Přírodní zdroje uhlovodíků - Knowledge Hypermarket. Přírodní zdroje uhlovodíků: plyn, ropa, koks
Snímek 1
Snímek 2
Snímek 3
Přírodní hořlavé plyny jsou směsi plynných uhlovodíků různé struktury, které vyplňují póry a dutiny hornin, rozptýlené v půdách, rozpuštěné ve formačních vodách. Plyny spojené s ropou jsou směsi uhlovodíků, které se nacházejí v ropě v rozpuštěné formě nebo nad ní ve formě plynového uzávěru. Uvolňují se v důsledku poklesu tlaku, když ropa stoupá na povrch Země.
Snímek 4
- Západosibiřská základna (92 % celkového plynu v zemi): Urengoy, Yamburg, Medvezhye; - základna Orenburg - Astrachaň (6 %); - Timan - základ Pechora (1%). Urengoyskoye pole
Snímek 5
Plyn Natural Associated petroleum Složení Metan 80-97% Ethan, propan, butan, pentan. Dusík a další plyny. Metan (méně než v přírodním) Ethan, propan, butan, pentan (čím větší hmotnost, tím větší množství uhlovodíku. Aplikace 90 % jako palivo 10 % jako chemická surovina pro výrobu vodíku, acetylenu, sazí, etylenu. 90% jako cenná chemická surovina pro výrobu vodíku, acetylenu, ethanu, propanu atd., Palivo pro každodenní použití a do automobilů, Aditivum do benzinu.
Snímek 6
Snímek 7
Olej je viskózní kapalina tmavě hnědé nebo černé barvy. Ropa obsahuje alkany, cykloalkany a areny. Složení závisí na vkladu. Kromě uhlovodíků obsahuje ropa organické sloučeniny obsahující kyslík, síru, dusík a pryskyřice. Celkově olej obsahuje asi 100 různých sloučenin.
Snímek 8
- Západosibiřská základna (70 % celkové ropy v zemi): Samotlor, Megion; - Volgo - Uralská základna (25% veškeré ropy): Romashkinskoye, Tuymazy. - Perspektiva – police Barentsovo moře, Sachalin (Ochotské moře).
Snímek 9
Baku - Supsa Ropovod Pozemní vrtná souprava Plovoucí vrtná souprava Pobřežní ropná plošina
Snímek 10
Rektifikace Nafta Benzín Petrolej Plynový olej Topný olej Automobilové palivo Průmyslové palivo, mazací oleje Motorová nafta a kotlové palivo Palivo pro proudové letadlo a rakety Palivo pro traktory
Snímek 11
Odolnost proti klepání je schopnost paliva odolat silné kompresi v motoru (bez předčasného spalování). Oktanové číslo je kvantitativní ukazatel detonační odolnosti benzínu. CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 n-heptanové oktanové číslo = 0 CH3 2,2,4 – trimethylpentan CH3- C - CH2-CH-CH3 (isooktan) CH3 CH3 oktanové číslo = 100
Snímek 12
Krakování je chemický proces rozkladu ropných uhlovodíků na těkavější látky za účelem zvýšení výtěžnosti benzinu. Reformování je proces zpracování benzinových frakcí pod tlakem vodíku při T = 5000C, v přítomnosti platinového katalyzátoru, za účelem získání aromatických a rozvětvených nasycených uhlovodíků. Pyrolýza je proces štěpení uhlovodíků za silného zahřívání (až na 700 – 9000C).
Snímek 13
Typy krakování Tepelně katalytické podmínky t = 470-550°C t = 500°C (Al2O3 nSiO2) Produkty Benzín obsahující nenasycené uhlovodíky Benzín obsahující nenasycené a rozvětvené uhlovodíky Chemie (CH2)6 -CH2 ·|·CH2-(CH2) 6 | | CH3 CH3 ≈ 500 °C C8H18 +C8H10 Viz tepelné krakování Kat. izomerizace, t CH3 -CH2 -CH2 -CH2 –CH3 CH3 -CH -CH2 –CH3 | CH3
Snímek 14
Uhlí je komplexní směs vysokomolekulárních sloučenin, které zahrnují: uhlík, vodík, kyslík, síru a dusík. Koksování uhlí - ohřev na 10000C bez přístupu vzduchu.
Snímek 15
1. Kuzněcká pánev (Kuzbass) – 40 % produkce. 2. Kansko-Achinsk lignit. 3. Povodí Pečory.
Snímek 16
Zpět na obsah Koksárenský plyn: vodík, metan, oxid uhličitý, dusík, etylen atd. Palivo Chemické suroviny Koksárenské produkty a jejich použití Čpavková voda: čpavek, fenol, sirovodík atd. Dusíkatá hnojiva. Koks V hutních provozech pro vysoké pece. Černouhelný dehet: benzen a jeho homology, fenol, naftalen aj. Chemické suroviny
Snímek 17
V současné době je ropa na 6. místě ve znečištění ovzduší a na 2. místě ve znečištění vod. Při spalování paliva se ročně dostane do atmosféry více než 200 milionů tun oxidů síry, uhlíku a dusíku. Při spalování uhlí se nehořlavé nečistoty mění ve strusku, která končí v životním prostředí. Až 60 % všech škodlivých emisí pochází z automobilů.
Snímek 18
- D.I. Mendělejev napsal: "V chemii není žádný odpad, ale existuje nevyčerpatelná surovina." Do výroby je nutné zavádět bezodpadové technologie a integrované využívání surovin; - v podnicích chemického průmyslu je nutné instalovat čistící zařízení, používat filtrační materiály a lapače prachu;
Zpráva na téma: „Přírodní zdroje uhlovodíků“
Připravený
Uhlovodíky
Uhlovodíky jsou sloučeniny skládající se pouze z atomů uhlíku a vodíku.
Uhlovodíky se dělí na cyklické (karbocyklické sloučeniny) a acyklické.
Cyklické (karbocyklické) jsou sloučeniny, které obsahují jeden nebo více kruhů sestávajících pouze z atomů uhlíku (na rozdíl od heterocyklických sloučenin obsahujících heteroatomy - dusík, síra, kyslík atd.).
d.). Karbocyklické sloučeniny se zase dělí na aromatické a nearomatické (alicyklické) sloučeniny.
Acyklické uhlovodíky zahrnují organické sloučeniny, jejichž molekuly uhlíkového skeletu jsou otevřené řetězce.
Tyto řetězce mohou být tvořeny jednoduchými vazbami (alkany СnН2n+2), obsahují jednu dvojnou vazbu (alkeny СnН2n), dvě nebo více dvojných vazeb (dieny nebo polyeny), jednu trojnou vazbu (alkyny СnН2n-2).
Jak víte, uhlíkové řetězce jsou součástí většiny organické hmoty. Studium uhlovodíků je tedy zvláště důležité, protože tyto sloučeniny jsou strukturním základem jiných tříd organických sloučenin.
Kromě toho jsou uhlovodíky, zejména alkany, hlavními přírodními zdroji organických sloučenin a základem nejdůležitějších průmyslových a laboratorních syntéz.
Uhlovodíky jsou nejdůležitějším druhem suroviny pro chemický průmysl. Uhlovodíky jsou zase v přírodě poměrně rozšířené a lze je izolovat z různých přírodních zdrojů: ropy, související ropy a zemního plynu, uhlí.
Pojďme se na ně podívat blíže.
Ropa je přírodní komplexní směs uhlovodíků, zejména lineárních a rozvětvených alkanů, obsahující 5 až 50 atomů uhlíku v molekulách, s dalšími organickými látkami.
Jeho složení výrazně závisí na místě jeho těžby (uložení), kromě alkanů může obsahovat cykloalkany a aromatické uhlovodíky.
Plynné a pevné složky oleje jsou rozpuštěny v jeho kapalných složkách, což určuje jeho stav agregace. Olej je olejovitá kapalina tmavé (hnědé až černé) barvy s charakteristickým zápachem, nerozpustná ve vodě. Jeho hustota je menší než hustota vody, a proto, když se do ní dostane ropa, šíří se po povrchu a brání kyslíku a dalším vzdušným plynům v rozpouštění ve vodě.
Je zřejmé, že když se ropa dostane do přírodních vodních ploch, způsobí smrt mikroorganismů a zvířat, což vede k ekologickým katastrofám a dokonce katastrofám. Existují bakterie, které mohou používat ropné složky jako potraviny a přeměňovat je na neškodné produkty své životně důležité činnosti. Je jasné, že používání kultur těchto bakterií je tím nejekologičtějším a nejslibnějším způsobem boje proti znečištění prostředí ropy při její výrobě, přepravě a zpracování.
V přírodě vyplňuje dutiny zemského nitra ropa a související ropný plyn, o kterých bude řeč níže. Jako směs různých látek nemá olej konstantní bod varu. Je zřejmé, že každá jeho složka si ve směsi zachovává své individuální fyzikální vlastnosti, což umožňuje rozdělit olej na jeho složky. K tomu se čistí od mechanických nečistot a sloučenin obsahujících síru a podrobuje se tzv. frakční destilaci neboli rektifikaci.
Frakční destilace je fyzikální metoda oddělení směsi složek s různými teplotami varu.
Během rektifikačního procesu je olej rozdělen do následujících frakcí:
Rektifikační plyny jsou směsí nízkomolekulárních uhlovodíků, především propanu a butanu, s bodem varu do 40 °C;
Benzínová frakce (benzín) - uhlovodíky o složení od C5H12 do C11H24 (bod varu 40-200 ° C); jemnějším oddělením této frakce se získá benzin (petrolether, 40-70 °C) a benzin (70-120 °C);
Naftová frakce - uhlovodíky o složení od C8H18 do C14H30 (bod varu 150-250 °C);
Petrolejová frakce - uhlovodíky o složení od C12H26 do C18H38 (bod varu 180-300 ° C);
Motorová nafta - uhlovodíky o složení od C13H28 do C19H36 (bod varu 200-350 °C).
Zbytek z destilace ropy - topný olej - obsahuje uhlovodíky s počtem atomů uhlíku od 18 do 50. Destilací za sníženého tlaku se získá motorová nafta (C18H28-C25H52), mazací oleje (C28H58-C38H78), vazelína a parafín z topného oleje - nízkotavné směsi pevných uhlovodíků.
Pevný zbytek z destilace topného oleje - dehet a produkty jeho zpracování - bitumen a asfalt se používají k výrobě povrchů vozovek.
Přidružený ropný plyn
Ropná pole obsahují zpravidla velké nahromadění tzv. asociovaného ropného plynu, který se shromažďuje nad ropou v zemské kůře a pod tlakem nadložních hornin se v ní částečně rozpouští.
Stejně jako ropa je i související ropný plyn cenným přírodním zdrojem uhlovodíků. Obsahuje především alkany, jejichž molekuly obsahují od 1 do 6 atomů uhlíku. Je zřejmé, že složení souvisejícího ropného plynu je mnohem chudší než ropa. Navzdory tomu je však také široce používán jako palivo i jako surovina pro chemický průmysl. Ještě před několika desetiletími se na většině ropných polí spaloval související ropný plyn jako neužitečný doplněk k ropě.
V současné době se například v Surgutu, nejbohatší zásobě ropy v Rusku, vyrábí nejlevnější elektřina na světě pomocí souvisejícího ropného plynu jako paliva.
Přidružený ropný plyn je ve srovnání se zemním plynem bohatší na složení na různé uhlovodíky. Když je rozdělíme na zlomky, dostaneme:
Benzín je vysoce těkavá směs sestávající převážně z lenthanu a hexanu;
Směs propan-butanu, sestávající, jak název napovídá, z propanu a butanu a snadno přecházející při zvýšení tlaku do kapalného stavu;
Suchý plyn je směs obsahující především metan a ethan.
Benzín, jako směs těkavých složek s malou molekulovou hmotností, se dobře odpařuje i při nízkých teplotách. To umožňuje použití plynového benzinu jako paliva pro motory vnitřní spalování na Dálném severu a jako aditivum do motorového paliva, usnadňující startování motoru v zimních podmínkách.
Směs propan-butanu ve formě zkapalněného plynu se používá jako palivo pro domácnost (známé plynové lahve na vaší chatě) a k plnění zapalovačů.
Postupný přechod silniční dopravy na zkapalněný plyn je jedním z hlavních způsobů, jak překonat globální palivovou krizi a vyřešit ekologické problémy.
Suchý plyn, jehož složení se blíží zemnímu plynu, je také široce používán jako palivo.
Využití přidruženého ropného plynu a jeho složek jako paliva však zdaleka není nejslibnějším způsobem jeho využití.
Mnohem efektivnější je využít složky souvisejícího ropného plynu jako suroviny pro chemickou výrobu. Vodík, acetylen, nenasycené a aromatické uhlovodíky a jejich deriváty se získávají z alkanů, které tvoří související ropný plyn.
Plynné uhlovodíky mohou nejen doprovázet ropu v zemské kůře, ale také vytvářet samostatné akumulace - ložiska zemního plynu.
Zemní plyn
Zemní plyn je směs plynných nasycených uhlovodíků s nízkou molekulovou hmotností. Hlavní složkou zemního plynu je metan, jehož podíl se v závislosti na oboru pohybuje od 75 do 99 % objemových.
Zemní plyn zahrnuje kromě metanu také ethan, propan, butan a isobutan a také dusík a oxid uhličitý.
Stejně jako související ropa se zemní plyn používá jako palivo i jako surovina pro výrobu různých organických a anorganických látek.
Už víte, že metan, hlavní složka zemního plynu, produkuje vodík, acetylen a methylalkohol, formaldehyd a kyselina mravenčí, mnoho dalších organických látek. Zemní plyn se používá jako palivo v elektrárnách, v kotelních systémech pro ohřev vody v obytných a průmyslových budovách, ve vysokopecních a otevřených výhních.
Zapalte sirku a zapalte plyn v kuchyni plynový sporák městský dům, "spustíte" řetězová reakce oxidace alkanů obsažených v zemním plynu.
Uhlí
Kromě ropy, přírodních a souvisejících ropných plynů je přírodním zdrojem uhlovodíků uhlí.
0n tvoří silné vrstvy v útrobách země, jeho prokázané zásoby výrazně převyšují zásoby ropy. Stejně jako ropa obsahuje uhlí velké množství různých organických látek.
Kromě organických látek obsahuje i látky anorganické, jako je voda, čpavek, sirovodík a samozřejmě samotný uhlík – uhlí. Jedním z hlavních způsobů zpracování uhlí je koksování – kalcinace bez přístupu vzduchu. V důsledku koksování, které se provádí při teplotě asi 1000 °C, vznikají:
Koksárenský plyn, který obsahuje vodík, metan, oxid uhličitý a oxid uhličitý, příměsi čpavku, dusíku a dalších plynů;
černouhelný dehet obsahující několik setkrát více osobních organických látek, včetně benzenu a jeho homologů, fenolu a aromatických alkoholů, naftalenu a různých heterocyklických sloučenin;
suprasin neboli čpavková voda obsahující, jak název napovídá, rozpuštěný čpavek, jakož i fenol, sirovodík a další látky;
koks je pevný zbytek z koksování, téměř čistý uhlík.
Koks se používá při výrobě železa a oceli, čpavek při výrobě dusíkatých a kombinovaných hnojiv a význam organických koksárenských produktů lze jen stěží přeceňovat.
Závěr: ropa, související ropa a zemní plyny, uhlí jsou tedy nejen nejcennějšími zdroji uhlovodíků, ale také součástí jedinečné zásobárny nenahraditelného přírodní zdroje, jehož pečlivé a rozumné použití - nutná podmínka progresivní vývoj lidské společnosti.
Přírodními zdroji uhlovodíků jsou fosilní paliva. Většina organických látek se získává z přírodních zdrojů. V procesu syntézy organických sloučenin se jako suroviny používají přírodní a doprovodné plyny, černé a hnědé uhlí, ropa, ropné břidlice, rašelina a produkty živočišného a rostlinného původu.
Jaké je složení zemního plynu
Kvalitativní složení zemního plynu se skládá ze dvou skupin složek: organické a anorganické.
Organické složky zahrnují: metan - CH4; propan - C3H8; butan - C4H10; ethan - C2H4; těžší uhlovodíky s více než pěti atomy uhlíku. Anorganické složky zahrnují následující sloučeniny: vodík (v malých množstvích) - H2; oxid uhličitý - CO2; helium - On; dusík - N2; sirovodík - H2S.
Jaké přesně bude složení konkrétní směsi, záleží na zdroji, tedy na ložisku. Stejné důvody vysvětlují různé fyzikální a chemické vlastnosti zemního plynu.
Chemické složení
Hlavní část zemního plynu tvoří metan (CH4) – až 98 %. Zemní plyn může také obsahovat těžší uhlovodíky:
* ethan (C2H6),
* propan (C3H8),
* butan (C4H10)
- homology metanu, jakož i jiné neuhlovodíkové látky:
* vodík (H2),
* sirovodík (H2S),
* oxid uhličitý (CO2),
* dusík (N2),
* helium (He).
Zemní plyn je bezbarvý a bez zápachu.
Pro identifikaci úniku podle čichu se do plynu přidává malé množství merkaptanů, které mají silný nepříjemný zápach.
Jaké jsou výhody zemního plynu oproti jiným druhům paliv?
1. zjednodušená extrakce (nevyžaduje umělé čerpání)
2. připraven k použití bez mezizpracování (destilace)
přepravu v plynném i kapalném skupenství.
4. minimální emise škodlivých látek při spalování.
5. výhodnost dodávání paliva v již plynném stavu při jeho spalování (nižší náklady na zařízení využívající tento druh paliva)
rezervy jsou rozsáhlejší než ostatní paliva (nižší tržní hodnota)
7. Použití ve velkých průmyslových odvětvích národní hospodářství než jiné druhy paliva.
dostatečné množství v hlubinách Ruska.
9. Emise samotného paliva při nehodách jsou méně toxické pro životní prostředí.
10. vysoká teplota spalování pro využití v technologických schématech národního hospodářství atd. atp.
Aplikace v chemickém průmyslu
Používá se k výrobě plastů, alkoholu, pryže a organických kyselin. Pouze pomocí zemního plynu lze syntetizovat chemikálie, které se v přírodě prostě nenacházejí, například polyetylen.
metan se používá jako surovina pro výrobu acetylenu, čpavku, metanolu a kyanovodíku. Zemní plyn je přitom hlavní surovinovou základnou pro výrobu čpavku. Téměř tři čtvrtiny veškerého amoniaku se spotřebují na výrobu dusíkatých hnojiv.
Kyanovodík, získaný z čpavku, spolu s acetylenem slouží jako výchozí surovina pro výrobu různých syntetických vláken. Z acetylenu lze vyrábět různé plechy, které mají široké uplatnění v průmyslu i běžném životě.
Používá se také k výrobě acetátového hedvábí.
Zemní plyn je jedním z nejlepší výhledy paliva, která se používají pro průmyslové a domácí potřeby. Jeho hodnota jako paliva spočívá také v tom, že toto minerální palivo je zcela ekologické. Při hoření se ve srovnání s jinými druhy paliva objevuje mnohem méně škodlivých látek.
Nejdůležitější ropné produkty
Při procesu rafinace se z ropy vyrábí palivo (kapalné i plynné), mazací oleje a tuky, rozpouštědla, jednotlivé uhlovodíky - etylen, propylen, metan, acetylen, benzen, toluen, xylo atd., pevné a polotuhé směsi uhlovodíků (parafín, vazelína, ceresin), ropný bitumen, saze (saze), ropné kyseliny a jejich deriváty.
Kapalné palivo získané z rafinace ropy se dělí na motorové palivo a kotlové palivo.
Plynná paliva zahrnují uhlovodíkové zkapalněné topné plyny používané pro komunální služby. Jedná se o směsi propanu a butanu v různých poměrech.
Mazací oleje určené pro kapalinové mazání v různých strojích a mechanismech se dělí podle použití na průmyslové, turbínové, kompresorové, převodové, izolační a motorové oleje.
Tuky jsou ropné oleje zahuštěné mýdly, pevnými uhlovodíky a jinými zahušťovadly.
Jednotlivé uhlovodíky získané ze zpracování ropy a ropných plynů slouží jako suroviny pro výrobu polymerů a produktů organické syntézy.
Z nich jsou nejdůležitější ty limitující - metan, etan, propan, butan; nenasycené – etylen, propylen; aromatické - benzen, toluen, xyleny. Produkty rafinace ropy jsou také nasycené uhlovodíky s vysokou molekulovou hmotností (C16 a vyšší) - parafíny, ceresiny, používané v parfémovém průmyslu a jako zahušťovadla tuků.
Ropný bitumen, získaný ze zbytků těžkých ropných látek oxidací, se používá na stavbu silnic, k výrobě střešních materiálů, k přípravě asfaltových laků a tiskařských barev atd.
Jedním z hlavních produktů rafinace ropy je motorové palivo, kam patří letecký a automobilový benzin.
Jaké jsou hlavní přírodní zdroje uhlovodíků, které znáte?
Přírodními zdroji uhlovodíků jsou fosilní paliva.
Většina organických látek se získává z přírodních zdrojů. V procesu syntézy organických sloučenin se jako suroviny používají přírodní a doprovodné plyny, černé a hnědé uhlí, ropa, ropné břidlice, rašelina a produkty živočišného a rostlinného původu.
12Další ⇒
Odpovědi na odstavec 19
1. Jaké hlavní přírodní zdroje uhlovodíků znáte?
Ropa, zemní plyn, břidlice, uhlí.
Jaké je složení zemního plynu? Ukažte na zeměpisná mapa nejvýznamnější ložiska: a) zemní plyn; b) olej; c) uhlí.
3. Jaké výhody má zemní plyn oproti jiným druhům paliv? K jakým účelům se zemní plyn používá v chemickém průmyslu?
Zemní plyn je ve srovnání s jinými zdroji uhlovodíků nejjednodušší na výrobu, dopravu a zpracování.
V chemickém průmyslu se zemní plyn využívá jako zdroj nízkomolekulárních uhlovodíků.
4. Napište reakční rovnice pro výrobu: a) acetylenu z metanu; b) chloroprenový kaučuk z acetylenu; c) tetrachlormethan z methanu. 
5. Jak se liší související ropné plyny od zemního plynu?
Přidružené plyny jsou těkavé uhlovodíky rozpuštěné v ropě.
K jejich izolaci dochází destilací. Na rozdíl od zemního plynu může být izolován v jakékoli fázi rozvoje ropných polí.
6. Popište hlavní produkty získané z přidružených ropných plynů.
Hlavní produkty: metan, ethan, propan, n-butan, pentan, isobutan, isopentan, n-hexan, n-heptan, hexan a izomery heptanu.
Vyjmenujte nejdůležitější ropné produkty, uveďte jejich složení a oblasti jejich použití. 
8. Jaké mazací oleje se používají při výrobě?
Motorové oleje, převodové, průmyslové, mazací a chladicí emulze pro kovoobráběcí stroje atd.
Jak se destiluje olej? 
10. Co je krakování ropy? Napište rovnici pro reakce štěpení uhlovodíků 
A 
v tomto procesu. 
Proč je možné přímou destilací ropy získat maximálně 20 % benzínu?
Protože obsah benzinové frakce v oleji je omezený.
12. Jak se tepelné krakování liší od katalytického krakování? Uveďte charakteristiku benzinů tepelného a katalytického krakování.
Při tepelném krakování je nutné zahřát reaktanty na vysoké teploty, s katalytickým - zavedení katalyzátoru snižuje aktivační energii reakce, což umožňuje výrazně snížit reakční teplotu.
Jak lze prakticky odlišit krakovaný benzín od přímo destilovaného?
Krakovací benzín má vyšší oktanové číslo ve srovnání s přímo destilovaným benzínem, tzn. je odolnější proti výbuchu a doporučuje se pro použití ve spalovacích motorech.
14. Co je aromatizace oleje? Napište reakční rovnice, které tento proces vysvětlují.
Jaké jsou hlavní produkty získané z koksovatelného uhlí?
Naftalen, antracen, fenantren, fenoly a uhelné oleje.
16. Jak se koks získává a kde se používá?
Koks je pevný, porézní, šedý produkt získaný kokosovým uhlím při teplotách 950-1100 °C bez kyslíku.
Používá se k tavení litiny, jako bezdýmné palivo, redukční činidlo železná ruda, dezintegrační prostředek pro vsázkové materiály.
17. Jaké jsou hlavní získané produkty:
a) z černouhelného dehtu; b) z dehtové vody; c) z koksárenského plynu? Kde se používají? Jaké organické látky lze získat z koksárenského plynu?
a) benzen, toluen, naftalen – chemický průmysl
b) čpavek, fenoly, organické kyseliny – chemický průmysl
c) vodík, metan, etylen - palivo.
Pamatujte na všechny hlavní metody výroby aromatických uhlovodíků. Jaké jsou rozdíly mezi metodami výroby aromatických uhlovodíků z produktů koksovatelného uhlí a ropy? Napište rovnice pro odpovídající reakce.
Liší se způsoby výroby: primární rafinace ropy je založena na rozdílu ve fyzikálních vlastnostech různých frakcí a koksování je založeno čistě na chemických vlastnostech uhlí.
Vysvětlete, jak se v procesu řešení energetických problémů v zemi zlepší způsoby zpracování a využití přírodních zdrojů uhlovodíků.
Hledání nových zdrojů energie, optimalizace procesů výroby a rafinace ropy, vývoj nových katalyzátorů pro snížení nákladů na celou produkci atd.
20. Jaké jsou perspektivy výroby kapalného paliva z uhlí?
Výroba kapalného paliva z uhlí je v budoucnu možná za předpokladu snížení nákladů na jeho výrobu.
Úkol 1.
Je známo, že plyn obsahuje v objemových frakcích 0,9 methanu, 0,05 ethanu, 0,03 propanu, 0,02 dusíku. Jaký objem vzduchu bude potřeba ke spálení 1 m3 tohoto plynu za normálních podmínek? 
Úkol 2.
Jaký objem vzduchu (č.s.) je potřeba ke spálení 1 kg heptanu? 
Úkol 3. Vypočítejte, jaký objem (v l) a jakou hmotnost (v kg) oxidu uhelnatého (IV) vznikne při spalování 5 mol oktanu (č.). 
Hlavními zdroji uhlovodíků na naší planetě jsou zemní plyn, olej A uhlí. Nejstabilnější z uhlovodíků, nasycené a aromatické, přežily miliony let konzervace v útrobách Země.
Zemní plyn tvoří především metan s příměsí jiných plynných alkanů, dusíku, oxidu uhličitého a některých dalších plynů; uhlí obsahuje především polycykl aromatické uhlovodíky.
Ropa na rozdíl od zemního plynu a uhlí obsahuje celou řadu složek:
V ropě jsou přítomny i další látky: heteroatomové organické sloučeniny (obsahují síru, dusík, kyslík a další prvky), voda s rozpuštěnými solemi, pevné částice jiných hornin a další nečistoty.
Je zajímavé vědět, že uhlovodíky se nacházejí také ve vesmíru, a to i na jiných planetách.
Například metan tvoří významnou část atmosféry Uranu a je zodpovědný za jeho světle tyrkysovou barvu pozorovanou dalekohledem. Atmosféra Titanu, největšího měsíce Saturnu, se skládá převážně z dusíku, ale obsahuje také uhlovodíky metan, ethan, propan, ethylen, propin, butadiin a jejich deriváty; občas tam prší metan a uhlovodíkové řeky se vlévají do uhlovodíkových jezer na povrchu Titanu.
Přítomnost nenasycených uhlovodíků spolu s nasyceným a molekulárním vodíkem je způsobena účinky slunečního záření.
Mendělejev vlastní větu: „Spalování ropy je stejné jako zahřívání pece bankovkami“. Díky vzniku a rozvoji technologií rafinace ropy se ve 20. století změnilo z běžného paliva na nejcennější zdroj surovin pro chemický průmysl.
Ropné produkty se v současnosti používají téměř ve všech průmyslových odvětvích.
Primární rafinace ropy je příprava, tedy čištění ropy od anorganických nečistot a v ní rozpuštěných ropných plynů a destilace, tedy fyzické rozdělení na frakcí podle bodu varu:
Z topného oleje zbylého po destilaci oleje za atmosférického tlaku se působením vakua oddělí složky o vysoké molekulové hmotnosti vhodné pro zpracování na minerální oleje, motorová paliva a další produkty a zbytek - dehet- používá se k výrobě bitumenu.
Probíhá recyklace oleje, jsou jednotlivé frakce podrobeny chemické přeměny.
Jedná se o krakování, reformování, izomerizaci a mnoho dalších procesů, které umožňují získat nenasycené a aromatické uhlovodíky, rozvětvené alkany a další cenné ropné produkty. Část z nich je vynakládána na výrobu vysoce kvalitního paliva a různých rozpouštědel a část je surovinou pro výrobu nových organických sloučenin a materiálů pro nej různá odvětví průmysl.
Je však třeba mít na paměti, že zásoby uhlovodíků v přírodě jsou doplňovány mnohem pomaleji, než je lidstvo spotřebuje, a samotný proces rafinace a spalování ropných produktů zavádí silné odchylky do chemické rovnováhy přírody.
Samozřejmě, dříve nebo později příroda nastolí rovnováhu, ale to může mít za následek vážné problémy pro člověka. Proto je to nutné nové technologie eliminovat v budoucnu používání uhlovodíků jako paliva.
Řešení takových globálních problémů je nezbytné rozvoj základní vědy a hluboké porozumění světu kolem nás.
Je třeba poznamenat, že uhlovodíky jsou v přírodě rozšířené. Většina organických látek se získává z přírodních zdrojů. V procesu syntézy organických sloučenin se jako suroviny používají přírodní a doprovodné plyny, uhlí a hnědé uhlí, ropa, rašelina a produkty živočišného a rostlinného původu.
Přírodní zdroje uhlovodíků: zemní plyny.
Zemní plyny jsou přírodní směsi uhlovodíků různé struktury a některých plynných nečistot (sirovodík, vodík, oxid uhličitý), které vyplňují horniny v zemské kůře. Tyto sloučeniny vznikají jako výsledek hydrolýzy organických látek ve velkých hloubkách Země. Nacházejí se ve volném stavu ve formě obrovských akumulací - plynu, plynového kondenzátu a ropných a plynových polí.
Hlavní strukturní složkou hořlavých zemních plynů je CH4 (methan - 98 %), C2H₆ (ethan - 4,5 %), propan (C3H8 - 1,7 %), butan (C4H10 - 0,8 %), pentan (C₅H -0,6 %) . Přidružený ropný plyn je součástí ropy v rozpuštěném stavu a uvolňuje se z ní v důsledku poklesu tlaku, když ropa stoupá na povrch. V plynových a ropných polích obsahuje jedna tuna ropy 30 až 300 m2. m plynu. Přírodní zdroje uhlovodíků jsou cenným palivem a surovinami pro průmysl organické syntézy. Plyn je dodáván do plynáren, kde může být zpracován (ropa, nízkoteplotní adsorpce, kondenzace a rektifikace). Je rozdělen na samostatné komponenty, z nichž každá se používá pro specifické účely. Například ze syntézního plynu metanu, který je základní surovinou pro výrobu dalších uhlovodíků, acetylenu, metanolu, metanu, chloroformu.
Přírodní zdroje uhlovodíků: ropa.
Ropa je komplexní směs, která se skládá především z naftenických, parafinických a aromatických uhlovodíků. Složení ropy zahrnuje asfaltopryskyřičné látky, mono- a disulfidy, merkaptany, thiofen, thiofan, sirovodík, piperidin, pyridin a jeho homology a další látky. Na základě produktů využívajících metody petrochemické syntézy je získáno více než 3000 různých produktů, vč. etylen, benzen, propylen, dichlorethan, vinylchlorid, styren, etanol, isopropanol, butyleny, různé plasty, chemická vlákna, barviva, detergenty, léky, výbušniny atd.
Rašelina je sedimentární hornina rostlinného původu. Tato látka se používá jako palivo (především pro tepelné elektrárny), chemické suroviny (pro syntézu mnoha organických látek), antiseptické stelivo na farmách, zejména v drůbežárnách, a složka hnojiv pro zahradnictví a polní pěstování.
Přírodní zdroje uhlovodíků: xylem nebo dřevo.
Xylém je pletivo vyšších rostlin, kterým proudí voda a rozpuštěné živiny z oddenkového systému do listů, ale i dalších rostlinných orgánů. Skládá se z buněk se ztuženou membránou, které mají cévní převodní systém. V závislosti na druhu dřeva obsahuje různé množství pektinových látek a minerálních sloučenin (hlavně vápenaté soli), lipidů a éterické oleje. Dřevo se používá jako palivo, lze z něj syntetizovat metylalkohol, kyselinu octovou, celulózu a další látky. Některé druhy dřeva se používají k výrobě barviv (santalové dřevo, polenové dřevo), třísloviny (dub), pryskyřice a balzámy (cedr, borovice, smrk), alkaloidy (rostliny z čeledi lilek, mák, pryskyřníkovité a deštníkovité). Některé alkaloidy se používají jako léčiva (chitin, kofein), herbicidy (anabasin), insekticidy (nikotin).
Přírodními zdroji uhlovodíků jsou fosilní paliva – ropa a
plyn, uhlí a rašelina. Ložiska ropy a plynu vznikla před 100-200 miliony let
zpět od mikroskopických mořských rostlin a živočichů, které se ukázaly být
součástí sedimentárních hornin vzniklých na mořském dně, Na rozdíl od
Toto uhlí a rašelina se začaly tvořit před 340 miliony let z rostlin,
rostoucí na zemi.
Zemní plyn a ropa se běžně vyskytují s vodou
roponosné vrstvy umístěné mezi vrstvami hornin (obr. 2). Období
„zemní plyn“ se vztahuje také na plyny, které se tvoří v přírodě
podmínky vyplývající z rozkladu uhlí. Zemní plyn a ropa
se vyvíjejí na všech kontinentech s výjimkou Antarktidy. Největší
Producenti zemního plynu ve světě jsou Rusko, Alžírsko, Írán a
Spojené státy. Největšími producenty ropy jsou
Venezuela, Saúdská Arábie, Kuvajtu a Íránu.
Zemní plyn se skládá převážně z metanu (tabulka 1).
Surová ropa je olejovitá kapalina, jejíž barva může být
být velmi rozmanité - od tmavě hnědé nebo zelené až po téměř
bezbarvý. Obsahuje velké množství alkanů. Mezi nimi jsou
přímé alkany, rozvětvené alkany a cykloalkany s počtem atomů
uhlík od pěti do 40. Průmyslový název těchto cykloalkanů je nachta. V
ropa také obsahuje přibližně 10 % aromatických látek
uhlovodíky, stejně jako malá množství dalších sloučenin obsahujících
síry, kyslíku a dusíku.
Tabulka 1 Složení zemního plynu
Uhlí je nejstarší zdroj energie, který známe
lidstvo. Jde o minerál (obr. 3), který vznikl z
rostlinná hmota v procesu metamorfózy. Metamorfický
se nazývají horniny, jejichž složení prošlo změnami podmínek
vysoké tlaky a také vysoké teploty. Produkt první etapy v
procesem tvorby uhlí je rašelina, která je
rozložená organická hmota. Uhlí vzniká z rašeliny po
je pokryta usazenými horninami. Tyto sedimentární horniny se nazývají
přetížené. Přetížený sediment snižuje obsah vlhkosti v rašelině.
Při klasifikaci uhlí se používají tři kritéria: čistota (určeno
relativní obsah uhlíku v procentech); typ (definovaný
složení původní rostlinné hmoty); stupeň (v závislosti na
stupeň metamorfózy).
Tabulka 2 Obsah uhlíku v některých palivech a jejich výhřevnost
schopnost
Nejnižšími typy fosilních uhlí jsou hnědé uhlí a
lignit (tabulka 2). Jsou nejblíže rašelině a jsou charakterizovány relativně
vyznačuje se nižším obsahem vlhkosti a je široce používán v
průmysl. Nejsušší a tvrdý stupeň uhlí je antracit. Jeho
slouží k vytápění domácností a vaření.
V poslední době je to díky technologickému pokroku stále více
ekonomické zplyňování uhlí. Mezi produkty zplyňování uhlí patří
oxid uhelnatý, oxid uhličitý, vodík, metan a dusík. Používají se v
jako plynné palivo nebo jako surovina pro výrobu různých
chemické produkty a hnojiva.
Uhlí, jak je uvedeno níže, je důležitým zdrojem suroviny pro výrobu
aromatické sloučeniny. Uhlí představuje
je komplexní směs chemikálií, která obsahuje uhlík,
vodík a kyslík, stejně jako malá množství dusíku, síry a dalších nečistot
prvky. Kromě toho složení uhlí v závislosti na jeho typu zahrnuje
různé množství vlhkosti a různé minerály.
Uhlovodíky se přirozeně vyskytují nejen ve fosilních palivech, ale také v
v některých materiálech biologického původu. Přírodní kaučuk
je příkladem přírodního uhlovodíkového polymeru. molekula gumy
sestává z tisíců strukturních jednotek představujících methylbuta-1,3-dien
(isopren);
Přírodní kaučuk. Přibližně 90 % přírodního kaučuku, který
v současnosti se těží po celém světě, získává se z brazilského
kaučukovník Hevea brasiliensis, pěstovaný především v
rovníkové země Asie. Míza tohoto stromu, což je latex
(koloidní vodný roztok polymer), sestavené z řezů provedených nožem
kůra. Latex obsahuje přibližně 30 % kaučuku. Jeho drobné kousky
suspendované ve vodě. Šťáva se nalije do hliníkových nádob, kam se přidá kyselina,
způsobí koagulaci gumy.
Mnoho dalších přírodních sloučenin také obsahuje isoprenové struktury.
fragmenty. Například limonen obsahuje dvě isoprenové jednotky. Limonen
je hlavní nedílnou součástí oleje extrahované z citrusových slupek,
jako jsou citrony a pomeranče. Toto spojení patří do třídy spojení
nazývané terpeny. Terpeny obsahují ve svých molekulách 10 atomů uhlíku (C).
10-sloučeniny) a zahrnují dva navzájem spojené izoprenové fragmenty
navzájem postupně („od hlavy k ocasu“). Sloučeniny se čtyřmi isopreny
fragmenty (sloučeniny C 20) se nazývají diterpeny a se šesti
izoprenové fragmenty - triterpeny (sloučeniny C 30). skvalen,
který se nachází v oleji ze žraločích jater je triterpen.
Tetraterpeny (sloučeniny C 40) obsahují osm isoprenu
fragmenty. Tetraterpeny se nacházejí v pigmentech rostlinných a živočišných tuků
původ. Jejich barva je způsobena přítomností dlouhého konjugovaného systému
dvojné vazby. Například β-karoten je zodpovědný za charakteristickou oranžovou barvu
barvení mrkve.
Technologie zpracování ropy a uhlí
V konec XIX PROTI. Pod vlivem pokroku v oblasti tepelného a energetického strojírenství, dopravy, strojírenství, vojenství a řady dalších odvětví nesrovnatelně vzrostla poptávka a vyvstala naléhavá potřeba nových druhů paliv a chemických produktů.
V této době se zrodil průmysl zpracování ropy a rychle se rozvíjel. Obrovský impuls k rozvoji průmyslu zpracování ropy dal vynález a rychlé rozšíření spalovacího motoru na ropné produkty. Intenzivně se rozvíjela i technologie na zpracování uhlí, které slouží nejen jako jeden z hlavních druhů paliva, ale co je zvláště pozoruhodné, stalo se ve sledovaném období nezbytnou surovinou pro chemický průmysl. Hlavní roli v této věci měla koksárenská chemie. Koksovny, které dříve dodávaly koks do železářského a ocelářského průmyslu, se proměnily v koksochemické podniky, které produkovaly i řadu cenných chemických produktů: koksárenský plyn, surový benzen, černouhelný dehet a čpavek.
Na základě produktů zpracování ropy a uhlí se začala rozvíjet výroba syntetických organických látek a materiálů. Jsou široce používány jako suroviny a polotovary v různých odvětvích chemického průmyslu.
Vstupenka č. 10
