ύλη, γεγονός που οδηγεί στην απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα με τρομερό ρυθμό. Η τύρφη είναι ο φθηνότερος τύπος καυσίμου, η εξαγωγή της πραγματοποιείται συνεχώς σύμφωνα με ορισμένους κανόνες.
Ανακτήσιμα αποθέματα
Μία από τις εκτιμήσεις για την ευημερία της κοινωνίας γίνεται από την κατανάλωση καυσίμου κατά κεφαλήν: όσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση, τόσο πιο άνετα ζουν οι άνθρωποι. Το γεγονός αυτό (και όχι μόνο) αναγκάζει την ανθρωπότητα να αυξήσει τον όγκο παραγωγής καυσίμων, επηρεάζοντας την τιμολόγηση. Το κόστος του πετρελαίου σήμερα καθορίζεται από έναν τέτοιο οικονομικό όρο όπως "netback". Αυτός ο όρος υποδηλώνει μια τιμή για την οποία περιλαμβάνει το σταθμισμένο μέσο κόστος των προϊόντων πετρελαίου (που παράγονται από την αγορασμένη ουσία) και την παράδοση των πρώτων υλών στην επιχείρηση.
Τα χρηματιστήρια πωλούν πετρέλαιο σε τιμές CIF, που στην κυριολεκτική μετάφραση ακούγονται ως «κόστος, ασφάλιση και ναύλο». Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το κόστος του πετρελαίου σήμερα, σύμφωνα με τις τιμές των συναλλαγών, περιλαμβάνει την τιμή των πρώτων υλών, τα έξοδα μεταφοράς για την παράδοσή του.
Ποσοστά κατανάλωσης
Λαμβάνοντας υπόψη τους αυξανόμενους ρυθμούς κατανάλωσης φυσικοί πόροιΕίναι δύσκολο να δοθεί μια σαφής αξιολόγηση της προσφοράς καυσίμου για μεγάλο χρονικό διάστημα. Με τη σημερινή δυναμική, η παραγωγή πετρελαίου το 2018 θα ανέλθει σε 3 δισεκατομμύρια τόνους, γεγονός που θα οδηγήσει σε εξάντληση των παγκόσμιων αποθεμάτων κατά 80% έως το 2030. Η παροχή μαύρου χρυσού προβλέπεται εντός 55 - 50 ετών. Το φυσικό αέριο θα μπορούσε να εξαντληθεί σε 60 χρόνια με τους τρέχοντες ρυθμούς κατανάλωσης.
Υπάρχουν πολύ περισσότερα αποθέματα άνθρακα στη Γη από ό,τι πετρέλαιο και φυσικό αέριο. Ωστόσο, την τελευταία δεκαετία, η παραγωγή του έχει αυξηθεί και εάν ο ρυθμός δεν επιβραδυνθεί, τότε από τα προγραμματισμένα 420 χρόνια (υφιστάμενες προβλέψεις), τα αποθέματα θα εξαντληθούν στα 200.
Περιβαλλοντική επίπτωση
Η ενεργός χρήση ορυκτών καυσίμων οδηγεί σε αύξηση της εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στην ατμόσφαιρα, η επιβλαβής επίδραση στο κλίμα του πλανήτη επιβεβαιώνεται από διεθνείς περιβαλλοντικές οργανώσεις. Εάν δεν μειωθούν οι εκπομπές CO2, είναι αναπόφευκτη μια οικολογική καταστροφή, την αρχή της οποίας μπορούν να παρατηρήσουν οι σύγχρονοι. Σύμφωνα με προκαταρκτικές εκτιμήσεις, από το 60% έως το 80% όλων των ορυκτών καυσίμων πρέπει να παραμείνουν ανέπαφα για να σταθεροποιηθεί η κατάσταση στη Γη. Ωστόσο, αυτή δεν είναι η μόνη παρενέργεια της χρήσης ορυκτών καυσίμων. Η ίδια η παραγωγή, η μεταφορά, η επεξεργασία στα διυλιστήρια συμβάλλουν στη ρύπανση περιβάλλονπολύ πιο τοξικές ουσίες. Ένα παράδειγμα είναι ένα ατύχημα σε κόλπος του Μεξικού, που οδήγησε στην αναστολή του Gulf Stream.
Περιορισμοί και εναλλακτικές λύσεις
Εξόρυξη ορυκτών καυσίμων - προσοδοφόρος επιχείρησηγια εταιρείες των οποίων ο κύριος περιορισμός είναι η εξάντληση των φυσικών πόρων. Συνήθως ξεχνάμε να αναφέρουμε ότι τα κενά που σχηματίζονται από την ανθρώπινη δραστηριότητα στα έγκατα της γης συμβάλλουν στην εξαφάνιση γλυκό νερόστην επιφάνεια και τη φροντίδα του σε βαθύτερα στρώματα. εξαφάνιση πόσιμο νερόστη Γη δεν μπορεί να δικαιολογηθεί από κανένα από τα πλεονεκτήματα της εξόρυξης ορυκτών καυσίμων. Και θα συμβεί εάν η ανθρωπότητα δεν εκλογικεύσει την παραμονή της στον πλανήτη.
Πριν από πέντε χρόνια εμφανίστηκαν στην Κίνα μοτοσυκλέτες και αυτοκίνητα με νέα γενιά κινητήρων (χωρίς καύσιμα). Αλλά κυκλοφόρησαν σε αυστηρά περιορισμένες ποσότητες (για έναν συγκεκριμένο κύκλο ανθρώπων) και η τεχνολογία έγινε ταξινομημένη. Αυτό μιλάει μόνο για τη μυωπία της ανθρώπινης απληστίας, γιατί αν μπορείς να "βγάλεις λεφτά" από το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, κανείς δεν θα εμποδίσει τους μεγιστάνες του πετρελαίου να το κάνουν.
συμπέρασμα
Μαζί με γνωστές εναλλακτικές (ανανεώσιμες) πηγές ενέργειας, υπάρχουν λιγότερο ακριβές, αλλά ταξινομημένες τεχνολογίες. Ωστόσο, η εφαρμογή τους πρέπει αναπόφευκτα να εισέλθει στη ζωή ενός ατόμου, διαφορετικά το μέλλον δεν θα είναι τόσο μακρύ και ασύνεφο όσο το φαντάζονται οι «επιχειρηματίες».
Στόχοι μαθήματος:
Εκπαίδευση:
- Να αναπτύξει τη γνωστική δραστηριότητα των μαθητών.
- Να εξοικειωθούν οι μαθητές με φυσικές πηγές υδρογονανθράκων: πετρέλαιο, φυσικό αέριο, άνθρακας, με τη σύνθεση και τις μεθόδους επεξεργασίας τους.
- Να μελετήσει τα κύρια κοιτάσματα αυτών των πόρων σε παγκόσμια κλίμακα και στη Ρωσία.
- Δείξτε τη σημασία τους στην εθνική οικονομία.
- Εξετάστε θέματα προστασίας του περιβάλλοντος.
Εκπαιδευτικός:
- Αύξηση ενδιαφέροντος για τη μελέτη του θέματος, ενστάλαξη της κουλτούρας του λόγου στα μαθήματα χημείας.
Ανάπτυξη:
- Αναπτύξτε την προσοχή, την παρατήρηση, την ικανότητα ακρόασης και εξαγωγής συμπερασμάτων.
Παιδαγωγικές μέθοδοι και τεχνικές:
- Αντιληπτική προσέγγιση.
- Γνωστική προσέγγιση.
- κυβερνητική προσέγγιση.
Εξοπλισμός:Διαδραστικός πίνακας, πολυμέσα, ηλεκτρονικά εγχειρίδια της MarSTU, Διαδίκτυο, συλλογές «Το λάδι και τα κύρια προϊόντα της επεξεργασίας του», «Ο άνθρακας και τα σημαντικότερα προϊόντα της επεξεργασίας του».
Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων
Ι. Οργανωτική στιγμή.
Παρουσιάζω το σκοπό και τους στόχους αυτού του μαθήματος.
II. Κύριο μέρος.
Οι σημαντικότερες φυσικές πηγές υδρογονανθράκων είναι: πετρέλαιο, άνθρακας, φυσικά και συναφή αέρια πετρελαίου.
Λάδι - " μαύρος χρυσός” (Συστήνω τους μαθητές στην προέλευση του πετρελαίου, τα κύρια αποθέματα, την παραγωγή, τη σύνθεση του λαδιού, τις φυσικές ιδιότητες, τα διυλισμένα προϊόντα).
Στη διαδικασία της διόρθωσης, το λάδι χωρίζεται στα ακόλουθα κλάσματα:
Δείχνω δείγματα κλασμάτων από τη συλλογή (η επίδειξη συνοδεύεται από επεξήγηση).
- Αέρια κλασματοποίησης- μείγμα υδρογονανθράκων χαμηλού μοριακού βάρους, κυρίως προπανίου και βουτανίου, με t που βράζει μέχρι τους 40 °C,
- Κλάσμα βενζίνης (βενζίνη)- Σύνθεση HC C 5 H 12 έως C 11 H 24 (bp t 40-200 ° C, με λεπτότερο διαχωρισμό αυτού του κλάσματος, πετρέλαιο εσωτερικής καύσης(πετρελαϊκός αιθέρας, 40 - 70°C) και βενζίνη(70 - 120°С),
- Κλάσμα νάφθας- Σύνθεση HC από C 8 H 18 έως C 14 H 30 (bp t 150 - 250 ° C),
- Κλάσμα κηροζίνης- Σύνθεση HC από C 12 H 26 έως C 18 H 38 (bp t 180 - 300 ° C),
- Καύσιμο πετρελαίου- Σύνθεση HC από C 13 H 28 έως C 19 H 36 (bp t 200 - 350 ° C)
Υπολείμματα διύλισης πετρελαίου - καύσιμο- περιέχει υδρογονάνθρακες με αριθμό ατόμων άνθρακα από 18 έως 50. Λαμβάνεται απόσταξη υπό μειωμένη πίεση από μαζούτ ηλιακό λάδι(S 18 H 28 - S 25 H 52), λιπαντικά(S 28 H 58 - S 38 H 78), αλοιφή εξ αποστάξεως πετρελαίουΚαι παραφίνη– εύτηκτα μείγματα στερεών υδρογονανθράκων. Το στερεό υπόλειμμα της απόσταξης του μαζούτ - πίσσακαι τα προϊόντα της μεταποίησης του - πίσσαΚαι ασφάλτοςχρησιμοποιείται για την κατασκευή οδοστρωμάτων.
Τα προϊόντα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της διόρθωσης λαδιού υποβάλλονται σε χημική επεξεργασία. Ένα από αυτά είναι ράγισμα.
Η πυρόλυση είναι η θερμική αποσύνθεση των προϊόντων πετρελαίου, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό υδρογονανθράκων με μικρότερο αριθμό ατόμων άνθρακα στο μόριο. (Χρησιμοποιώ το ηλεκτρονικό εγχειρίδιο MarSTU, το οποίο λέει για τους τύπους πυρόλυσης).
Οι μαθητές συγκρίνουν τη θερμική και την καταλυτική πυρόλυση. (Αριθμός διαφάνειας 16)
Θερμική πυρόλυση.
Η διάσπαση των μορίων υδρογονάνθρακα προχωρά σε υψηλότερη θερμοκρασία (470-5500 C). Η διαδικασία προχωρά αργά, σχηματίζονται υδρογονάνθρακες με μη διακλαδισμένη αλυσίδα ατόμων άνθρακα. Στη βενζίνη που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα θερμικής πυρόλυσης, μαζί με κορεσμένους υδρογονάνθρακες, υπάρχουν πολλοί ακόρεστοι υδρογονάνθρακες. Επομένως, αυτή η βενζίνη έχει μεγαλύτερη αντίσταση κρούσης από τη βενζίνη ευθείας λειτουργίας. Η βενζίνη θερμικής πυρόλυσης περιέχει πολλούς ακόρεστους υδρογονάνθρακες, οι οποίοι οξειδώνονται και πολυμερίζονται εύκολα. Επομένως, αυτή η βενζίνη είναι λιγότερο σταθερή κατά την αποθήκευση. Όταν καίγεται, διάφορα μέρη του κινητήρα μπορεί να βουλώσουν.
καταλυτική πυρόλυση.
Η διάσπαση των μορίων υδρογονάνθρακα γίνεται παρουσία καταλυτών και σε χαμηλότερη θερμοκρασία (450-5000 C). Το επίκεντρο είναι η βενζίνη. Προσπαθούν να πάρουν περισσότερα και απαραίτητα καλύτερη ποιότητα. Η καταλυτική πυρόλυση εμφανίστηκε ακριβώς ως αποτέλεσμα του μακροχρόνιου, επίμονου αγώνα των πετρελαιοειδών να βελτιώσουν την ποιότητα της βενζίνης. Σε σύγκριση με τη θερμική πυρόλυση, η διαδικασία προχωρά πολύ πιο γρήγορα· σε αυτή την περίπτωση, δεν συμβαίνει μόνο η διάσπαση των μορίων υδρογονανθράκων, αλλά και ο ισομερισμός τους, δηλ. σχηματίζονται υδρογονάνθρακες με διακλαδισμένη αλυσίδα ατόμων άνθρακα. Σε σύγκριση με τη θερμικά πυρολυμένη βενζίνη, η καταλυτική πυρολυμένη βενζίνη έχει ακόμη μεγαλύτερη αντίσταση κρούσης.
Κάρβουνο. (Συστήνω τους μαθητές στην προέλευση του άνθρακα, τα κύρια αποθέματα, την εξόρυξη, τις φυσικές ιδιότητες, τα μεταποιημένα προϊόντα).
Προέλευση: (Χρησιμοποιώ το ηλεκτρονικό εγχειρίδιο MarGTU, όπου μιλούν για την προέλευση του άνθρακα).
Κύρια αποθέματα: (αριθμός διαφάνειας 18)Στον χάρτη, δείχνω στους μαθητές τα μεγαλύτερα κοιτάσματα άνθρακα στη Ρωσία όσον αφορά την παραγωγή - αυτές είναι οι λεκάνες Tunguska, Kuznetsk και Pechora.
Εξόρυξη:(Χρησιμοποιώ το ηλεκτρονικό εγχειρίδιο MarGTU, όπου μιλούν για εξόρυξη άνθρακα).
- αέριο φούρνου οπτάνθρακα- που περιλαμβάνει H 2, CH 4, CO, CO 2, ακαθαρσίες NH 3, N 2 και άλλα αέρια,
- Λιθανθρακόπισσα- περιέχει αρκετές εκατοντάδες διαφορετικές οργανικές ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του βενζολίου και των ομολόγων του, φαινόλης και αρωματικών αλκοολών, ναφθαλίνης και διαφόρων ετεροκυκλικών ενώσεων,
- Nadsmolnaya,ή αμμωνιακό νερό- περιέχει διαλυμένη αμμωνία, καθώς και φαινόλη, υδρόθειο και άλλες ουσίες,
- Κοκ– στερεό υπόλειμμα οπτάνθρακα, σχεδόν καθαρός άνθρακας.
Φυσικά αέρια και αέρια που σχετίζονται με το πετρέλαιο. (Συστήνω τους μαθητές στα κύρια αποθέματα, παραγωγή, σύνθεση, μεταποιημένα προϊόντα).
III. Γενίκευση.
Στο γενικευτικό μέρος του μαθήματος, χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Turning Point, έκανα ένα τεστ. Οι μαθητές ήταν οπλισμένοι με τηλεχειριστήρια. Όταν εμφανίζεται μια ερώτηση στην οθόνη, πατώντας το αντίστοιχο κουμπί, επιλέγουν τη σωστή απάντηση.
1. Τα κύρια συστατικά του φυσικού αερίου είναι:
- Αιθάνιο;
- Προπάνιο;
- Μεθάνιο;
- Βουτάνιο.
2. Ποιο κλάσμα απόσταξης λαδιού περιέχει από 4 έως 9 άτομα άνθρακα σε ένα μόριο;
- Νέφτι;
- πετρέλαιο εσωτερικής καύσης?
- Βενζίνη;
- Πετρέλαιο.
3. Τι σημαίνει πυρόλυση βαρέος λαδιού;
- Λήψη μεθανίου?
- Λήψη κλασμάτων βενζίνης με υψηλή αντίσταση στην έκρηξη.
- Λήψη αερίου σύνθεσης.
- Λήψη υδρογόνου.
4. Ποια διαδικασία δεν ισχύει για τη διύλιση πετρελαίου;
- Οπτάνθρακα;
- Κλασματική απόσταξη;
- καταλυτική πυρόλυση;
- Θερμική πυρόλυση.
5. Ποιο από τα παρακάτω γεγονότα είναι το πιο επικίνδυνο για τα υδάτινα οικοσυστήματα;
- Παραβίαση της στεγανότητας του αγωγού πετρελαίου.
- Πετρελαιοκηλίδα ως αποτέλεσμα ατυχήματος δεξαμενόπλοιου.
- Παραβίαση της τεχνολογίας κατά τη βαθιά παραγωγή πετρελαίου στην ξηρά.
- Μεταφορά άνθρακα δια θαλάσσης.
6. Από το φυσικό αέριο που σχηματίζει μεθάνιο, πάρτε:
- αέριο σύνθεσης;
- Αιθυλένιο;
- Ασετυλίνη;
- Βουταδιένιο.
7. Ποια χαρακτηριστικά διακρίνουν την καταλυτική πυρολυμένη βενζίνη από τη βενζίνη ευθείας λειτουργίας;
- Η παρουσία αλκενίων;
- Η παρουσία αλκυνίων.
- Η παρουσία υδρογονανθράκων με διακλαδισμένη αλυσίδα ατόμων άνθρακα.
- Υψηλή αντοχή στην έκρηξη.
Το αποτέλεσμα της δοκιμής είναι αμέσως ορατό στην οθόνη.
Εργασία για το σπίτι:§ 10, άσκηση 1 - 8
Βιβλιογραφία:
- L.Yu.Alikberova "Διασκεδαστική χημεία" - M.: "AST-Press", 1999.
- O.S.Gabrielyan, I.G.Ostroumov "Βιβλίο γραφείου ενός δασκάλου χημείας Βαθμού 10" - M .: "Blik and K", 2001.
- O.S.Gabrielyan, F.N.Maskaev, S.Yu.Ponomarev, V.I.Terenin "Chemistry Grade 10".