Трябва да се отбележи, че въглеводородите са широко разпространени в природата. Повечето органични вещества се получават от естествени източници. В процеса на синтезиране на органични съединения като суровини се използват природни и свързани газове, въглища и кафяви въглища, нефт, торф, продукти от животински и растителен произход.
Естествени източници на въглеводороди: природни газове.
Природните газове са естествени смеси от въглеводороди с различна структура и някои газови примеси (сероводород, водород, въглероден диоксид), които запълват скалите в земната кора. Тези съединения се образуват в резултат на хидролиза на органични вещества на големи дълбочини в земната маса. Намират се в свободно състояние под формата на огромни натрупвания - газови, газови кондензатни и нефтени и газови находища.
Основният структурен компонент на горимите природни газове е СН₄ (метан - 98%), С₂Н₆ (етан - 4,5%), пропан (С₃N₈- 1,7%), бутан (С₄Н₁₀ - 0,8%), пентан (С₁₅ %) . Свързаният нефтен газ е включен в състава на нефта в разтворено състояние и се освобождава от него поради намаляване на налягането, когато маслото се издига на повърхността. В газовите и нефтените находища един тон петрол съдържа от 30 до 300 кв. м газ. Естествените източници на въглеводороди са ценни горива и суровини за индустрията за органичен синтез. Газът отива в заводи за преработка на газ, където може да бъде преработен (нефт, нискотемпературна адсорбция, кондензация и ректификация). Той е разделен на отделни компоненти, всеки от които се използва за конкретна цел. Например, синтез газ от метан, който е основна суровина за производството на други въглеводороди, ацетилен, метанол, метанал, хлороформ.
Естествени източници на въглеводороди: нефт.
Маслото е сложна смес, която се състои главно от нафтенови, парафинови и ароматни въглеводороди. Съставът на маслото включва асфалтово-смолисти вещества, моно- и дисулфиди, меркаптани, тиофен, тиофан, сероводород, пиперидин, пиридин и неговите хомолози, както и други вещества. На базата на продуктите се получават повече от 3000 различни продукта по методите на нефтохимичен синтез, вкл. етилен, бензен, пропилен, дихлороетан, винилхлорид, стирен, етанол, изопропанол, бутилени, различни пластмаси, химически влакна, багрила, детергенти, лекарства, експлозиви и др.
Торфът е седиментна скала от растителен произход. Това вещество се използва като гориво (главно за топлоелектрически централи), химическа суровина (за синтеза на много органични вещества), антисептична постелка във фермите, особено в птицефермите, компонент на торове за градинарство и полско отглеждане.
Естествени източници на въглеводороди: ксилема или дърво.
Ксилемът е тъканта на висшите растения, чрез която водата и разтворените хранителни вещества се транспортират от коренището на системата до листата, както и до други растителни органи. Състои се от клетки с твърда мембрана, които имат съдова проводяща система. В зависимост от вида на дървесината съдържа различно количество пектинови вещества и минерални съединения (предимно калциеви соли), липиди и етерични масла. Дървесината се използва като гориво, може да се използва за синтез на метилов алкохол, оцетна киселина, целулоза и други вещества. Някои видове дървесина произвеждат багрила (сандалово дърво, дървени трупи), танини (дъб), смоли и балсами (кедър, бор, смърч), алкалоиди (растения от семейство Solanaceae, мак, лютиче, чадър). Някои алкалоиди се използват като лекарства (хитин, кофеин), хербициди (анабазин), инсектициди (никотин).
Произходът на изкопаемите горива.
В допълнение към факта, че всички живи организми са съставени от органични вещества, основният източник на органични съединения са: нефт, въглища, природни и свързани нефтени газове.
Нефтът, въглищата и природният газ са източници на въглеводороди.
Използват се следните природни ресурси:
· Като гориво (източник на енергия и топлина) – това е конвенционално горене;
· Под формата на суровини за по-нататъшна преработка е органичен синтез.
Теории за произхода на органичните вещества:
1- Теория на органичния произход.
Според тази теория отлаганията са се образували от останки от изчезнали растителни и животински организми, които се превърнали в смес от въглеводороди в дебелината на земната кора под въздействието на бактерии, високо налягане и температура.
2- Теорията за минералния (вулканичен) произход на петрола.
Според тази теория нефтът, въглищата и природният газ са се образували през началния етап от формирането на планетата Земя. В този случай металите се комбинират с въглерод, образувайки карбиди. В резултат на реакцията на карбиди с водна пара, в дълбините на планетата се образуват газообразни въглеводороди, по-специално метан и ацетилен. И под въздействието на нагряване, радиация и катализатори от тях се образуват други съединения, съдържащи се в маслото. В горните слоеве на литосферата течните нефтени компоненти се изпаряват, течността се сгъстява, превръща се в асфалт и след това във въглища.
Тази теория за първи път е изразена от Д. И. Менделеев, а след това през 20-ти век френският учен П. Сабатие моделира описания процес в лаборатория и получава смес от въглеводороди, подобна на петрола.
Основен компонент природен газе метан. Съдържа също етан, пропан, бутан. Колкото по-високо е молекулното тегло на въглеводорода, толкова по-малко се съдържа в природния газ.
Приложение:При изгарянето на природния газ се отделя много топлина, поради което той служи като енергийно ефективно и евтино гориво в промишлеността. Природният газ също е източник на суровини за химическата промишленост: производството на ацетилен, етилен, водород, сажди, различни пластмаси, оцетна киселина, багрила, лекарства и други продукти.
Свързани нефтени газовенамира се в природата над маслото или се разтваря в него под налягане. Преди това свързаните нефтени газове не са били използвани, те са били изгаряни. В наши дни те се улавят и използват като гориво и ценни химически суровини. Свързаните газове съдържат по-малко метан от природния газ, но съдържат значително повече от неговите хомолози. Свързаните нефтени газове се разделят до по-тесен състав.
Например: природен бензин – смес от пентан, хексан и други въглеводороди се добавя към бензина за подобряване на стартирането на двигателя; като гориво се използва пропан-бутанова фракция под формата на втечнен газ; сух газ - подобен по състав на природния газ - се използва за производство на ацетилен, водород, а също и като гориво.Понякога свързаните нефтени газове се отделят по-задълбочено и от тях се извличат отделни въглеводороди, от които след това се получават ненаситени въглеводороди.
Въглищата остават едно от най-разпространените горива и суровини за органичен синтез. Какви видове въглища има, откъде се вземат въглищата и за какви продукти се използват - това са основните въпроси, които ще разгледаме в урока днес. Въглищата са били използвани като източник на химикали по-рано от петрола и природния газ.
Въглищата не са индивидуално вещество. Включва: свободен въглерод (до 10%), органични вещества, съдържащи освен въглерод и водород, кислород, сяра, азот, минерали, които остават под формата на шлака при изгаряне на въглища.
Въглищата са твърдо изкопаемо гориво с органичен произход. Според биогенната хипотеза, той се е образувал от мъртви растения в резултат на жизнената дейност на микроорганизмите през карбона на палеозойската ера (преди около 300 милиона години). Въглищата са по-евтини от петрола, разпределени са по-равномерно в земната кора, природните му запаси далеч надвишават петролните и според учените няма да бъдат изчерпани още един век.
Образуването на въглища от растителни остатъци (коализиране) протича на няколко етапа: торф - кафяви въглища - въглища - антрацит.
Процесът на въглищаване се състои в постепенно увеличаване на относителното съдържание на въглерод в органичната материя в резултат на изчерпването й с кислород и водород. Образуването на торф и кафяви въглища възниква в резултат на биохимичното разлагане на растителните остатъци без достъп на кислород. Преходът на кафяви въглища към въглища става под влияние на повишени температури и налягания, свързани с планинообразуващи и вулканични процеси.
Цели на урока:
Образователни:
- Да развива познавателната активност на учениците.
- Да запознае студентите с природните източници на въглеводороди: нефт, природен газ, въглища, с техния състав и методи на преработка.
- Разгледайте основните находища на тези ресурси в световен мащаб и в Русия.
- Покажете тяхното значение в националната икономика.
- Помислете за екологичните проблеми.
Образователни:
- Насърчаване на интерес към изучаване на темата, насаждане на речева култура в уроците по химия.
Разработване:
- Развийте внимание, наблюдателност, умения за слушане и правене на заключения.
Педагогически методи и техники:
- Перцептивен подход.
- Гностичен подход.
- Кибернетичен подход.
Оборудване:Интерактивна дъска, мултимедия, електронни учебници на МарСТУ, Интернет, сборници “Нефтът и основните продукти от неговата преработка”, “Битуминозни въглища и най-важните продукти от неговата преработка”.
По време на занятията
I. Организационен момент.
Представям целта и целите на този урок.
II. Главна част.
Най-важните природни източници на въглеводороди са: нефт, въглища, природни и свързани нефтени газове.
Петролът е "черно злато" (Запознавам учениците с произхода на петрола, основните запаси, производството, състава на маслото, физичните свойства, рафинираните продукти).
В процеса на ректификация маслото се разделя на следните фракции:
Показвам мостри на фракции от колекцията (демонстрацията е придружена от обяснение).
- Дестилационни газове- смес от нискомолекулни въглеводороди, главно пропан и бутан, с точка на кипене до 40 ° C,
- Бензинова фракция (бензин)- НС със състав С 5 Н 12 до С 11 Н 24 (t bp 40-200 ° С, с по-фино отделяне на тази фракция, газьол(петролев етер, 40 - 70 °С) и бензин(70 - 120 ° C),
- Нафта фракция- НС със състав от С 8 Н 18 до С 14 Н 30 (t bp 150 - 250 ° С),
- Керосинова фракция- HC със състав от C 12 H 26 до C 18 H 38 (точка на кипене 180 - 300 ° C),
- Дизелово гориво- НС със състав от C 13 N 28 до C 19 N 36 (t bp 200 - 350 ° C)
Оставащо рафиниране на петрол - мазут- съдържа въглеводороди с брой въглеродни атоми от 18 до 50. Получава се дестилация при понижено налягане от мазут дизел(C 18 H 28 - C 25 H 52), смазочни масла(C 28 H 58 - C 38 H 78), вазелини парафин- нискотопими смеси от твърди въглеводороди. Твърд остатък от дестилация на мазут - катрани продукти от неговата преработка - битуми асфалтизползвани за производството на пътни настилки.
Продуктите, получени в резултат на ректификация на маслото, се подлагат на химическа обработка. Един от тях е напукване.
Крекингът е термично разлагане на петролни продукти, което води до образуването на въглеводороди с по-малко въглеродни атоми на молекула. (използвам електронния учебник на МарСТУ, който разказва за видовете крекинг).
Учениците сравняват термичния и каталитичния крекинг. (Слайд номер 16)
Термично напукване.
Разцепването на въглеводородните молекули става при по-висока температура (470-5500 С). Процесът протича бавно, образуват се въглеводороди с неразклонени въглеродни атоми. В бензина, получен в резултат на термичен крекинг, заедно с наситените въглеводороди има много ненаситени въглеводороди. Следователно, този бензин има по-висока устойчивост на детонация от бензина с право движение. Термично крекираният бензин съдържа много ненаситени въглеводороди, които лесно се окисляват и полимеризират. Следователно този бензин е по-малко стабилен по време на съхранение. Изгарянето може да запуши различни части на двигателя.
Каталитичен крекинг.
Разцепването на въглеводородните молекули става в присъствието на катализатори и при по-ниска температура (450-5000 С). Основният акцент е върху бензина. Те се опитват да получават повече и винаги по-добро качество. Каталитичният крекинг се появи именно в резултат на дългогодишната, упорита борба на петролните работници за подобряване на качеството на бензина. В сравнение с термичния крекинг, процесът протича много по-бързо, с не само разлагане на въглеводородните молекули, но и тяхната изомеризация, т.е. образувани въглеводороди с разклонена верига от въглеродни атоми. Каталитичният крекиран бензин има дори по-висока устойчивост на детонация от термично крекирания бензин.
въглища. (Запознавам учениците с произхода на въглищата, основните запаси, добив, физически свойства, преработени продукти).
Произход: (използвам електронния учебник на МарСТУ, където се говори за произхода на въглищата).
Основни резерви: (слайд номер 18)На картата показвам на студентите най-големите находища на въглища в Русия по обем на добив - това са Тунгуския, Кузнецкия и Печорския басейн.
Извличане:(използвам електронния учебник на МарСТУ, където се говори за въгледобив).
- Коксов газ- който съдържа Н 2, СН 4, СО, СО 2, примеси от NH 3, N 2 и други газове,
- Каменовъглен катран- съдържа няколкостотин различни органични вещества, включително бензол и неговите хомолози, фенол и ароматни алкохоли, нафталин и различни хетероциклични съединения,
- Надзмолная,или амонячна вода- съдържа разтворен амоняк, както и фенол, сероводород и други вещества,
- Кока Кола- твърд остатък от коксуване, практически чист въглерод.
Природни и свързани с нефт газове. (Запознавам учениците с основните запаси, производство, състав, преработени продукти).
III. Обобщение.
В обобщаващата част на урока, използвайки програмата Turning Point, направих тест. Учениците се въоръжиха с дистанционни. Когато на екрана се появи въпрос, с натискане на съответния бутон избират правилния отговор.
1. Основните компоненти на природния газ са:
- етан;
- пропан;
- метан;
- бутан.
2. Каква част от дестилацията на маслото съдържа от 4 до 9 въглеродни атома на молекула?
- нафта;
- газьол;
- Бензин;
- Керосин.
3. Какъв е смисълът от крекирането на тежки петролни продукти?
- Производство на метан;
- Получаване на бензинови фракции с висока детонационна устойчивост;
- Производство на синтезиран газ;
- Получаване на водород.
4. Кой процес не е свързан с рафинирането на нефт?
- Коксуване;
- Фракционна дестилация;
- Каталитичен крекинг;
- Термично напукване.
5. Кое от изброените събития е най-опасно за водните екосистеми?
- Нарушаване на херметичността на нефтопровода;
- Нефтен разлив в резултат на авария на танкер;
- Нарушаване на технологията при дълбоко добив на нефт на сушата;
- Превоз на въглища по море.
6. От метана, който образува природен газ, вземете:
- Синтетичен газ;
- етилен;
- ацетилен;
- Бутадиен.
7. Какви характеристики отличават бензина с каталитичен крекинг от бензина с право движение?
- Наличие на алкени;
- Наличието на алкини;
- Наличието на въглеводороди с разклонена верига;
- Висока устойчивост на детонация.
Резултатът от теста се вижда веднага на екрана.
Домашна работа:§ 10, упражнение 1 - 8
литература:
- Л. Ю. Аликберова "Забавна химия." - М .: "AST-Press", 1999.
- О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов "Наръчник на учителя по химия, 10 клас". - М .: "Блик и К", 2001.
- О. С. Габриелян, Ф. Н. Маскаев, С. Ю. Пономарев, В. И. Теренин "Химия 10 клас" .– М.: "Дроша", 2003.
Основните природни източници на въглеводороди са нефт, газ и въглища. Повечето от веществата в органичната химия са изолирани от тях. Ще обсъдим този клас органични вещества по-подробно по-долу.
Минерален състав
Въглеводородите са най-обширният клас органични вещества. Те включват ациклични (линейни) и циклични класове съединения. Различават се наситени (наситени) и ненаситени (ненаситени) въглеводороди.
Наситените въглеводороди включват съединения с единични връзки:
- алкани- линейни връзки;
- циклоалкани- циклични вещества.
Ненаситените въглеводороди включват вещества с множество връзки:
- алкени- съдържат една двойна връзка;
- алкини- съдържат една тройна връзка;
- алкадиени- включват две двойни връзки.
Клас арени или ароматни въглеводороди, съдържащи бензенов пръстен, се разграничават отделно.
Ориз. 1. Класификация на въглеводородите.
От минералите се отделят газообразни и течни въглеводороди. Таблицата описва естествените източници на въглеводороди по-подробно.
|
Източник |
Видове |
|
|
Алкани, циклоалкани, арени, кислород, азот, сяра-съдържащи съединения |
||
|
Метан с примеси (не повече от 5%): пропан, бутан, въглероден диоксид, азот, сероводород, водна пара. Природният газ съдържа повече метан, отколкото свързан |
|
|
Въглерод, водород, сяра, азот, кислород, въглеводороди |
Повече от 600 милиарда кубически метра газ, 500 милиона тона петрол и 300 милиона тона въглища се произвеждат годишно в Русия.
Обработка
Минералите се използват в преработен вид. Битуминозните въглища се калцинират без достъп на кислород (процес на коксуване), за да се отделят няколко фракции:
- коксов газ- смес от метан, въглеродни оксиди (II) и (IV), амоняк, азот;
- каменовъглен катран- смес от бензен, неговите хомолози, фенол, арени, хетероциклични съединения;
- амонячна вода- смес от амоняк, фенол, сероводород;
- Кока Кола- краен продукт от коксуването, съдържащ чист въглерод.
Ориз. 2. Коксуване.
Един от водещите отрасли на световната индустрия е рафинирането на петрол. Нефтът, извлечен от земните недра, се нарича суров. Рециклира се. Първо се извършва механично пречистване от примеси, след което рафинираното масло се дестилира, за да се получат различни фракции. Таблицата описва основните фракции на маслото.
|
Фракция |
Съединение |
Какво получават |
|
Газообразни алкани от метан до бутан |
||
|
Бензин |
Алкани от пентан (C 5 H 12) до ундекан (C 11 H 24) |
Бензин, етери |
|
нафта |
Алкани от октан (C 8 H 18) до тетрадекан (C 14 H 30) |
Нафта (тежък бензин) |
|
Керосин |
||
|
дизел |
Алкани от тридекан (C 13 H 28) до нонадекан (C 19 H 36) |
|
|
Алкани от пентадекан (C 15 H 32) до пентаконтан (C 50 H 102) |
Смазочни масла, вазелин, битум, парафин, катран |
Ориз. 3. Дестилация на масло.
От въглеводороди се произвеждат пластмаси, влакна, лекарства. Като битови горива се използват метан и пропан. Коксът се използва в производството на желязо и стомана. От амонячна вода се произвеждат азотна киселина, амоняк, торове. Катранът се използва в строителството.
Какво научихме?
От темата на урока научихме от кои естествени източници се отделят въглеводороди. Нефт, въглища, природни и свързани газове се използват като суровини за органични съединения. Минералните ресурси се пречистват и разделят на фракции, от които се получават вещества, подходящи за производство или директно използване. Маслото се използва за производство на течно гориво и масла. Газовете съдържат метан, пропан, бутан, които се използват като гориво за домакинствата. От въглищата се изолират течни и твърди суровини за производство на сплави, торове, лекарства.
Тест по тема
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.2. Общо получени оценки: 159.
Публикация на тема: "Естествени източници на въглеводороди"
Подготвени
Въглеводороди
Въглеводородите са съединения, състоящи се само от въглеродни и водородни атоми.
Въглеводородите се делят на циклични (карбоциклични съединения) и ациклични.
Цикличните (карбоциклични) съединения са тези, които съдържат един или повече цикли, състоящи се само от въглеродни атоми (за разлика от хетероцикличните съединения, съдържащи хетероатоми - азот, сяра, кислород и др.).
и др.). Карбоцикличните съединения от своя страна се разделят на ароматни и неароматни (алициклични) съединения.
Ацикличните въглеводороди включват органични съединения, въглеродният скелет на молекулите на които е отворена верига.
Тези вериги могат да бъдат образувани от единични връзки (алкани СnН2n + 2), съдържат една двойна връзка (алкени СnН2n), две или повече двойни връзки (диени или полиени), една тройна връзка (алкини СnН2n-2).
Както знаете, въглеродните вериги са част от повечето органични вещества. Следователно изследването на въглеводородите е от особено значение, тъй като тези съединения са структурната основа за останалите класове органични съединения.
Освен това въглеводородите, особено алканите, са основните естествени източници на органични съединения и в основата на най-важните промишлени и лабораторни синтези.
Въглеводородите са най-важната суровина за химическата промишленост. От своя страна въглеводородите са доста широко разпространени в природата и могат да бъдат изолирани от различни природни източници: нефт, свързан нефт и природен газ, въглища.
Нека ги разгледаме по-подробно.
Маслото е естествена сложна смес от въглеводороди, предимно линейни и разклонени алкани, съдържаща от 5 до 50 въглеродни атома в молекули, с други органични вещества.
Съставът му зависи значително от мястото на неговото производство (находище), може да съдържа освен алкани, циклоалкани и ароматни въглеводороди.
Газообразните и твърдите компоненти на маслото са разтворени в неговите течни компоненти, което определя агрегатното му състояние. Маслото е маслена течност с тъмен (от кафяв до черен) цвят с характерна миризма, неразтворима във вода. Плътността му е по-малка от тази на водата, следователно, попадайки в нея, маслото се разпространява по повърхността, предотвратявайки разтварянето на кислород и други въздушни газове във водата.
Очевидно е, че попадайки в естествени водни басейни, маслото причинява смъртта на микроорганизми и животни, което води до екологични бедствия и дори катастрофи. Има бактерии, които могат да използват компонентите на маслото като храна, превръщайки го в безвредни отпадъчни продукти. Ясно е, че именно използването на култури от тези бактерии е най-безопасният и обещаващ за околната среда начин за борба с нефтените замърсявания в процеса на неговото производство, транспортиране и преработка.
В природата нефтът и свързаният нефтен газ, които ще бъдат разгледани по-долу, запълват кухините на земните недра. Тъй като е смес от различни вещества, маслото няма постоянна точка на кипене. Ясно е, че всеки от компонентите му запазва своите индивидуални физични свойства в сместа, което позволява на маслото да се раздели на неговите компоненти. За да направите това, той се пречиства от механични примеси, съдържащи сяра съединения и се подлага на така наречената фракционна дестилация или ректификация.
Фракционната дестилация е физически метод за разделяне на смес от компоненти с различни точки на кипене.
В процеса на ректификация маслото се разделя на следните фракции:
Дестилационни газове - смес от нискомолекулни въглеводороди, главно пропан и бутан, с точка на кипене до 40 ° C;
Бензинова фракция (бензин) - въглеводороди със състав от C5H12 до C11H24 (точка на кипене 40-200 ° C); с по-фино разделяне на тази фракция се получават бензин (петролев етер, 40-70 ° C) и бензин (70-120 ° C);
Нафта фракция - въглеводороди със състав от C8H18 до C14H30 (точка на кипене 150-250 ° C);
Керосинова фракция - въглеводороди със състав от С12Н26 до С18Н38 (точка на кипене 180-300 ° С);
Дизелово гориво - въглеводороди със състав от C13H28 до C19H36 (точка на кипене 200-350 ° C).
Остатъкът от дестилацията на масло - мазут - съдържа въглеводороди с въглеродни атоми от 18 до 50. Чрез дестилация при понижено налягане от мазут се получават дизелово гориво (С18Н28-С25Н52), смазочни масла (С28Н58-С38Н78), вазелин и парафин. получени - нискотопими смеси от твърди въглеводороди.
Твърдият остатък от дестилацията на мазут - катран и продуктите от неговата преработка - битум и асфалт се използват за производството на пътни настилки.
Свързан нефтен газ
Нефтените находища съдържат по правило големи натрупвания на т. нар. свързан нефтен газ, който се събира над нефта в земната кора и частично се разтваря в него под натиска на горните скали.
Подобно на петрола, свързаният нефтен газ е ценен природен източник на въглеводороди. Съдържа основно алкани, в молекулите на които от 1 до 6 въглеродни атома. Очевидно е, че съставът на свързания нефтен газ е много по-беден от петрола. Въпреки това, той също се използва широко както като гориво, така и като суровина за химическата промишленост. Допреди няколко десетилетия в повечето петролни находища свързаният нефтен газ се изгаряше като безполезна добавка към петрола.
В момента, например, в Сургут, най-богатото петролно хранилище в Русия, те произвеждат най-евтиното електричество в света, използвайки като гориво свързан нефтен газ.
Свързаният нефтен газ е по-богат по състав от природния газ на различни въглеводороди. Разделяйки ги на дроби, получавате:
Природният бензин е силно летлива смес, състояща се главно от лентан и хексан;
Пропан-бутан смес, която, както подсказва името, се състои от пропан и бутан и лесно се втечнява при повишаване на налягането;
Сухият газ е смес, съдържаща предимно метан и етан.
Бензинът, като смес от летливи компоненти с ниско молекулно тегло, се изпарява добре дори при ниски температури. Това прави възможно използването на природния бензин като гориво за двигатели с вътрешно горене в Далечния север и като добавка към моторното гориво, което улеснява стартирането на двигатели при зимни условия.
Сместа пропан-бутан под формата на втечнен газ се използва като домакинско гориво (газови бутилки, познати ви в страната) и за пълнене на запалки.
Постепенното преминаване на автомобилния транспорт към втечнен газ е един от основните начини за преодоляване на глобалната криза с горивата и решаване на екологичните проблеми.
Сухият газ, близък по състав до природния газ, също се използва широко като гориво.
Въпреки това, използването на свързан нефтен газ и неговите съставки като гориво далеч не е най-обещаващият начин за неговото използване.
Много по-ефективно е компонентите на свързания нефтен газ да се използват като суровини за химическо производство. Водород, ацетилен, ненаситени и ароматни въглеводороди и техните производни се получават от алкани, които са част от свързания нефтен газ.
Газообразните въглеводороди могат не само да придружават нефт в земната кора, но и да образуват самостоятелни натрупвания - находища на природен газ.
Природен газ
Природният газ е смес от газообразни наситени въглеводороди с ниско молекулно тегло. Основният компонент на природния газ е метанът, чийто дял в зависимост от находището варира от 75 до 99% от обема.
В допълнение към метана, природният газ съдържа етан, пропан, бутан и изобутан, както и азот и въглероден диоксид.
Подобно на свързания нефтен газ, природният газ се използва както като гориво, така и като суровина за производството на различни органични и неорганични вещества.
Вече знаете, че от метана, основния компонент на природния газ, се получават водород, ацетилен и метилов алкохол, формалдехид и мравчена киселина, както и много други органични вещества. Природният газ се използва като гориво в електроцентрали, в котелни системи за затопляне на вода на жилищни и промишлени сгради, в доменно и мартеново производство.
Като ударите кибрит и запалите газ в кухненския газов котлон на градска къща, вие "започвате" верижна реакция на окисляване на алкани, които съставляват природния газ.
въглища
В допълнение към петрола, природните и свързаните нефтени газове, въглищата са естествен източник на въглеводороди.
0n образува дебели пластове в земните недра, неговите доказани запаси значително надвишават запасите от нефт. Подобно на петрола, въглищата съдържат голямо количество различни органични вещества.
В допълнение към органичните вещества, той включва и неорганични вещества, като например вода, амоняк, сероводород и, разбира се, самият въглерод - въглища. Един от основните методи за преработка на битуминозни въглища е коксуването - калциниране без достъп на въздух. В резултат на коксуването, което се извършва при температура около 1000 ° C, се образуват:
Коксов газ, който включва водород, метан, въглероден оксид и въглероден диоксид, примеси от амоняк, азот и други газове;
каменовъглен катран, съдържащ няколкостотин различни органични вещества, включително бензол и неговите хомолози, фенол и ароматни алкохоли, нафталин и различни хетероциклични съединения;
супра-смола или амонячна вода, съдържаща, както подсказва името, разтворен амоняк, както и фенол, сероводород и други вещества;
кокс - твърд остатък от коксуване, практически чист въглерод.
Коксът се използва в производството на желязо и стомана, амоняк - в производството на азотни и комбинирани торове, а значението на продуктите от органично коксуване трудно може да бъде надценено.
Заключение: по този начин нефтът, свързаният нефт и природните газове, въглищата са не само най-ценните източници на въглеводороди, но и част от уникалния склад на незаменими природни ресурси, чието внимателно и разумно използване е необходимо условие за прогресивното развитие на човешкото общество.
Естествените източници на въглеводороди са изкопаемите горива. Повечето органични вещества се получават от естествени източници. В процеса на синтезиране на органични съединения като суровина се използват природни и свързани газове, въглища и кафяви въглища, нефт, нефтени шисти, торф и продукти от животински и растителен произход.
Какъв е съставът на природния газ
Качественият състав на природния газ се състои от компоненти от две групи: органични и неорганични.
Органичните компоненти включват: метан - CH4; пропан - C3H8; бутан - C4H10; етан - C2H4; по-тежки въглеводороди с повече от пет въглеродни атома. Неорганичните компоненти включват следните съединения: водород (в малки количества) - Н2; въглероден диоксид - CO2; хелий - Не; азот - N2; сероводород - H2S.
Какъв точно ще бъде съставът на конкретна смес зависи от източника, тоест депозита. Същите причини обясняват различните физични и химични свойства на природния газ.
Химичен състав
Основната част от природния газ е метан (CH4) - до 98%. Природният газ може да съдържа и по-тежки въглеводороди:
* етан (C2H6),
* пропан (C3H8),
* бутан (C4H10)
- хомолози на метана, както и на други невъглеводородни вещества:
* водород (H2),
* сероводород (H2S),
* въглероден диоксид (CO2),
* азот (N2),
* хелий (не).
Природният газ е без цвят и мирис.
За да се открие теч по миризма, към газа се добавя малко количество меркаптани, които имат силна неприятна миризма.
Какви са предимствата на природния газ пред другите видове гориво
1.опростено извличане (няма нужда от изкуствено изпомпване)
2. готов за употреба без междинна обработка (дестилация)
транспортиране както в газообразно, така и в течно състояние.
4. минимални емисии на вредни вещества при горене.
5.удобство за подаване на гориво в вече газообразно състояние по време на неговото изгаряне (по-ниска цена на оборудването, използващо този вид гориво)
най-големите запаси от другите горива (по-малко пазарна стойност)
7. използване в големи сектори на националната икономика от други видове горива.
достатъчно количество в дълбините на Русия.
9. емисиите на самото гориво при аварии са по-малко токсични за околната среда.
10.Висока температура на горене за използване в технологични схеми на народното стопанство и др. и др.
Приложение в химическата промишленост
Използва се за получаване на пластмаси, алкохол, каучук, органични киселини. Само с използването на природен газ е възможно да се синтезират такива химикали, които просто не могат да бъдат намерени в природата, например полиетилен.
метанът се използва като суровина за производството на ацетилен, амоняк, метанол и циановодород. В същото време природният газ е основната суровина при производството на амоняк. Почти три четвърти от целия амоняк се използва за производството на азотни торове.
Циановодородът, вече получен от амоняк, заедно с ацетилена служи като изходна суровина за производството на различни синтетични влакна. Ацетиленът може да се използва за производство на различни слоеве-катове, които намират широко приложение в индустрията и в ежедневието.
С него се произвежда и ацетатна коприна.
Природният газ е едно от най-добрите горива, използвани за промишлени и битови нужди. Стойността му като гориво се крие и във факта, че това минерално гориво е доста екологично. Когато гори, се появяват много по-малко вредни вещества в сравнение с други видове гориво.
Най-важните петролни продукти
Горива (течни и газообразни), смазочни масла и греси, разтворители, отделни въглеводороди - етилен, пропилей, метан, ацетилен, бензол, толуен, ксил и др., твърди и полутвърди смеси от въглеводороди (парафин, вазелин, церезин), петролни битуми, сажди (сажди), нефтени киселини и техните производни.
Течното гориво, получено при рафиниране на нефт, се подразделя на моторно и котелно гориво.
Газообразните горива включват втечнени въглеводородни газове, използвани за обществени услуги. Това са смеси от пропан и бутан в различни пропорции.
Смазочните масла, предназначени да осигуряват течно смазване в различни машини и механизми, се подразделят в зависимост от приложението на индустриални, турбинни, компресорни, трансмисионни, изолационни и моторни масла.
Гресите са петролни масла, сгъстени със сапуни, твърди въглеводороди и други сгъстители.
Отделни въглеводороди, получени в резултат на преработката на нефт и нефтени газове, се използват като суровина за производството на полимери и продукти от органичен синтез.
От тях най-важни са ограничителните – метан, етан, пропан, бутан; ненаситени - етилен, пропилен; ароматни - бензол, толуен, ксилени. Също така продуктите от рафинирането на нефт са наситени въглеводороди с високо молекулно тегло (C16 и по-високо) - парафини, церезини, използвани в парфюмерийната индустрия и под формата на сгъстители за мазнини.
Нефтените битуми, получени от тежки нефтени остатъци чрез окисляване, се използват за пътно строителство, за производство на покривни материали, за приготвяне на асфалтови лакове и печатарски бои и др.
Един от основните продукти на нефтопреработката е моторното гориво, което включва авиационни и моторни бензини.
Кои са основните естествени източници на въглеводороди, които познавате?
Естествените източници на въглеводороди са изкопаемите горива.
Повечето органични вещества се получават от естествени източници. В процеса на синтезиране на органични съединения като суровини се използват природни и свързани газове, въглища и кафяви въглища, нефт, нефтени шисти, торф и продукти от животински и растителен произход.
12Напред ⇒
Отговори на параграф 19
1. Кои са основните природни източници на въглеводороди, които познавате?
Нефт, природен газ, шисти, въглища.
Какъв е съставът на природния газ? Покажете на географска карта най-важните находища: а) природен газ; кипене; в) въглища.
3. Какви са предимствата на природния газ пред другите горива? За какви цели се използва природният газ в химическата промишленост?
Природният газ, в сравнение с други източници на въглеводороди, е най-лесният за добив, транспорт и обработка.
В химическата промишленост природният газ се използва като източник на нискомолекулни въглеводороди.
4. Напишете уравненията на реакцията за получаване на: а) ацетилен от метан; б) хлоропренов каучук от ацетилен; в) тетрахлорметан от метан. 
5. Каква е разликата между свързаните нефтени газове и природния газ?
Свързаните газове са летливи въглеводороди, разтворени в нефт.
Изолират се чрез дестилация. За разлика от природния газ, той може да се добива на всеки етап от разработването на нефтено находище.
6. Опишете основните продукти, получени от свързани нефтени газове.
Основни продукти: метан, етан, пропан, n-бутан, пентан, изобутан, изопентан, n-хексан, n-хептан, хексан и хептан изомери.
Назовете най-важните петролни продукти, посочете техния състав и области на приложение. 
8. Какви смазочни масла се използват в производството?
Моторни масла за трансмисионни, промишлени, смазочни и охладителни емулсии за металорежещи машини и др.
Как се дестилира маслото? 
10. Какво е крекинг на маслото? Напишете уравнението за реакциите на разлагане на въглеводороди 
и 
с този процес. 
Защо е възможно да се получи не повече от 20% бензин с директна дестилация на масло?
Тъй като съдържанието на бензиновата фракция в маслото е ограничено.
12. Каква е разликата между термичен крекинг и каталитичен крекинг? Дайте характеристиките на бензините за термичен и каталитичен крекинг.
При термичен крекинг е необходимо реагентите да се нагряват до високи температури; при каталитичния крекинг въвеждането на катализатор намалява енергията на активиране на реакцията, което прави възможно значително намаляване на реакционната температура.
Как на практика можете да различите между крекиран бензин и бензин с право движение?
Крекираният бензин има по-високо октаново число от бензина с право движение, т.е. устойчив на детонация и се препоръчва за използване в двигатели с вътрешно горене.
14. Какво е ароматизация на масло? Напишете уравненията на реакцията, за да обясните този процес.
Кои са основните продукти, получени от коксуващи се въглища?
Нафталин, антрацен, фенантрен, феноли и въглищни масла.
16. Как се получава кокс и къде се използва?
Коксът е твърд, порест сив продукт, получен чрез кокосови въглища при температури 950-1100°C без кислород.
Използва се за топене на чугун, като бездимно гориво, редуктор на желязна руда и бакпулвер за зареждащи материали.
17. Кои са основните получени продукти:
а) от каменовъглен катран; б) от надсмолистна вода; в) от коксов газ? Къде се използват? Каква органична материя може да се получи от коксов газ?
а) бензол, толуен, нафталин - химическа промишленост
б) амоняк, феноли, органични киселини - химическа промишленост
в) водород, метан, етилен - гориво.
Запомнете всички основни методи за производство на ароматни въглеводороди. Каква е разликата между методите за получаване на ароматни въглеводороди от коксуващи се продукти от въглища и нефт? Запишете уравненията на съответните реакции.
Методите на производство се различават: първичното рафиниране на нефт се основава на разликата във физичните свойства на различните фракции, а коксуването се основава само на химичните свойства на въглищата.
Обяснете как ще се подобрят начините за преработка и използване на природните въглеводородни ресурси в процеса на решаване на енергийните проблеми в страната.
Търсене на нови енергийни източници, оптимизиране на процесите на добив и рафиниране на петрол, разработване на нови катализатори за намаляване на себестойността на цялото производство и др.
20. Какви са перспективите за получаване на течно гориво от въглища?
В бъдеще е възможно получаването на течно гориво от въглища, при условие че се намалят разходите за неговото производство.
Цел 1.
Известно е, че газът съдържа в обемни фракции 0,9 метан, 0,05 етан, 0,03 пропан, 0,02 азот. Колко въздух е необходим за изгаряне на 1 m3 от този газ при нормални условия? 
Цел 2.
Колко въздух (n.o.) е необходим за изгаряне на 1 kg хептан? 
Задача 3. Изчислете какъв обем (в l) и каква маса (в kg) ще се получи въглероден окис (IV) при изгаряне на 5 mol октан (n.u.). 
Основните източници на въглеводороди на нашата планета са природен газ, маслои въглища... Милиони години на консервация в недрата на земята са издържали най-стабилните въглеводороди: наситени и ароматни.
Природният газ се състои главно от метанс примеси от други газообразни алкани, азот, въглероден диоксид и някои други газове; въглищата съдържат предимно полициклични ароматни въглеводороди.
Нефтът, за разлика от природния газ и въглищата, съдържа цялата гама от компоненти:
В маслото има и други вещества: хетероатомни органични съединения (съдържащи сяра, азот, кислород и други елементи), вода с разтворени в нея соли, твърди частици от други скали и други примеси.
Интересно е да се знае!Въглеводородите се намират и в космоса, включително на други планети.
Например, метанът съставлява значителна част от атмосферата на Уран и е отговорен за неговия светъл тюркоазен цвят, видян през телескоп. Атмосферата на Титан, най-голямата луна на Сатурн, е съставена предимно от азот, но също така съдържа въглеводородите метан, етан, пропан, етин, пропин, бутадиин и техните производни; понякога вали метан и въглеводородни реки се вливат във въглеводородни езера на повърхността на Титан.
Наличието на ненаситени въглеводороди заедно с наситен и молекулен водород се дължи на излагане на слънчева радиация.
Менделеев притежава фразата: „Изгарянето на олио е същото като загряване на печка с банкноти“. Благодарение на появата и развитието на технологиите за рафиниране на нефт, през 20-ти век той се превърна от конвенционално гориво в най-ценното източник на суровиниза химическата промишленост.
В момента петролните продукти се използват в почти всички индустрии.
Първичното рафиниране на нефт е обучение, тоест почистване на маслото от неорганични примеси и разтворен в него нефтен газ, и дестилация, тоест физическо разделяне в фракциив зависимост от точката на кипене:
От мазута, останал след дестилацията на масло при атмосферно налягане, под действието на вакуум се изолират компоненти с голямо молекулно тегло, подходящи за преработка в минерални масла, моторни горива и други продукти, а остатъкът - катран- използва се за производство на битум.
В процеса на рециклиране на масло се подлагат на отделни фракции химични трансформации.
Това са крекинг, реформинг, изомеризация и много други процеси, които правят възможно получаването на ненаситени и ароматни въглеводороди, разклонени алкани и други ценни петролни продукти. Някои от тях се използват за производство на висококачествени горива и различни разтворители, а други се използват като суровина за производството на нови органични съединения и материали за различни индустрии.
Но трябва да се помни, че запасите от въглеводороди в природата се попълват много по-бавно, отколкото човечеството ги консумира, а самият процес на рафиниране и изгаряне на петролни продукти внася силни отклонения в химическия баланс на природата.
Разбира се, рано или късно природата ще възстанови баланса, но това може да се превърне в сериозни проблеми за хората. Следователно е необходимо нови технологиида спре използването на въглеводороди като гориво в бъдеще.
За решаването на такива глобални проблеми е необходимо развитие на фундаменталната наукаи дълбоко разбиране на света около нас.