Трябва да се отбележи, че въглеводородите са широко разпространени в природата. Повечето органични вещества идват от естествени източници. В процеса на синтеза 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 дебелината на Земята. Те се намират в свободно състояние под формата на огромни натрупвания - газови, газови кондензатни и нефтени и газови находища.
Основният структурен компонент на горимите природни газове е CH₄ (метан - 98%), С₂Н₆ (етан - 4,5%), пропан (С₃Н₈ - 1,7%), бутан (С₄Н₁₀ - 0,8%), пентан (С₁₅6Н%) . Свързаният нефтен газ е част от петрола 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 ценно гориво и суровина за индустрията за органичен синтез. Газът се доставя на газопреработвателни предприятия, където може да се преработва (нефт, нискотемпературна адсорбция, кондензация и ректификация). Той е разделен на отделни компоненти, всеки от които се използва за конкретни цели. Например от метан, синтезиран газ, който е основната 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, в т.ч. 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), като химическа суровина (за синтеза на много органични вещества), като антисептична подстилка във фермите, особено в птицефермите, като компонент на торове за градинарство и полски култури.
Естествени източници на въглеводороди: ксилема или дърво.
Ксилемът е тъкан от висши растения, през която водата и разтворените хранителни вещества идват от коренището на системата към листата, както и други растителни органи. Състои се от клетки с твърда обвивка, които имат съдова проводяща система. В зависимост от вида на дървесината съдържа различни количества пектин и минерални съединения (главно калциеви соли), липиди и етерични масла. Като гориво се използва дървесина, от която могат да се синтезират метилов алкохол, оцетна киселина, целулоза и други вещества. От някои видове дървесина се получават багрила (сандалово дърво, дървени трупи), танини (дъб), смоли и балсами (кедър, бор, смърч), алкалоиди (растения от семейства нощен, мак, ранункулус, чадър). Някои алкалоиди се използват като лекарства (хитин, кофеин), хербициди (анабазин), инсектициди (никотин).
Запомнете: дестилацията (дестилацията) е метод за разделяне на смес от летливи течности чрез постепенно изпаряване, последвано от кондензация.
масло. Рафиниране на петрол
Много от органичните вещества, с които се справяте в ежедневието – пластмаси, бои, перилни препарати, лекарства, лакове, разтворители – се синтезират от въглеводороди. В природата има три основни източника на въглеводороди – нефт, природен газ и въглища.
Маслото е един от най-важните минерали. Невъзможно е да си представим живота си без петрол и продукти от него. Не напразно богатите на петрол страни играят важна роля в световната икономика.
Маслото е тъмна, маслена течност, намираща се в земната кора (Фигура 29.1). Представлява хомогенна смес от няколкостотин вещества - предимно наситени въглеводороди с брой въглеродни атоми в молекулата от 1 до 40.
За обработката на тази смес се използват както физически, така и химически методи. Първо, маслото се разделя на прости смеси - фракции - чрез дестилация (дестилация или ректификация), въз основа на факта, че различните вещества в състава на маслото кипят при различни температури (Таблица 12). Дестилацията се извършва в дестилационна колона със значително нагряване (фиг. 29.2). Фракциите с най-високи точки на кипене, които се разлагат при високи температури, се дестилират при понижено налягане.
Таблица 12. Дестилационни фракции на масло
|
Брой въглеродни атоми в молекулите |
Точка на кипене, °C |
Приложение |
|
|
Над 200 o C |
|||
|
Автомобилно гориво |
|||
|
Гориво, суровини за синтез |
|||
|
Авиационен бензин |
|||
|
дизелово гориво |
|||
|
Тежък газьол (мазут) |
Гориво за ТЕЦ |
||
|
Разлага се при нагряване, дестилира се при понижено налягане |
Производство на асфалт, битум, парафин, смазочни материали, гориво за котли |
Украйна е доста богата на петролни запаси. Основните находища са съсредоточени в три нефтени и газови региона: източен (Сумска, Полтавска, Черниговска и Харковска области), западен (области Лвов и Ивано-Франковск) и южен (Черноморски регион, шелфове на Азовско и Черно море). Запасите от петрол в Украйна се оценяват на около 2 милиарда тона, но значителна част от тях е съсредоточена на големи дълбочини (5-7 km). Годишното производство на петрол в Украйна е около 2 милиона тона, докато търсенето е 16 милиона тона, така че, за съжаление, Украйна все още е принудена да внася значителни количества петрол.
Химическа обработка на петролни продукти
Някои продукти от дестилацията на масло могат да се използват незабавно без допълнителна обработка - това са бензин и керосин, но те съставляват само 20-30% от маслото. Освен това, след дестилация, бензинът е с лошо качество (с ниско октаново число, тоест, когато се компресира в двигателя, той експлодира и не изгаря). Двигателят, работещ на такова гориво, издава характерен удар и бързо се проваля. За да се подобри качеството на бензина и да се увеличи неговият добив, маслото се подлага на химическа обработка.
Един от най-важните методи за химическо рафиниране на маслото е крекинг (от английски to crack - да се разделя, счупвам, тъй като крекинг възниква при скъсване на въглеродни вериги) (фиг. 29.3). При нагряване до 500 ° C без достъп до въздух в присъствието на специални катализатори, дългите алканови молекули се разделят на по-малки. По време на крекинг наситените въглеводороди образуват смес от леки наситени и ненаситени въглеводороди, например:
Този процес увеличава добива на бензин и керосин. Такъв бензин понякога се нарича крекиран бензин.
Една от характеристиките, които определят качеството на бензина, е октановото число, което показва възможността за детонация (експлозия) на сместа въздух-гориво в двигателя. Колкото по-високо е октановото число, толкова по-малка е вероятността от детонация и следователно по-високо е качеството на бензина. Хептанът е неподходящ като моторно гориво, по-вероятно е да детонира, докато изооктанът (2,2,4-триметилпентан) има противоположни свойства - почти не детонира в двигател. Тези две вещества станаха основата на скала за определяне на качеството на бензина - скалата за октаново число. В тази скала хептанът е 0, а изооктанът е 100. Според тази скала бензинът с октаново число 95 има същите детонационни свойства като смес от 95% изооктан и 5% хептан.
Рафинирането на петрола се извършва в специални предприятия - петролни рафинерии. Там се извършва както ректификацията на суровия нефт, така и химическата обработка на получените нефтопродукти. В Украйна има шест петролни рафинерии: в Одеса, Кременчуг, Херсон, Лисичанск, Надворнянск и Дрогобич. Общият капацитет на всички украински петролни рафинерии надхвърля 52 милиона тона годишно.
Природен газ
Вторият по важност източник на въглеводородни суровини е природният газ, чийто основен компонент е метанът (93-99%). Природният газ се използва предимно като ефективно гориво. Когато се изгаря, не се образува нито пепел, нито отровен въглероден оксид, така че природният газ се счита за екологично гориво.
Голямо количество природен газ се използва от химическата промишленост. Преработката на природен газ се свежда главно до производството на ненаситени въглеводороди и синтез-газ. Етиленът и ацетиленът се образуват при елиминирането на водорода от нисшите алкани:
Синтезният газ - смес от въглероден (II) оксид и водород - се получава чрез нагряване на метан с пара:
От тази смес, използвайки различни катализатори, се синтезират кислородсъдържащи съединения - метилов алкохол, оцетна киселина и др.
Когато се премине през кобалтов катализатор, синтезният газ се превръща в смес от алкани, която е синтетичен бензин:
въглища
Друг източник на въглеводороди са въглищата. В химическата промишленост се преработва чрез коксуване - нагряване до 1000 ° C без достъп на въздух (фиг. 29.5, стр. 170). В този случай се образуват кокс и каменовъглен катран, чиято маса е само няколко процента от масата на въглищата. Коксът се използва като редуциращ агент в металургията (например за получаване на желязо от неговите оксиди).
Въглищен катран съдържа няколкостотин органични съединения, главно ароматни въглеводороди, които се получават от него чрез дестилация.
Като гориво се използват и каменни въглища, но има големи екологични проблеми. Първо, въглищата съдържат негорими примеси, които се превръщат в шлаки по време на изгарянето на горивото; второ, въглищата съдържат малки количества сяра и азотни съединения, при изгарянето на които се образуват оксиди, които замърсяват атмосферата. По запаси от въглища Украйна заема едно от първите места в света. На територията, равна на 0,4% от света, около 5% от световните запаси от енергийни суровини са съсредоточени в Украйна, 95% от които са каменни въглища (около 54 милиарда тона). През 2015 г. добивът на въглища възлиза на 40 милиона тона, което е почти наполовина по-малко от 2011 г. Днес в Украйна има 300 мини за каменни въглища и 40% от тях произвеждат коксуващи се въглища (които могат да бъдат преработени в кокс). Производството е съсредоточено главно в Донецк, Луганск, Днепропетровск и Волин.
Езикова задача
На гръцки pyro означава "огън", а лизис означава "разлагане". Защо мислите, че термините "крекинг" и "пиролиза" често се използват взаимозаменяемо?
Ключова идея
Основните източници на въглеводороди за промишлеността са нефтът, въглищата и природният газ. За по-ефективно използване тези природни ресурси трябва да бъдат обработени за изолиране на отделни вещества или смеси.
тестови въпроси
334. Назовете основните природни източници на въглеводороди.
335. Каква е основата на физическия метод за разделяне на маслото на фракции?
336. На какви фракции се разделя маслото при дестилация? Опишете приложението им. Кой е най-ценният продукт на рафинирането на петрол за съвременното общество?
337. Каква е разликата между най-важните нефтопродукти по химичен състав?
338. Използвайки информацията в този и предишните параграфи, опишете използването на природен газ в химическата промишленост.
339. Какви основни продукти се добиват чрез коксуващи се въглища?
340. Защо въглищата се нагряват без достъп на въздух при обработката?
341. Защо природният газ е по-добър от въглищата като гориво?
342. Какви вещества и материали се получават при преработка на въглища и природен газ?
Задачи за овладяване на материала
343. При крекинга на въглеводород C 20 H 42 се образуват два продукта с еднакъв брой въглеродни атоми в молекулите. Напишете уравнение за реакцията.
344. Каква е основната разлика между крекинг на масло и ректификация?
345. Защо според вас не е възможно преобразуването на петрола в бензин с повече от 20% при директна дестилация на нефт?
346. Анализирайте фиг. 29.2 и опишете как се дестилира маслото.
347. Направете уравнения за реакциите на получаване на етилен и ацетилен от компоненти на природен газ.
348. Един от компонентите на бензина е въглеводородът C 8 H 18 . Напишете уравнение за реакцията на получаването му от въглероден(II) оксид и водород.
349. Когато бензинът изгори напълно, в двигателя се образуват въглероден диоксид и вода. Напишете уравнение за реакцията на горене на бензина, като приемем, че той се състои от въглеводороди от състава C 8 H 18 .
350. Автомобилните изгорели газове съдържат токсични вещества: въглероден(II) оксид и азотен(N) оксид. Обяснете в резултат на какви химични реакции са се образували.
351. Колко пъти ще се увеличи обемът на горивно-въздушната смес, състояща се от 40 ml октанови пари и 3 литра въздух, при запалване? При изчисляване приемете, че въздухът съдържа 20% кислород (по обем).
352. Бензинът, продаван в страни с топъл климат, се състои от въглеводороди с по-високо молекулно тегло от бензина, продаван в страни със студен климат. Предложете защо рафинериите правят това.
353*. Маслото съдържа толкова много ценни органични вещества, че Д. И. Менделеев каза: „Изгарянето на масло в пещ е почти същото като изгарянето на банкноти“. Как разбирате това твърдение? Предложете начини за рационално използване на естествените източници на въглеводороди.
354*. В допълнителни източници намерете информация за материали и вещества, за които нефт, природен газ или въглища са суровини. Могат ли да бъдат направени без използване на естествени източници на въглеводороди? Може ли човечеството да откаже да използва тези материали? Обосновете отговора.
355*. Използвайки знанията, придобити в уроците по география в 8 и 9 клас, опишете настоящите и бъдещите басейни и райони за добив на въглища, нефт, природен газ в Украйна. Дали местоположението на предприятията за преработка на тези източници на въглеводороди е съгласувано с техните находища.
Това е учебен материал.
ПРИРОДНИ ИЗТОЧНИЦИ НА ВЪглеводороди И ТЯХНАТА ПРЕработка
1. Основни направления на промишлената преработка на природен газ
А) гориво, енергиен източник
Б) получаване на парафини
В) получаване на полимери
Г) получаване на разтворители.
2. Какъв химичен метод се използва за първично рафиниране на нефт?
А) изгаряне
Б) разлагане
Б) фракционна дестилация
Г) напукване.
3. Източникът на кои въглеводороди е каменовъглен катран?
А) екстремни
Б) ароматни
Б) неограничен
Г) циклопарафини.
4. Защо обработката на въглища се нарича суха дестилация?
А) извършва се без достъп до въздух
Б) без достъп до вода
Б) суха храна
Г) дестилиран със суха пара.
5. Основният компонент на природния газ е
А) етан
Б) бутан
Б) бензол
Г) метан.
6. Основният вид преработка на природен газ:
А) получаване на синтез-газ
Б) като гориво
Б) получаване на ацетилен
Г) получаване на бензин
7. Икономично и екологично гориво е ..
А) каменни въглища
Б) природен газ
Б) торф
Г) масло
8. Рафинирането на петрол се основава на:
А) при различни точки на кипене на съставните компоненти
Б) върху разликата в плътността на съставните компоненти
В) върху различната разтворимост на съставните компоненти
Г) на различна разтворимост във вода
9. Какво причинява корозия на тръбите при дестилация и рафиниране на нефт?
А) наличието на пясък в състава на маслото
Б) глина
Б) сяра
Г) азот
10. Преработката на петролни продукти с цел получаване на въглеводороди с по-ниско молекулно тегло се нарича:
А) пиролиза
Б) напукване
Б) разлагане
Г) хидрогениране
11. Каталитичният крекинг ви позволява да получите въглеводороди:
А) нормална (неразклонена структура)
Б) разклонена
Б) ароматни
Г) неограничен
12. Като антидетонационно гориво се използва:
А) алуминиев хлорид
Б) тетраетил олово
Б) оловен хлорид
Г) калциев ацетат
13. Природен газне се използва като:
А) суровини при производството на сажди
Б) суровини в органичния синтез
Б) реагент при фотосинтезата
Г) битово гориво
14. От химическа гледна точка газификацията е ...
А) доставка на битов газ до потребителите
Б) полагане на газови тръби
В) превръщането на изкопаемите въглища в газ
Г) газова обработка на материалите
15. Не е приложимо до фракции от дестилация на масло
А) керосин
Б) мазут
Б) смола
Г) газьол
16. Името, което няма нищо общо с моторните горива, е ...
А) бензин
Б) керосин
Б) етин
Г) газьол
17. При крекинг на октана се образува алкан с броя на въглеродните атоми в молекулата, равен на ...
А) 8
Б) 6
В 4
Г) 2
18. При крекинг на бутан се образува олефин -
А) октен
Б) бутен
Б) пропен
Г) етен
19. Крекирането на петролни продукти е
А) разделяне на нефтени въглеводороди на фракции
Б) превръщането на наситените въглеводороди на маслото в ароматни
В) термично или каталитично разлагане на петролни продукти, водещо до образуването на въглеводороди с по-малък брой въглеродни атоми в молекулата
Г) превръщането на ароматните въглеводороди на маслото в наситени
20. Основните естествени източници на наситени въглеводороди са ...
НО)блатен газ и въглища;
б)нефт и природен газ;
AT)асфалт и бензин;
Г) кокс и полиетилен.
21. Какви въглеводороди са включени в свързания нефтен газ?А) метан, етан, пропан, бутан
Б) пропан, бутан
Б) етан, пропан
Г) метан, етан
22. Какви са продуктите от пиролизата на въглищата?
А) кокс, коксов газ
Б) кокс, каменен катран
В) кокс, коксов газ, каменовъглен катран, амоняк и разтвор на сероводород
Г) кокс, коксов газ, каменовъглен катран
23. Посочете физическия метод на рафиниране на нефт
А) реформиране
Б) фракционна дестилация
Б) каталитичен крекинг
Г) термичен крекинг
ОТГОВОРИ:
1 ___
2 ___
3 ___
4 ___
5 ___
6 ___
7 ___
8 ___
9 ___
10___
11___
12___
13___
14___
15___
16___
17___
18___
19___
20___
21___
22___
23___
Критерии за оценка:
9 - 12 точки - "3"
13 - 16 точки - "4"
17 - 23 точки - "5"
Съобщение 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 се наричат съединения, които включват един или повече цикли, състоящи се само от въглеродни атоми (за разлика от хетероцикличните съединения, съдържащи хетероатоми - азот, сяра, кислород и др.).
д.). Карбоцикличните съединения от своя страна се разделят на ароматни и неароматни (алициклични) съединения.
Ацикличните въглеводороди включват органични съединения, чийто въглероден скелет от молекули е с отворени вериги.
Тези вериги могат да бъдат образувани от единични връзки (CnH2n+2 алкани), съдържат една двойна връзка (CnH2n алкени), две или повече двойни връзки (диени или полиени), една тройна връзка (CnH2n-2 алкини).
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 на други 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 значително зависи от мястото на неговото производство (находище), може освен алкани да съдържа 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, попадайки в естествени водни тела, 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 продукти от своята жизнена дейност. Ясно е, че използването на култури от тези бактерии е най-безопасният за околната среда и обещаващ начин за борба с петролното замърсяване 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 индивидуалните си физични свойства в сместа, което прави възможно разделянето на маслото 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:
Ректификационни 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); при 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 C12H26 до C18H38 (точка на кипене 180-300 ° C);
Дизелово гориво - въглеводороди със състав от C13H28 до C19H36 (точка на кипене 200-350 ° C).
Остатъкът от дестилацията на масло - мазут - съдържа въглеводороди с брой въглеродни атоми от 18 до 50. Чрез дестилация при понижено налягане се получават соларно масло (С18Н28-С25Н52), смазочни масла (С28Н58-С38Н78), вазелин и парафин от мазут - топими смеси от твърди въглеводороди.
Твърдият остатък от дестилацията на мазут - катран и продуктите от него - 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, които имат от 1 до 6 въглеродни атома в молекулите си. Очевидно 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.
Понастоящем, например, в Сургут, най-богатото петролно килерче в Русия, най-евтиното електричество в света се произвежда с помощта на свързан нефтен газ като гориво.
Свързаният нефтен газ е по-богат на състава на различни въглеводороди от природния газ. Разделяйки ги на дроби, те получават:
Природен бензин - силно летлива смес, състояща се предимно от лентан и хексан;
Пропан-бутан смес, състояща се, както подсказва името, от пропан и бутан и лесно преминава в течно състояние при повишаване на налягането;
Сух газ - смес, съдържаща предимно метан и етан.
Природният бензин, като смес от летливи компоненти с малко молекулно тегло, се изпарява добре дори при ниски температури. Това дава възможност да се използва бензинов газ 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.
Постепенният преход 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 компоненти като гориво далеч не е най-обещаващият начин за неговото използване.
Много по-ефективно е да се използват компоненти на свързания нефтен газ като суровина 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 малко 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. Като гориво природният газ се използва в електроцентрали, в котелни системи за затопляне на вода на жилищни и промишлени сгради, в доменно и мартеново производство.
Ударявайки кибрит и запалвайки газ в кухненския газов котлон на градска къща, вие "започвате" верижна реакция на окисляване на алкани, които са част от природния газ.
въглища
В допълнение към петрола, природните и свързаните нефтени газове, въглищата са естествен източник на въглеводороди.
0n образува мощни слоеве в недрата на земята, неговите проучени запаси значително надвишават запасите от нефт. Подобно на петрола, въглищата съдържат голямо количество различни органични вещества.
В допълнение към органичните, той включва и неорганични вещества, като вода, амоняк, сероводород и, разбира се, самият въглерод - въглища. Един от основните начини за преработка на 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-катран или амонячна вода, съдържаща, както подсказва името, разтворен амоняк, както и фенол, сероводород и други вещества;
кокс - твърд остатък от коксуване, почти чист въглерод.
Коксът се използва в производството на желязо и стомана, амонякът се използва в производството на азотни и комбинирани торове, а значението на продуктите от органично коксуване не 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 килер на незаменими природни ресурси, чието внимателно и разумно използване е необходимо условие за прогресивно развитие на човешкото общество.
Естествените източници на въглеводороди са изкопаемите горива. Повечето органични вещества идват от естествени източници. В процеса на синтез на органични съединения като суровини се използват природни и свързани газове, въглища и кафяви въглища, нефт, нефтени шисти, торф, продукти от животински и растителен произход.
Какъв е съставът на природния газ
Качественият състав на природния газ се състои от две групи компоненти: 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%. Съставът на природния газ може да включва 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 (He) .
Природният газ е без цвят и мирис.
За да може да се открие теч по миризма, към газа се добавят малко количество меркаптани, които имат силна неприятна миризма.
Какви са предимствата на природния газ пред другите горива
1. опростена екстракция (не се нуждае 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)
запаси по-големи от другите горива (по-ниска пазарна/стойност)
7. използване в по-големи сектори на икономиката от другите горива.
достатъчно количество в недрата на Русия.
9. Емисиите на самото гориво по време на аварии са по-малко токсични за околната среда.
10. висока температура на горене за използване в блок-схеми на националната икономика и т.н. и т.н.
Приложение в химическата промишленост
Използва се за производство на пластмаси, алкохол, каучук, органични киселини. Само с използването на природен газ е възможно да се синтезират химикали, които просто не могат да бъдат намерени в природата, като 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, които се използват доста широко в индустрията и в ежедневието.
Освен това произвежда ацетатна коприна.
Природният газ е едно от най-добрите горива, които се използват за промишлени и битови нужди. Стойността му като гориво се крие и във факта, че това минерално гориво е доста екологично. Когато се изгаря, се появяват много по-малко вредни вещества в сравнение с други видове гориво.
Най-важните петролни продукти
От масло в процеса на преработка на гориво (течно и газообразно), смазочни масла и греси, разтворители, отделни въглеводороди - етилен, пропилен, метан, ацетилен, бензен, толуен, ксил и др., твърди и полутвърди смеси от въглеводороди ( парафин, вазелин, церезин), нефтен битум, сажди (сажди), петролни киселини и техните производни.
Течните горива, получени чрез рафиниране на нефт, се разделят на моторни и котелни горива.
Газообразните горива включват въглеводородни втечнени горивни газове, използвани за битови услуги. Това са смеси от пропан и бутан в различни пропорции.
Смазочните масла, предназначени да осигуряват течно смазване в различни машини и механизми, се разделят в зависимост от приложението на индустриални, турбинни, компресорни, трансмисионни, изолационни, моторни масла.
Гресите са петролни масла, сгъстени със сапуни, твърди въглеводороди и други сгъстители.
Отделни въглеводороди, получени в резултат на преработка на нефт и нефтен газ, служат 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 за рафиниране на нефт са наситени въглеводороди с голямо молекулно тегло (C16 и по-високо) - парафини, церезини, използвани в парфюмерийната индустрия и като сгъстители за мазнини.
Нефтен битум, получен от тежки нефтени остатъци чрез окисляване, се използва за пътно строителство, за производство на покривни материали, за приготвяне на асфалтови лакове и печатарски мастила и др.
Един от основните продукти на нефтопреработката е моторното гориво, което включва авиационния и моторния бензин.
Кои са основните естествени източници на въглеводороди, които познавате?
Естествените източници на въглеводороди са изкопаемите горива.
Повечето органични вещества идват от естествени източници. В процеса на синтез на органични съединения като суровини се използват природни и свързани газове, въглища и кафяви въглища, нефт, нефтени шисти, торф, 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 географската карта най-важните находища: а) природен газ; кипене; в) въглища.
3. Какви предимства има природният газ пред другите горива? За какво 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 за реакциите 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.
Изолирането им става чрез дестилация. За разлика от природния газ, той може да бъде освободен на всеки етап от развитието 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 областите на тяхното приложение. 
8. Какви смазочни масла се използват в производството?
Моторни масла за трансмисии, промишлени, смазочно-охлаждащи емулсии за металорежещи машини и др.
Как се извършва рафинирането на петрол? 
10. Какво е крекинг на маслото? Напишете уравнение за реакциите на разделяне на въглеводороди 
и 
по време на този процес. 
Защо е възможно да се получи не повече от 20% бензин при директна дестилация на нефт?
Тъй като съдържанието на бензиновата фракция в маслото е ограничено.
12. Каква е разликата между термичен крекинг и каталитичен крекинг? Опишете термични и каталитични крекирани бензини.
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 може да се разграничи крекираният бензин от бензина с право движение?
Крекираният бензин има по-високо октаново число от бензина с право движение, т.е. по-устойчиви на детонация и се препоръчват за използване в двигатели с вътрешно горене.
14. Какво е ароматизиране на маслото? Напишете реакционни уравнения, които обясняват този процес.
Кои са основните продукти, получени от коксуването на въглища?
Нафталин, антрацен, фенантрен, феноли и въглищни масла.
16. Как се произвежда коксът и къде се използва?
Коксът е сив порест твърд продукт, получен чрез покритие на въглища при температури 950-1100 без кислород.
Използва се за топене на желязо, като бездимно гориво, средство за редуциране на желязна руда и бакпулвер за зареждащи материали.
17. Какви са основните продукти, които получават:
а) от каменовъглен катран; б) от катранена вода; в) от коксов газ? Къде се прилагат? Какви органични вещества могат да се получат от коксов газ?
а) бензол, толуен, нафталин - химическа промишленост
б) амоняк, феноли, органични киселини - химическа промишленост
в) водород, метан, етилен - гориво.
Припомнете си всички основни начини за получаване на ароматни въглеводороди. Каква е разликата между методите за получаване на ароматни въглеводороди от коксуващите се въглища и нефт? Напишете уравненията за съответните реакции.
Те се различават по методите на производство: 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 в процеса на решаване на енергийните проблеми в страната ще се подобрят начините за преработка и използване на природните въглеводородни ресурси.
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.
Задача 1.
Известно е, че газът съдържа обемни фракции от 0,9 метан, 0,05 етан, 0,03 пропан, 0,02 азот. Какъв обем въздух е необходим за изгаряне на 1 m3 от този газ при нормални условия? 
Задача 2.
Какъв обем въздух (N.O.) е необходим за изгаряне на 1 kg хептан? 
Задача 3. Изчислете какъв обем (в l) и каква маса (в kg) въглероден окис (IV) ще се получи при изгаряне на 5 мола октан (н.о.). 
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 основно 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 голяма част от атмосферата на Уран и е отговорен за неговия светъл тюркоазен цвят, видян през телескоп. Атмосферата на Титан, най-големият спътник на Сатурн, се състои главно от азот, но също така съдържа въглеводороди 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 ефекта на слънчевата радиация.
Менделеев притежава фразата: „Изгарянето на масло е същото като отоплението на пещта с банкноти“. Благодарение на появата и развитието на технологиите за рафиниране на нефт, през 20-ти век петролът се превърна от обикновено гориво в най-ценното източник на суровиназа химическата промишленост.
В момента петролните продукти се използват в почти всички индустрии.
Първичното рафиниране на нефт е обучение, тоест пречистване на нефт от неорганични примеси и разтворен в него нефтен газ, и дестилация, тоест физическото разделение на 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 рафиниране на нефт 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. Част от тях се изразходват за производството на висококачествени горива и различни разтворители, а други са суровини 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 процесът на преработка 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 технологииза да се отдалечим от 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.
Преглед на материала
Преглед на материала
Интегриран урок по химия и география в 10. клас на тема "Природни източници на въглеводороди"
„... Можете да отоплявате и с банкноти“
DI. Менделеев
Оборудване: Географски карти на подземните богатства на Русия и света, карти „Горивна промишленост на света“, „Минерални ресурси на света“, карти от учебници, атласи, таблици от учебници, статистически материал. сборници „Гориво”, „Нефт и продукти от неговата преработка”, „Минерали”, мултимедийна инсталация, таблици „Продукти от дестилация на нефт”, „Дестилационна колона”, „Рафиниране на нефт...”, „Вредно въздействие върху околната среда. ”
Цели на урока:
1. Повторете поставянето на въглеводородни находища в Русия и света.
2. Обобщаване на знанията за природните източници на въглеводороди: техния състав, физични свойства, методи за добив, преработка.
3. Помислете за перспективите за промяна на структурата на горивно-енергийния комплекс (алтернативни енергийни източници).
Методи на преподаване: разказване на истории, лекция, разговор, демонстрации на колекции,самостоятелна работа с географска карта, атлас.
Темата „Естествени източници на въглеводороди” сега е по-актуална от всякога. Разработването на въглеводородни находища създава много проблеми за обществото. Това са преди всичко социални проблеми, свързани с развитието на труднодостъпни райони, където няма социална структура. Тежките условия изискват разработването на нови технологии за добив и транспортиране на суровини. Износът на сурови петролни продукти, липсата на развита индустриална база за тяхната преработка, липсата на петролни продукти на вътрешния руски пазар са икономически и политически проблеми. Екологични проблеми, свързани с производството, транспортирането, преработката на въглеводороди. Човешкото общество е принудено да търси начини за решаване на всички тези проблеми. Важно е да се научите как да вземате решения, да правите избор, да носите отговорност за резултатите от дейността си.
По време на занятията
На масите на учениците са колекции от твърди горива и минерали, атласи, учебници по география.
Урокът започва с учител по химия, който разказва на учениците за значението на газа и петрола не само като източници на енергия, но и като суровини за химическата индустрия. След това с учениците се обсъжда въпросът за предимството на газообразното гориво пред твърдото гориво.По време на дискусията се формулират и записват изводите.
Учител по химия
Основните природни източници на въглеводороди са:
Природни и свързани нефтени газове
масло
въглища
Природните и свързаните нефтени газове се различават по своето присъствие по природа, състав и употреба.
Нека да разгледаме състава на природния газ.
Състав на природен газ.
CH4 93 - 98% С4Н10 0,1 - 1%
С2Н6 0,5 - 4% С5Н12 0 - 1%
С3Н8 0,2 - 1,5% N2 2 - 13%
и други газове.
Както виждаме, основната част от природния газ е метанът.
Свързаният нефтен газ съдържа значително по-малко метан (30-50%), но повече от най-близките му хомолози: етан. пропан, бутан, пентан (до 20% всеки) и други наситени въглеводороди. Обикновено находищата на природен газ се намират в близост до нефтени находища; очевидно природният газ (както и свързаният нефтен газ) се е образувал в резултат на разграждането на нефтените въглеводороди в резултат на дейността на анаеробни бактерии.
Природните и свързаните нефтени газове са евтино гориво и ценни химически суровини.Най-важният вид газообразно гориво е природният газ, евтин и висококалоричен (до 39 700 kJ), тъй като основният му компонент е метан (до 93-98% ).
Защо според вас природният газ се използва като газообразно гориво?
Газообразните горива имат значителни предимства пред твърдите:
лесно и напълно се смесва с въздух, следователно, когато се изгори, е необходим само малък излишък от въздух за пълно изгаряне;
газът може да бъде предварително загрят в специални генератори, за да се получи най-високата температура на пламъка;
подреждането на пещите е много по-просто, тъй като няма шлаки или пепел по време на горенето;
липсата на дим има благоприятен ефект върху санитарните и хигиенните условия на околната среда; екологична чистота;
Газообразните горива могат да се пренасят по газопроводи.
Евтина;
Висока калоричност
Поради тази причина газообразните горива се използват все по-често в промишлеността, домакинствата и превозните средства и са едно от най-добрите горива за битови и промишлени нужди.
През втората половина на 20-ти век световното производство на газ се е увеличило повече от 10 пъти и продължава да расте. Доскоро газът се произвеждаше основно в развитите страни, но напоследък ролята на азиатските и африканските страни нараства. Русия е безспорен лидер по запаси и добив на газ. 15-20% от добитите суровини излизат на световния пазар
На учениците се задават въпроси:
1. Къде според вас се използват горивните ресурси?
След отговорите на учениците учителят обобщава и още веднъж дефинира горивно-енергийния комплекс. След това се дават задачи. (работа в малки групи, четене на карти, таблици, диаграми. Частична работа по търсене)
Задача 1: Съгласно таблица No 4 на учебника се запознайте със световното производство на основните видове горива (добив на нефт и газ).
Задача 2: Използвайки фигура 23, запознайте се с промяната в структурата на глобалното потребление на горивни ресурси и отговорете на въпроса: нараства ли потреблението на газ в света? (Отговорът е да)
По време на обсъждането на данните в Таблица 4 и Фигура 23 учениците стигат до извода, че има няколко най-важни области за добив на нефт и газ. Учителят показва и назовава основните области на добив на нефт и газ на географска карта, учениците ги сравняват със своите атласи, назовават държави и ги записват в тетрадка.
Общият брой на петролните находища е около 50 хиляди. Въпреки това, при сегашното ниво на производство, нека изчислим ресурсната наличност на човечеството.
В тетрадка: Запомнете формулата за изчисление (R = W / D)
В какви единици се изразява наличността на ресурсите? (на годината). Направете заключение! (малцина)
Има страни по света, които имат колосални петролни запаси. Използвайки таблицата, посочете 3-те държави с най-големи резерви. Каква е позицията на Русия?
Много страни произвеждат петрол. Във всеки регион има няколко държави - лидери в производството. Използвайки картата, назовете тези държави и запишете в бележника си
В Европа: В Азия: В Америка: В Африка:
Къде точно се намират най-големите петролни находища? Ето само някои от тях.
1 барел петрол се равнява на 158,988 литра, 1 барел на ден - 50 тона годишно
В Гавар се произвеждат повече от 680 хиляди тона петрол на ден, в допълнение, 56,6 милиона m³ на ден природен газ.
Експлоатирани са 60 проточни кладенеца в Агаджари, годишно производство е 31,4 милиона тона
В Болшой Бурган функционират 484 проточни кладенеца, годишно производство е около 70 милиона тона
Какво е рафт?
Смятате ли, че офшорното производство е по-евтино или по-скъпо, отколкото на континента? Защо?
Кои държави са подчертани на картата? Какво ги обединява? Как се казва тази организация? Основната й задача?
Петролът се продава активно на световния пазар. (40%) Между страните има стабилни връзки, т. нар. „нефтени мостове“. Можете ли да посочите най-важните от тях? Как бихте обяснили тяхното съществуване? Как се транспортира нефтът?
Най-големият танкер е дълъг 500 метра. Поема на борда до 500 000 тона нефт.
Супертанкерите са продукт на научната и технологична революция на нашето време. Самата дума идва от английската дума "танк" - танк. Морският танкер е плавателен съд, предназначен за превоз на течни товари (масло, киселина, растително масло, разтопена сяра и др.) в корабни танкове (цистерни). Супертанкерите могат да превозват 50 процента повече петрол на пътуване от другите, докато оперативните разходи за бункериране, екипаж и застраховка са само с 15 процента по-високи, което позволява на петролните компании, наемащи кораба, да увеличат печалбите си и да спестят спестявания. Винаги ще има търсене на такива петролни танкери.
Един от представителите на този клас морски кораби беше петролният танкер "Батилус". Този товарен кораб е създаден от началото до края по първоначалния проект без допълнителна модернизация по време на експлоатация. Построен е за 10 месеца, като за строителството са похарчени около 70 000 тона стомана. Сградата струва на собственика 130 милиона долара.
Близкия изток: страни около Персийския залив (Саудитска Арабия, Арабски емирства, Иран, Ирак). Този регион представлява 2/3 от световното производство на петрол.
Северна Америка: Аляска, Тексас.
Северна и Западна Африка: Алжир, Либия, Нигерия, Египет.
Южна Америка: северно от континента, Венецуела.
Европа: шелф на Северно и Норвежко море.
Русия (Западен Сибир): Томска и Тюменска области.
Задача 3: Въз основа на фигура 24 определете водещите страни в производството на петрол.Въз основа на фигура 25 определете формирането на устойчиви петролни мостове между страните.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Добивът на нефт и газ се извършва основно в развиващите се страни, потреблението – в развитите.
Учителят по химия продължава.
Значителното увеличение на производството на висококалорични и по-евтини горива (нефт и газ) доведе до рязко намаляване на дела на твърдите горива в горивния баланс на страните.
Свързаният нефтен газ също е (по произход) природен газ. Дължи името си на маслото, с което се среща в природата. Свързаният нефтен газ се разтваря в нефт (частично), а частично е над него, образувайки газов купол. Под налягането на този газ нефтът се издига през кладенеца до повърхността. Когато налягането намалее, свързаният нефтен газ лесно напуска маслото.
Дълго време не е използван спътен нефтен газ и е изгорен на място. В момента той се улавя и използва като гориво или като един от източниците за органичен синтез, тъй като съдържа голям брой хомолози на метан. За по-рационално използване свързаният нефтен газ се разделя на фракции.
Газови фракции: 1. C5H12, C6H14 и други течности - газ бензин;
2. C3H8, C4H10 - смес пропан-бутан
3. CH4, C2H6 и други примеси - "сух газ"
Използва се като добавка към бензин;
Като гориво и като домакински газ;
В органичен синтез и като гориво.
Ние сме родени и живеем в свят на продукти и неща, получени от петрол. В историята на човечеството е имало каменен и железен период. Кой знае, може би историците ще нарекат нашия период масло или пластмаса. Маслото е най-титулуваният вид минерали. Наричат я едновременно „кралицата на енергията“ и „кралицата на плодородието“. И нейното царство в органичната химия е „черно злато“. Нефтът създаде нова индустрия - нефтохимията, той също породи редица екологични проблеми.
Маслото е известно на човечеството от древни времена. На брега на Ефрат е добиван 6-7 хиляди години пр.н.е. д. Използван е за осветяване на жилища, за балсамиране. Нефтът беше неразделна част от запалителния агент, който влезе в историята под името „гръцки огън“. През Средновековието се използва основно за улично осветление.
В началото на 19 век в Русия от масло чрез дестилация се получава осветително масло, наречено керосин, което се използва в лампи, изобретени в средата на 19 век. През същия период, във връзка с растежа на индустрията и появата на парни машини, търсенето на масло като източник на смазочни материали започва да се увеличава. Внедряване в края на 60-те години. Нефтените сондажи от 19 век се считат за раждането на петролната индустрия.
В началото на 19-ти и 20-ти век бяха изобретени бензинови и дизелови двигатели. Това доведе до бързото развитие на производството на петрол и методите за неговата преработка.
Нефтът е "сноп от енергия". Използвайки само 1 ml от това вещество, можете да загреете цяла кофа вода с един градус, а за да сварите кофа самовар, имате нужда от по-малко от половин чаша масло. По енергийна концентрация на единица обем маслото се нарежда на първо място сред природните вещества. Дори радиоактивните руди не могат да се конкурират с него в това отношение, тъй като съдържанието на радиоактивни вещества в тях е толкова ниско, че трябва да се обработват тонове скали за извличане на 1 mg ядрено гориво.
Залежите на суров нефт и газ са възникнали преди 100-200 милиона години в дебелината на Земята. Произходът на петрола е една от скритите тайни на природата.
Нефт и нефтопродукти.
Нефтът е единственото течно изкопаемо гориво. Жълта до тъмнокафява мазна течност, по-лека от водата. (показани са проби от масло.) Има леки и тежки масла. Белите дробове се отстраняват с помпи, по фонтански начин, те се използват главно за производство на бензин и керосин. Тежките понякога се добиват дори по минния метод (находище Яремское в Република Коми) и се преработват в битум, мазут, масла.
За разлика от други минерали, нефтът, подобно на газа, не образува отделни слоеве, той запълва празнини в скалите: пори между песъчинки, пукнатини.
Маслото е запалимо. Той запазва това свойство дори докато е на повърхността на водата, където може да се запали от запалима факла, докато се разпространи в тънък преливащ се филм. Маслото е уникално гориво, неговата калоричност е 37-49 MJ/kg. И така, 10 тона масло дават толкова топлина, колкото 13 тона антрацит, 31 тона дърва за огрев. Той е в основата на енергетиката, химическата промишленост. Известно е и лечебно масло, богато на нафтенови и ароматни въглеводороди.
Лабораторен опит No1. Физични свойства на маслото
Разглеждаме епруветка с масло (маслена течност, тъмнокафяв на цвят, почти черен с характерна миризма.)
Маслото не мирише на бензин, с което се свързва идеята за него. Ароматът на маслото се придава от придружаващия се въглероден дисулфид, остатъци от растителни и животински организми.
Разтваряме масло във вода (не се разтваря, образува се филм на повърхността). Плътността на филма е по-малка от водата, така че е на повърхността.
Елементарен състав на маслото.
C - 84 - 87% O, N, S - 0,5 - 2%
H - 12 - 14% в някои депозити до 5% S
Маслото е сложна смес от голям брой органични съединения.
Състав на маслото и неговите продукти.
Рафиниране на петрол (химия)
Рафинирането на петрол е процес, който включва създаването на сложно оборудване.
Учител: попълнете таблицата "Рафиниране на нефт"
|
Първична обработка (физически процеси) |
почистване |
Дехидратация, обезсоляване, отстраняване на летливи въглеводороди (главно метан) |
|
Дестилация |
Термично разделяне на маслото на фракции. въз основа на разликата в точките на кипене на въглеводороди с различни молекулни тегла |
|
|
Рециклиране (химични процеси) |
Крекинг |
Разграждане на дълговерижни въглеводороди и образуване на въглеводороди с по-малко въглеродни атоми в молекули |
|
Реформиране |
Промяна на структурата на въглеводородните молекули чрез: изомеризация, алкилиране, Циклизация (ароматизация) |
Първично рафиниране на масло - ректификация - разделяне на фракции на маслото, въз основа на разликата в точките на кипене.
Маслото се подава в дестилационната колона през тръбна пещ, в която се нагрява до 350⁰С. Под формата на пара маслото се издига нагоре по колоната и, постепенно охлаждайки, се разделя на фракции: бензин, нафта, керосин, соларни масла, мазут. Недестилираната част е катран.
(според таблицата е описана работата на дестилационната колона, наречени са фракциите и техните области на приложение).
Маслени фракции:
C5 - C11 - бензин (гориво за автомобили и самолети, разтворител);
C8 - C14 - нафта (гориво за трактори);
C12 - C18 - керосин (гориво за трактори, ракети, самолети);
С15 - С22 - газьол (леки нефтопродукти) - диз. гориво.
Останалата част от дестилацията е мазут (гориво за котли). Допълнителните дестилации образуват смазочни масла. Използването на мазут - соларно масло, парафин, вазелин, смазочни масла. Използването на катран - битум, асфалт.
Вторично рафиниране на масло: крекинг (каталитичен и термичен).
|
термичен |
каталитичен |
|
450–550° |
400-500 °С, кат. Al2O3 nSiO2 (алумосиликатен катализатор) |
|
Процесът е бавен |
Процесът е бърз |
|
Образуват се много ненаситени въглеводороди |
Образуват се значително по-малко ненаситени въглеводороди |
|
Получен бензин: 1) устойчиви на детонация 2) нестабилни по време на съхранение (ненаситените въглеводороди лесно се окисляват) |
Получен бензин: 1) устойчиви на детонация 2) по-стабилни по време на съхранение (тъй като има много ненаситени въглеводороди) |
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16 СH₃- CH₂- CH₂- CH₃ → CH₃- CH- CH₃
CH₃
Марката на бензина и неговото качество зависят от неговата устойчивост на удар по октанова скала:
Устойчивостта на детонация се приема за 0 (запалва се лесно)
н. хептан;
Над 100 - (висока стабилност) 2,2,4-триметилпентан. Колкото повече n.хептан се съдържа в бензина, толкова по-висок е неговият клас.
Разклонените ограничаващи въглеводороди, ненаситените и ароматните въглеводороди са устойчиви на детонация.
Реформинг (ароматизация) - 450⁰ - 540⁰С
хексан → циклохексан → бензен: C₆H₁₄ → C₆H₁₂ → C₆H₆
Произведен за увеличаване на устойчивостта на детонация на бензина - способността да издържа на силна компресия в цилиндъра на двигателя при високи температури без спонтанно запалване.
Учителят по география продължава урока
Разпределение на основните петролни запаси в света.
Думата "масло" се появява в руския език през 17-ти век и идва от арабското "nafata", което означава "да бълвам". Така наречена през 4-3 хил.пр.н.е. д. жителите на Месопотамия - древният център на цивилизацията - запалима маслена черна течност, която наистина понякога изригва на повърхността на земята под формата на фонтани.
Затова от древни времена до средата на 19 век нефтът се е добивал, където се е изливал под формата на извори, преминавайки през разломи и пукнатини в скалите. Но когато започнаха да го търсят далеч от местата на директно изпускане на масло, възникнаха въпроси: как да го направя? къде да се пробиват кладенци?
В хода на дълги геоложки проучвания беше установено, че нефтът най-вероятно е там, където дебелите слоеве на седиментната покривка са смачкани на гънки и разкъсани от тектонски движения на земната кора, образувайки куполообразни завои на слоевете, така нареченият антиклинален тип естествено натрупване на въглеводороди, наречен находище. Области от земната кора, съдържащи едно или повече от тези отлагания, се наричат депозити.
В света са открити повече от 27 хиляди нефтени находища, но само малка част от тях (1%) съдържат ¾ от световните нефтени запаси, а 33 супергиганта - половината от световните запаси.
Анализирайки разпределението на световните доказани петролни ресурси по региони и държави, стигаме до извода, че Югозападна Азия играе изключителна роля, а именно 2/3 от световните петролни ресурси се намират в страните от Персийския залив (Калифорния, Ирак, ОАЕ, Кувейт, Иран).
Предлагам, използвайки данните, да изпълним задача № 1 (отбележете на контурната карта 10-те първи страни в света по проучени нефтени ресурси).
Горивната индустрия в световната икономика.
Рафинериите, занимаващи се с рафиниране на нефт на различни видове горива (бензин, керосин, мазут), са разположени основно в райони на потребление. Следователно в световната икономика се е образувала огромна териториална разлика между областите на нейното производство и потребление. Нека да разберем защо?
В момента петролът се произвежда в повече от 80 страни по света. Между икономически развитите и развиващите се страни световното производство (приблизително 3,5 милиарда тона) е разпределено приблизително поравно.
Малко повече от 40% се падат на страните от ОПЕК, а чуждата Азия се откроява от някои големи региони, главно поради страните от Персийския залив.
Нека анализираме данните, така че страните от Персийския залив представляват 2/3 от световните доказани петролни запаси и около 1/3 от световното му производство. 4 страни от този регион произвеждат повече от 100 милиона тона петрол годишно, докато в този списък лидер е CA, който заема 1-во място в света. Останалите региони са разпределени според размера на добива на петрол в следния ред: Латинска Америка, Северна Америка, Африка, ОНД, Северна Европа. В същото време по-голямата част от енергийните ресурси, предимно петрол, произведен в развиващите се страни, се изнасят за САЩ, Западна Европа и Япония, които винаги ще бъдат силно зависими от вноса на горива в промишлеността.
В резултат на това се формират стабилни „енергийни мостове“ между много страни и континенти – под формата на мощни, предимно океански, нефтени товарни потоци.
Така страните от ОПЕК (почти 2/3 на ОПЕК от световния износ), Мексико и Русия остават водещи износители на петрол. Следователно най-мощните експортни товарни потоци на петрол имат следните направления:
Закрепвайки предложения материал, изпълнете задача номер 2 на контурните карти. Обърнете внимание на основните товарни потоци нефт.
Руски технолог и дизайнер - Шухов В.Г.;
прави (1878) изчисления на първия нефтопровод в Русия и ръководи изграждането му. Получава (1891) патент за създаване на инсталация за крекинг на нефтени въглеводороди;
До началото на 80-те години на миналия век около 16 милиона тона нефт годишно навлизаха в океана, което представляваше 10,23% от световното производство. Най-големите загуби на нефт са свързани с транспортирането му от производствените райони. Аварийни ситуации, изхвърляне на миеща и баластна вода зад борда от танкери, всичко това води до наличието на постоянни дялове на замърсяване по морските пътища.
През последните 130 години, от 1964 г., около 12 000 сондажи са били пробити в Световния океан, от които 11 000 и 1350 промишлени сондажи са били оборудвани само в Северно море. Поради незначителни течове годишно се губят 10,1 милиона тона петрол. Големи маси нефт навлизат в моретата покрай реките с промишлени отпадъчни води. Попадайки в морската среда, маслото първо се разпространява под формата на филм, образувайки слоеве с различна дебелина. Масленият филм променя състава на спектъра и интензитета на проникване на светлина във водата. Когато се смеси с вода, маслото образува емулсия от два вида: директна "масло във вода" и обратна "вода в масло". Директните емулсии, съставени от маслени капчици с диаметър до 10,5 µm, са по-малко стабилни и са характерни за маслосъдържащи повърхностноактивни вещества. Когато летливите фракции се отстраняват, маслото образува вискозни обратни емулсии, които могат да останат на повърхността, да бъдат отнесени от течението, да се измият на брега и да се утаят на дъното.
13 ноември 2002 г. Танкер, натоварен с петрол, потъва край бреговете на Испания. В трюмовете на танкера има 77 000 тона петрол.
По времето, когато танкерът потъва, около 5000 тона мазут и дизелово гориво, използвани за задвижването на двигателите на танкера, са се излели в морето, приблизително същото количество се е разляло, когато танкерът се е счупил на две части. В района на бедствието се образуват две гигантски петролни петна, чиято площ е над 100 квадратни километра. Вълните изхвърлят все повече и повече порции мазут на брега и докъдето стига погледът, по цялото крайбрежие лежи ивица с отровен черно-кафяв цвят.Черният прибой грозно контрастира със зелените храсти на брега.
Рибите са обвити в масло и умират от задушаване. Морски птици - луди, чайки, хири, корморани - тъпчат по скалите. Студени са, гърдите, шията, крилата им са покрити с масло, отровна мръсотия влиза в тялото, когато се опитват да почистят перата си с клюна. Без да разбират нищо, те гледат тъжно към родния елемент, който им е станал чужд, сякаш очакват неизбежна смърт. Птиците примирено се предават в ръцете на ентусиасти, които се опитват да почистят оперението от масло, пускат лечебен разтвор в мънистите си очи с пипети. Но само няколко стотици хиляди умиращи птици успяват да получат помощ. Нанесени са непоправими щети на един от най-богатите на риболов региони в страната. Замърсени уникални места за събиране на стриди, миди, улов на октоподи и раци.
учител по химия
Рафиниране на петрол
Методи за справяне с нефт в океана:
а) самоунищожение, б) химическо разпръскване, в) абсорбция, г) ограждане, д) биологична обработка.
A - петно е малко и далеч от брега (разтваряне във вода и изпаряване)
B - химически препарати (попиват масло, издърпват се на малки петна и се почистват с мрежи)
B - сламата или торфът поглъща малки петна, когато е спокоен
G - ограждане с "контейнери" и изпомпване от тях с помпи
D - биологични препарати
За да се намали вредата, нанесена на природата, е необходимо:
усъвършенстват методите и технологиите за производство, съхранение, транспортиране на нефт и гарантират безопасността на производството.
Изкопаемите въглища са твърди продукти от промяната на древни растителни останки, използвани в промишлеността като гориво, както и като химически суровини. Те се отличават със съдържание на пепел. Ако съдържанието на пепел е под 50% - това са въглища, ако е по-високо - маслени шисти.
Въглищата съдържат 60-98% въглерод, 1-12% водород, 2-20% кислород, 1-3% азот, сяра, фосфор, силиций, алуминий, желязо, влага
Според състава на изходния материал въглищата се делят на хумусни (образувани от висши растения) и сапропелови (образувани от водорасли). Торфът или сапропелът постепенно под налягане и при липса на кислород се превръщат в кафяви въглища, които се превръщат във въглища, а след това в антрацит. При специфични геоложки условия (силно налягане, висока температура) въглищата могат да се превърнат в графит и шунгит, скала, съдържаща криптокристален въглерод.
Кафявите въглища са рехави образувания с кафяв или черно-кафяв цвят. Те съдържат 64-78% въглерод, до 6% водород. Те имат ниска топлопроводимост. Това са нискокачествени въглища. Най-големите запаси от кафяви въглища са съсредоточени в басейните Лена и Канск-Ачинск на Русия (работа с географска карта)
Твърдите въглища са много плътни. Те съдържат 90% въглерод, до 5% водород (работете с диаграмата "Въглища" (Приложение 1)). Те имат висока калоричност. От тях повече от 400 различни продукта могат да бъдат получени чрез преработка, чиято цена, в сравнение с цената на самите въглища, се увеличава с 20-25 пъти. Преработката на въглища се извършва в коксохимически заводи. Много обещаваща посока на преработка е производството на течно гориво от въглища.
гориво. химически суровини
Учител по география
Най-големите въглищни басейни са Тунгуска, Лена, Таймир в Русия; Апалачи в САЩ, руски в Германия, Карагандски басейн в Казахстан (работа с географска карта).
Антрацитите - съдържат най-много въглерод - до 97% (работете с диаграмата "Въглища"), поради което се използва като висококачествено бездимно гориво, както и в металургията, химическата и електрическата промишленост.
Помислете за въглищата в колекцията и обърнете внимание на факта, че колкото по-високо е съдържанието на въглерод в веществото, толкова по-интензивен е неговият цвят, толкова по-високо е качеството на въглищата.
Учениците разглеждат кафяви, каменни въглища, антрацит в сборника „Гориво”
Как се добиват въглища?
Въглищата се добиват по два начина: открит и подземен. Отвореният метод е по-прогресивен и икономичен, тъй като позволява използването на технология. По този начин се добиват предимно термични въглища. Подземният метод е по-скъп, но и по-обещаващ, тъй като най-качествените въглища се намират на големи дълбочини. Днес така се добиват въглища за металургията.
Коя страна е на първо място по проучени запаси от въглища? (САЩ)
Учител по химия
DI. Менделеев, който тази година навърши 175 години, написа по този въпрос: „Няма отпадъци, има неизползвани суровини“.
По този начин нефтът, газът, въглищата са не само най-ценните източници на въглеводороди, но и част от уникален килер на незаменими природни ресурси, чието внимателно и разумно използване е необходимо условие за прогресивното развитие на човешкото общество. По този повод се връщаме отново към епиграфа на нашия урок, думите на великия руски учен и химик Д.И. Менделеев, който каза, че „Петролът не е гориво, с банкноти е възможно да се топли“. Това твърдение може да се приложи към всички естествени въглеводороди.
Затвърдяване на изучавания материал
1. Какви продукти се извличат от свързан нефтен газ и за какво се използват?
Отговор: Бензинът е изолиран от свързан нефтен газ,който се използва като добавка към обикновения бензин;пропан-бутанова фракция се използва катогориво; сух газ се използва в органични реакциисинтез.
2. Защо природният газ се запалва по-лесно в двигател от обикновения бензин?
Отговор: Бензинът има по-ниска температуразапалване от нормалното.
3. Защо съставът на маслото не може да бъде изразен в една формула?
Отговор: Съставът на маслото не може да се изрази с една формула, т.кмаслото е смес от много въглеводороди.
Домашна работа:
1. Съгласно учебника § 20 - 22 (преди крекинг на петролни продукти) прочети
2. Въпроси и задачи: No 4 § 20, No 7 - 9 § 21
Изтеглете материал