Первичная переработка углеводородного сырья кратко

Обновлено: 02.07.2024

Природные источники углеводородов и их использование

Изученные нами углеводороды имеют большое практическое значение, так как широко используются в качестве топлива, а также служат сырьём для получения множества органических веществ.

Наиболее важные источники углеводородов — природный газ и нефть.

Природный газ

Основной составной частью природного газа является метан. Кроме метана, в природном газе присутствуют этан, пропан и бутаны. Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержание в природном газе. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. В таблице 21.1 приведено примерное содержание веществ в природном газе.

Таблица 21.1. Примерный состав природного газа

Содержание в % по объёму

Природный газ используется в основном в качестве топлива. Он имеет ряд преимуществ над твёрдым и жидким топливом: при его сгорании выделяется больше тепла, он не оставляет золы, продукты его сгорания более экологически чистые. Природный газ используется на тепловых электростанциях, в качестве горючего для газовых плит, топлива для автомобилей и т. д.

Нефть

Физические свойства и состав нефти

Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цвета со своеобразным запахом (рис. 21.1). Она легче воды и в воде не растворяется. Основными компонентами нефти являются жидкие и растворённые в них твёрдые углеводороды. То есть нефть является смесью углеводородов. В основном это алканы, циклоалканы и ароматические углеводороды. Соотношение этих углеводородов в нефти различных месторождений может существенно различаться.

Для того чтобы выделить из нефти полезные для нужд человека продукты, её подвергают переработке.

Первичная переработка нефти

Нефть не имеет определённой температуры кипения, так как является смесью углеводородов, имеющих различные температуры кипения. В процессе нагревания нефти из неё выделяют сначала наиболее лёгкие углеводороды (они имеют низкие температуры кипения), а затем более тяжёлые.

Смесь углеводородов, собранных в процессе перегонки нефти в определённом интервале температур, называется фракцией.

Рассмотрим некоторые фракции нефти.

Бензиновая фракция перегоняется в интервале температур от 40 до 200 °С и содержит углеводороды C₅ — C₁₁. Как следует из названия, эта фракция используется для получения бензина.

Лигроин перегоняется при температуре от 120 до 240 °С и содержит углеводороды C₈ — C₁₄. Лигроин применяется для получения бензина и дизельного топлива, а также в качестве растворителя.

Керосин — перегоняется в интервале температур от 180 до 300 °С и содержит углеводороды C₁₂ — C₁₈. Он применяется как горючее для реактивных двигателей (авиационный керосин), для бытовых нагревательных приборов, в качестве растворителя и для получения дизельного топлива.

Процесс перегонки нефти не сопровождается изменением структуры образующих её углеводородов, а заключаются только в разделении на отдельные компоненты, то есть являются физическим процессом. Такой процесс называют первичной переработкой нефти.

Октановое число бензина

Смесь паров бензина с воздухом поступает в цилиндр двигателя. Когда поршень цилиндра достигает верхней точки, то есть максимально сжимает смесь, искра свечи зажигания её воспламеняет. Образовавшиеся газы толкают поршень вниз, он совершает работу, в результате которой автомобиль движется. Это описание касается нормальной работы двигателя. Но возможна ситуация, когда бензиново-воздушная смесь воспламенится в цилиндре до поджигания за счёт повышения её температуры при сжатии. Этот процесс называется детонацией. Детонация очень вредна для двигателя, она снижает мощность и приводит к преждевременному износу деталей и даже к поломке двигателя.

Для характеристики детонационной стойкости бензинов используется октановое число. Октановое число изооктана (2,2,4-триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью, принято за 100. Октановое число н-гептана, чрезвычайно легко детонирующего, принято за 0. Смесь н-гептана и изооктана имеет октановое число, равное содержанию в ней изооктана (в процентах по объёму). Например, смесь, содержащая 92 % по объёму изооктана и 8 % н-гептана, имеет октановое число равное 92. Если бензин имеет октановое число, равное 92, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 92 % изооктана и 8 % н-гептана. Октановые числа фигурируют в названии марки бензина, например АИ-92, АИ-95 и др. Проезжая мимо автозаправочной станции, можно убедиться, что чем выше октановое число, тем дороже бензин.

Оказывается, что наиболее стойкими к детонации являются ароматические углеводороды и углеводороды разветвлённого строения. Эти углеводороды характеризуются высокими октановыми числами, иногда больше 100. Октановые числа неразветвлённых углеводородов, наоборот, низкие (табл. 21.2).

Таблица 21.2. Октановые числа некоторых углеводородов

В нефти преобладают углеводороды неразветвлённого строения. Поэтому бензин, получаемый в процессе перегонки нефти, имеет низкое октановое число (обычно ниже 65) и не может использоваться в двигателях современных автомобилей. В связи с этим, фракции нефти, полученные при перегонке, подвергают дальнейшей переработке, связанной с изменением структуры входящих в них углеводородов. Эти процессы называются вторичной переработкой нефти.

Вторичная переработка нефти

Крекинг

Бензиновая фракция составляет лишь небольшую долю от всей добываемой нефти, и получаемый в процессе перегонки бензин не может удовлетворить спрос на него. Поэтому одной из задач вторичной переработки нефти является превращение тяжёлых углеводородов в углеводороды бензиновой фракции. Для этого молекулы с большим числом атомов углерода расщепляются на более мелкие. Этот процесс называется крекингом.

При высоких температурах происходит расщепление химических связей углерод-углерод, в результате чего молекулы углеводородов с длинной цепью атомов углерода превращаются в углеводороды с более короткой цепью, например:

Как видно из приведённого примера, из углеводорода состава C₁₂H₂₆ образовалась смесь алкана и алкена с числом атомов углерода в молекулах, равным 6, что соответствует бензиновой фракции. Следует отметить, что расщепление молекулы исходного вещества может происходить по любой связи углерод-углерод, например:

В результате образуется смесь предельных и непредельных углеводородов преимущественно неразветвлённого строения. Описанный процесс называется термическим крекингом. Термический крекинг проводится при температурах до 800 °С. Чем выше температура крекинга, тем сильнее дробятся молекулы исходных веществ. Так, при температурах около 800 °С образуется большое количество газообразных алкенов (этена, пропена и бутенов), которые используются для получения полимеров.

Недостатком термического крекинга является большое содержание в его продуктах углеводородов неразветвлённого строения. Поэтому полученный таким способом бензин имеет невысокое октановое число (обычно не выше 70). Бензин с более высоким октановым числом можно получить в результате каталитического крекинга. Каталитический крекинг осуществляется при более низких температурах (400–500 °С) в присутствии катализаторов. В этих условиях, наряду с расщеплением молекул, происходит изомеризация получающихся углеводородов (§ 10), то есть образуются углеводороды разветвлённого строения.

Риформинг

Ещё более эффективным способом получения бензина с высоким октановым числом является риформинг — процесс превращения алканов в ароматические углеводороды при нагревании на катализаторе. Например, при нагревании гексана на платиновом катализаторе он превращается в бензол:

Как видно, в ходе описанных реакций от молекул алканов отщепляются четыре молекулы водорода и образуются циклические ароматические углеводороды, поэтому данные процессы называют дегидроциклизацией, или ароматизацией, алканов. Дегидроциклизация алканов используется не только для повышения октанового числа бензина, но и с целью получения бензола и его гомологов.

Использование процессов вторичной переработки нефти позволяет довести выход бензина с 15 % (первичная переработка) до примерно 60 %. Кроме этого, в процессах вторичной переработки образуется большое число ценных веществ, которые являются сырьём для получения полимеров и других продуктов.

Защита окружающей среды

Описанные процессы связаны с переработкой гигантских объёмов нефти, которые составляют несколько миллиардов тонн в год. В связи с этим первостепенное значение имеет защита окружающей среды при добыче нефти и её переработке.

Попадание нефти и нефтепродуктов в окружающую среду чрезвычайно опасно. Это связано как с пожаро- и взрывоопасностью углеводородов, таки с токсичностью компонентов нефти и продуктов их превращений. Загрязнение нефтью может достигать очень больших масштабов. Так, одна тонна нефти способна покрыть тонкой плёнкой участок поверхности моря площадью до тысячи гектаров. Поэтому в настоящее время актуальны вопросы, связанные не только с эффективностью добычи и переработки нефти, но и с безопасностью этих процессов. Кроме этого, большое внимание приходится уделять проблемам безопасности при транспортировке и использовании нефти и нефтепродуктов, а также разработке методов ликвидации последствий аварийных ситуаций, связанных с попаданием этих веществ в окружающую среду.

Как видно, проблем очень много, поэтому охрана окружающей среды должна обеспечиваться в целом ряде отраслей промышленности, связанных как с добычей нефти, так и с её транспортировкой, переработкой и использованием. На стадии добычи в настоящее время актуальна задача повышения эффективности использования существующих месторождений с целью наиболее полного извлечения нефти из недр. Чтобы повысить нефтеотдачу, применяются методы подачи в нефтяные пласты воды и различных растворов.

Это позволяет обеспечивать высокий уровень добычи без необходимости освоения новых месторождений.

Экологически безопасная переработка нефти должна быть безотходной. Это касается в первую очередь глубокой переработки всех компонентов нефти в необходимые продукты. Данную проблему во многом решает совершенствование технологии производства. Кроме этого, нефтеперерабатывающие предприятия оснащаются системами очистки (отстаивание, фильтрация, микробиологическая и химическая очистка сточных вод и др.).

Охрана окружающей среды на стадии транспортировки нефти связана с совершенствованием правил техники безопасности и разработкой методов очистки нефтяных ёмкостей (в основном, танкеров) от остатков нефти во избежание попадания её в окружающую среду. Ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций в случае загрязнения нефтью осуществляется с применением новейших научно-технических достижений (локализация зон загрязнения и последующий сбор нефти).

Большое значение для охраны окружающей среды имеет также разработка прогрессивных энергосберегающих технологий, позволяющих сократить потребление нефтепродуктов и тем самым снизить опасность и ущерб для окружающей среды.

В последние годы наметилась тенденция постепенного перехода от автомобилей, работающих на углеводородном топливе, к электромобилям. Это, несомненно, будет способствовать улучшению состояния окружающей среды.

Каждый из нас может внести свою лепту в эту деятельность, просто не забыв выключить свет, отменив неактуальную поездку на автомобиле и т. д. Осознавая масштабы деятельности человека, в том числе в использовании нефти, важно понять, что сохранение нашей замечательной планеты — дело каждого из нас.

С основными предприятиями нефтехимической промышленности нашей страны вы можете познакомиться, перейдя по ссылке в QR-коде.

Основные природные источники углеводородов — природный газ и нефть.

Вся добываемая нефть подвергается переработке. Переработка бывает первичная и вторичная.

В процессе первичной переработки нефть путём перегонки разделяют на отдельные фракции, которые в дальнейшем используются как топливо, сырьё для химической промышленности и для вторичной переработки.

Вторичная переработка нефти заключается в изменении строения молекул углеводородов, входящих в её состав. В результате увеличивается выход бензина и повышается его октановое число. В процессе вторичной переработки нефти также получают многие ценные продукты для химической промышленности.

Одна из важнейших проблем переработки нефти — защита окружающей среды.

*Предприятия нефтехимии Республики Беларусь

В Новополоцке, кроме продуктов нефтепереработки, из нефти получают много другой ценной продукции: полиэтилен и изделия из него (полиэтиленовая плёнка, трубы, электроизоляционные материалы и др.); продукты органического синтеза (компоненты для получения синтетических волокон и пластмасс), отдельные углеводороды и многое другое.

Выпускаемая на белорусских заводах продукция отвечает современным экологическим требованиям. Промышленные стоки предприятий проходят полный цикл глубокой очистки.

Важнейшими задачами, стоящими перед предприятиями нефтехимического комплекса нашей страны, является увеличение глубины переработки нефти, повышение качества получаемых продуктов, в том числе с точки зрения повышения их экологической чистоты, улучшение экологичности производств за счёт утилизации отходов и получения из них новых видов продукции.

Вопросы и задания

1. Что такое природный газ и нефть? Какие углеводороды входят в их состав? Какое значение имеют природный газ и нефть в нашей жизни?

2. В чём заключается первичная переработка нефти? Почему у нефти нет определённой температуры кипения? Что такое нефтяные фракции?

3. В процессе перегонки нефти получен бензин, детонационные свойства которого такие же, как у смеси одинаковых объёмов изооктана и н-гептана. Чему равно октановое число полученного бензина?

4. Что такое вторичная переработка нефти? С какой целью она осуществляется?

5. В результате крекинга н-нонана получена смесь углеводородов, среди которых были вещества А и Б. Известно, что вещество А не обесцвечивает бромную воду, но вступает в реакцию дегидроциклизации с образованием толуола. Вещество Б обесцвечивает бромную воду и раствор KMnO₄. В присутствии серной кислоты вещество Б присоединяет воду, при этом образуется этанол. Установите формулы веществ А и Б. Напишите уравнения всех описанных в задаче реакций и укажите условия их протекания.

6. Для растворения лаков и красок широко используются растворители 645 и 646, которые содержат 50 % толуола (по массе). Рассчитайте объём гептана плотностью 0,68 г/см 3 , который потребуется для получения 1 кг толуола, если выход продукта реакции дегидроциклизации составляет 90 %.

7. Каковы основные направления охраны окружающей среды при нефтепереработке?

8*. Качество топлива для двигателей внутреннего сгорания характеризуется при помощи октанового числа.

а) Приведите структурную формулу изооктана.

б) Приведите структурные формулы и названия двух изомеров н-гептана, содержащих пять атомов углерода в главной цепи.

в) Смешали 20 дм 3 изооктана и 5 дм 3 н-гептана. Укажите октановое число полученной смеси.

г) Массовая доля углерода в углеводороде А неразветвлённого строения, октановое число которого равно 25, составляет 83,72 %. Установите молекулярную формулу углеводорода А.

д) Какую массу (кг) н-гептана необходимо добавить к изооктану массой 20 кг, чтобы получить топливо с таким же октановым числом, как у углеводорода А? Плотность изооктана равна плотности н-гептана и составляет 0,69 г/см 3 .

9*. Назовите основные нефтеперерабатывающие предприятия Республики Беларусь. Предложите способ получения полиэтилена из жидких алканов, содержащихся в нефти. Напишите соответствующие уравнения реакций.

В природе углеводороды встречаются в виде нефти, природного газа, каменного угля.

Нефть — маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом природного происхождения, состоящая из смеси различных углеводородов.

Природный газ — бесцветный газ, состоящий из смеси различных углеводородов (преимущественно из метана).

Каменный уголь — твердое горючее полезное ископаемое, которое имеет сложный состав.

Состав нефти

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. В неё могут входить: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды.

Фракции нефти

Фракция, собираемая от 40 до 200°С — фракция бензинов — содержит углеводороды от С₆Н₁₂ до С₁₁Н₂₄.
Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С₈Н₁₈ до С₁₄Н₃₀.
Керосиновая фракция включает углеводороды от С₁₂Н₂₆ до С₁₈Н₃₈ с температурой кипения от 180 до 300°С.
В следующей фракции получают газойль (выше 275°С) — дизельное топливо.
Остаток после перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. После отгонки остается гудрон. Его применяют в дорожном строительстве.

Перегонка нефти

Перегонка – это разделение нефти на отдельные фракции по температуре кипения.

Перегонка нефти осуществляется в ректификационной колонне.

В печи нефть нагревается до 320-350 °С и поступает в ректификационную колонну.

Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки.

Пары нефти подаются в колонну и поднимаются вверх, при этом постепенно охлаждаются и сжижаются.

Менее летучие углеводороды конденсируются внизу, образуя газойлевую фракцию.

Выше собирается керосин, а затем — лигроин. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин.

Главный недостаток перегонки нефти — малый выход бензина (не более 20%).

Крекинг нефтепродуктов

Крекинг — расщепление углеводородов с длинной цепью на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой.

Такой процесс называется крекингом (по англ. crack – расщеплять). Промышленный метод крекинга был изобретен русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г.

Процесс крекинга происходит с разрывом углеродных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов.

Например, при крекинге гексадекана образуются октан и октен:

Образовавшиеся вещества могут разлагаться далее. При крекинге октана могут образоваться бутан и бутен:

А при крекинге бутана образуются этан и этилен:

Различают два основных вида крекинга:

Термический крекинг:

Расщепление углеводородов производится при высокой температуре (470—550°С) и давлении.

Бензин термического крекинга содержит много непредельных углеводородов и обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки. Он менее устойчив при хранении, так как непредельные углеводороды легко окисляются и полимеризуются. Поэтому к бензину термического крекинга добавляют антиокислители.

Каталитический крекинг:

Расщепление углеводородов происходит при несколько более низкой температуре (450- 500°С) с применением катализаторов (алюмосиликатов). Процесс происходит с большей скоростью, чем при термическом крекинге. Бензин каталитического крекинга более высокого качества, чем бензин термического крекинга, так как наряду с реакциями расщепления идет изомеризация и образуются разветвленные углеводороды, которые еще более повышают детонационную стойкость бензина. В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому он более устойчив при хранении.

Ароматизация нефти

Превращение предельных углеводородов и циклоалканов нефти в ароматические углеводороды. Также ароматизацию называют риформингом.

Так как в нефти содержатся также производные циклогексана, например, метилциклогексан, то из него при этих же условиях образуется метилбензол (толуол):

При этих же условиях н-гексан тоже превращается в бензол:

Переработка каменного угля

Каменный уголь подвергают коксованию. Это нагревание без доступа воздуха при температуре 1000-1400 о С. При коксовании образуется кокс (почти чистый углерод), коксовый газ (состоит преимущественно из водорода и метана), аммиак, деготь, ароматические углеводорода и др.

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: природный газ, попутный нефтяной газ, нефть и уголь - природные источники углеводородов. По содержанию все они являются смесью различных углеводородов. В чистом виде практически не используется, разделяются на составляющие. Нефть подвергается перегонке в ректификационной колонне на фракции. Вторичная переработка (термический и каталитический крекинг, пиролиз) увеличивают количество продуктов нефтепереработки, широко использующихся в промышленности.

Газойль – смесь жидких углеводородов, преимущественно с количеством атомов углерода от 10 до 40 (додекана, декана и других), и примесей, температура кипения 270 – 3500⁰С.

Гудрон – остаток, образующийся в результате перегонки нефти

Бензин – фракция нефтеперегонки, горючая смесь лёгких углеводородов (С₅Н₁₂ – С₁₁Н₂₄), температура кипения 40 – 2000⁰С.

Катализ – ускорение химических реакций под действием малых количеств веществ (катализаторов), которые сами в ходе реакции не изменяются.

Керосин – горючая смесь жидких углеводородов состава С₁₂Н₂₆ – С₁₈Н₃₈ (температура кипения 180 – 3000⁰С), прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.

Крекинг – процесс термического или каталитического разложения углеводородов, в основе которого лежат реакции расщепления углеродной цепи крупных молекул на молекулы с меньшим числом атомов углерода. Чаще всего при этом образуются алкан и алкен.

Лигроин – горючая смесь жидких углеводородов, более тяжелая, чем бензин. Прозрачная желтоватая жидкость.

Мазут – жидкий продукт тёмно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов её вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций, выкипающих до 350–360°С.

Парафин – воскоподобная смесь алканов преимущественно нормального строения состава от С₁₈Н₃₈ до С₃₅Н₇₂

Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре.

Ректификация – процесс разделения смесей на отдельные компоненты или фракции.

Риформинг – это промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов.

Соляровое масло – фракция нефти, прошедшая щелочную очистку

Фракция – доля вещества, отбираемого при перегонке в определённых условиях.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях.

Наиболее важными источниками углеводородов являются: природный газ, попутные нефтяные газы, нефть, уголь, природный газ.

В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы, продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении. При сгорании природного газа выделяется большое количество теплоты, поэтому 90 % его расходуется в качестве топлива (на теплоэлектростанциях, промышленных предприятиях, в быту). Остальные 10 % используют как сырье для химической промышленности для получения водорода, ацетилена, сажи, различных пластмасс, медикаментов.

В попутных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но в них значительно больше гомологов. Для практических целей попутные газы разделяют на смеси более узкого состава. Иногда их подвергают более тщательному разделению и извлекают из них индивидуальные углеводороды (этан, пропан), из которых затем получают непредельные углеводороды.

Нефть, добываемую из земных недр, называют сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Нефть – это смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих различные температуры кипения, поэтому перегонкой ее разделяют на отдельные фракции. Перегонка (ректификация) – процесс разделения смесей на отдельные компоненты или фракции, на основании различия их температур кипения.

На нефтеперерабатывающих заводах выделяют несколько фракций нефтепродуктов: бензиновая, лигроиновая, керосиновая, газойль.

После перегонки остается темная вязкая жидкость – мазут. Его используют как топливо в котельных установках, но основную массу подвергают перегонке при низком давлении.

Одним из первых способов химической переработки является крекинг. Крекинг – процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Промышленный крекинг предложен в 1891 году русским инженером В.Г. Шуховым.

Пиролиз – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. Этот процесс протекает при температуре 650 – 8000С. В этих условиях основными продуктами реакции являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (бензол, толуол) углеводороды.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЯ ЗАДАНИЙ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

Смесь газов, состоящую из 100 л (н.у.) метана, 10 л (н.у.) этана, 20 л (н.у.) пропана и 10 л (н.у.) бутана сожгли. Определите объем (н.у.) (л) израсходованного кислорода.

1.Запишем уравнения реакций

2.Рассчитаем количество вещества кислорода

Количество вещества соответствует коэффициентам в уравнении реакции (характерно для газов)

3.Определяем объем кислорода

Объем соответствует количеству молей в уравнении реакции, но с учетом количества углеводородов.

4. Определяем общий объем кислорода

газ - смесь газов, образовавшаяся в недрах Земли при анаэробном разложении органических остатков. Газы - смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти и выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. – горючая маслянистая жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см3), в воде нерастворима. – полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, так и в результате геологических процессов на земле. был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива.

Внимательно читаем текст.
В квадрат заносим цифру, а не слово.

2 газ – смесь газов, образовавшееся в недрах Земли при анаэробном разложении органических остатков. 1 газы - смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти и выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. 3 – горючая маслянистая жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см 3 ), в воде нерастворима. 4 – полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, так и в результате геологических процессов на земле. 4 был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива.

Нефть и способы её переработки

Ключевые слова конспекта: Попутный нефтяной газ и его фракции (газовый бензин, пропан-бутановая фракция, сухой газ). Нефть и её фракции (бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут). Ректификация (перегонка). Крекинг. Риформинг. Детонационная устойчивость. Октановое число.

Состав нефти и попутного нефтяного газа

Миллионы лет назад в процессе разложения останков животных и растительных организмов в недрах Земли образовалось ещё одно полезное ископаемое — нефть. Полости над её поверхностью занимают попутные нефтяные газы, частично растворённые в нефти вследствие высокого давления.

По сравнению с природным газом в попутном нефтяном газе содержится меньше метана и больше его гомологов: этана, пропана, бутана, пентана и др. Перед использованием попутный нефтяной газ разделяют на составные части, называемые фракциями. Фракция, содержащая пентан, гексан и их изомеры, — это газовый бензин, который используется в качестве низкосортного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Фракцию, содержащую пропан и бутан (её так и называют — пропан-бутановая фракция), используют в качестве топлива для двигателей, работающих на сжиженном газе. Именно такая смесь находится в бытовых газовых баллонах красного цвета, баллонах автомобилей, работающих на газе, а также в газовых зажигалках. Самая низкокипящая фракция — так называемый сухой газ — сходна по составу с природным и может использоваться в качестве топлива или химического сырья.

Нефть — это маслянистая жидкость от светло-коричневого до тёмно-бурого цвета со специфическим запахом, нерастворимая в воде. Именно поэтому разливы нефти в результате аварий танкеров или нефтедобывающих платформ — настоящее экологическое бедствие. Несмотря на ничтожную толщину, нефтяная плёнка препятствует растворению в воде кислорода воздуха, необходимого для дыхания обитателей вод. Гибнут водоплавающие птицы, перья которых покрываются несмываемым маслянистым налётом. Нефтяные разливы загрязняют сотни километров береговой полосы.

По своему составу нефть представляет собой природную смесь углеводородов, главным образом алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих от 6 до 50 атомов углерода в молекуле. Нефть может содержать также значительное количество ароматических углеводородов.

Переработка нефти

Газообразные и твёрдые компоненты нефти растворены в её жидкой фазе. Поскольку нефть — сложнейшая смесь многих веществ, она не имеет определённой температуры кипения. При нагревании из нефти постепенно выкипают летучие компоненты в порядке увеличения их плотности и температуры кипения. Такое свойство нефти позволяет разделять её на составляющие — отдельные фракции, представляющие собой смеси веществ с относительно близкими температурами кипения. Этот процесс называют фракционной перегонкой или ректификацией.

Ректификацию осуществляют на специальных установках, называемых ректификационными колоннами. На этих установках нефть разделяют на несколько фракций: бензин, лигроин, керосин, газойль (дизельное топливо) и др. Бензин используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, лигроин — как горючее для сельскохозяйственной техники и сырьё для дальнейшей переработки, керосин — как топливо для современных реактивных самолётов, газойль — как топливо для дизельных двигателей.

Остаток после перегонки нефти — мазут. Эту тёмную вязкую жидкость используют в качестве топлива для тепловых электростанций и котельных, а также перерабатывают с получением битума, гудрона и минеральных масел.

В процессе перегонки не происходит химических превращений одних веществ в другие. А вот вторичная переработка нефтепродуктов уже сопровождается протеканием химических реакций. Один из процессов вторичной переработки нефти — крекинг нефтепродуктов.

Впервые промышленный крекинг керосина осуществил на установке собственной конструкции русский инженер и изобретатель Владимир Григорьевич Шухов в 1891 г., нагревая его до температуры 500—600 °С. При этом молекулы алканов разрываются примерно пополам с образованием предельного и этиленового углеводорода с меньшей длиной углеродной цепи:

Смесь предельных углеводородов, выделенных из продуктов крекинга, аналогична бензиновой фракции нефти и используется в качестве автомобильного топлива. Вторичная переработка нефтепродуктов позволяет увеличить выход наиболее ценного нефтепродукта — бензина.

Бензин, получаемый в результате термического крекинга нефтепродуктов, как правило, невысокого качества. Повысить его позволяет ещё один процесс вторичной переработки нефтепродуктов — риформинг (от англ, reform — переделывать).

Основу процесса риформинга составляют два типа реакций — изомеризация предельных углеводородов и их дегидрирование. В результате первой реакции образуются алканы с разветвлённой углеродной цепью, в результате второй — бензол и его гомологи:

Понятие об октановом числе

Один из показателей качества бензина — его детонационная устойчивость, т. е. способность выдерживать в смеси с воздухом сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания. Эта способность напрямую зависит от строения углеводорода. Так, углеводороды разветвлённого строения (циклические и ароматические) способны выдерживать более высокую степень сжатия, чем алканы линейного строения.

Детонационная устойчивость бензина характеризуется количественным показателем, который называют октановым числом. За нулевой показатель в октановой шкале принята детонационная стойкость гептана линейного строения C₇H₁₈. Октановое число, равное 100, приписывают углеводороду состава С₈Н₁₈ — 2,2,4-триметилпентану (его условное название — изооктан):

Октановое число бензина указывается в его марке. Например, бензин АИ-95 характеризуется октановым числом 95, т. е. имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 95 % изооктана и 5 % н-гептана.

Нефть в мировой экономике

Проблема рынка углеводородного сырья является одной из основных как для каждой страны в отдельности, так и для всего мира в целом. Для развития отрасли требуется международная кооперация. Одни страны специализируются на геологоразведке и добыче нефти и газа, другие разрабатывают и поставляют эффективное оборудование, через третьи страны проходят транспортные артерии.

В середине прошлого века на геополитической карте мира возникли международные картели нефтегазовой отрасли. В них входят страны, оказавшие огромное влияние на развитие нефтяной промышленности и всего энергетического комплекса мира. Это страны ОПЕК (Organization of Petroleum Exporting Countries, Организация стран — экспортёров нефти), возникшей в 1960 г., в состав которой на второе десятилетие XXI в. входят: Венесуэла, Алжир, Иран, Ирак, ОАЭ, Ливия, Кувейт, Катар, Саудовская Аравия, Нигерия и др.

Помимо взаимовыгодного сотрудничества, международная экономическая конкуренция создаёт очаги напряжённости, связанные с разделом сфер влияния на нефтяном рынке. Вооружённые конфликты, обострившиеся в последнее десятилетие в странах Северной Африки, Ближнего Востока, в конечном счёте связаны с желанием доминировать в международном экономическом пространстве, диктовать свои условия на рынке углеводородов.

Мировые цены на нефть значительно влияют на экономическое состояние нашей страны, потому что за счёт экспорта углеводородов происходит значительная часть валютных поступлений, с которыми связаны колебания курса отечественной валюты — рубля. Важнейшей экономической задачей страны является уменьшение зависимости её бюджета от экспорта нефти и газа, высокотехнологичная переработка углеводородного сырья внутри страны, внедрение в развитие всех отраслей промышленности инновационных процессов, безопасных для окружающей среды и обеспечивающих финансовую и технологическую самодостаточность Российской Федерации.

Читайте также: