Reikėtų pažymėti, kad angliavandeniliai yra plačiai paplitę gamtoje. Dauguma organinių medžiagų gaunama iš natūralių šaltinių. Organinių junginių sintezės procese kaip žaliava naudojamos gamtinės ir susijusios dujos, anglys ir rudosios anglys, nafta, durpės, gyvūninės ir augalinės kilmės produktai.
Natūralūs angliavandenilių šaltiniai: gamtinės dujos.
Gamtinės dujos – tai natūralūs įvairios struktūros angliavandenilių ir kai kurių dujų priemaišų (vandenilio sulfido, vandenilio, anglies dioksido) mišiniai, užpildantys uolienas žemės plutoje. Šie junginiai susidaro dėl organinių medžiagų hidrolizės dideliame Žemės storio gylyje. Jie randami laisvoje būsenoje didžiulių sankaupų pavidalu - dujos, dujų kondensatas ir naftos bei dujų telkiniai.
Pagrindinis degiųjų gamtinių dujų struktūrinis komponentas yra CH₄ (metanas - 98 %), С₂Н₆ (etanas - 4,5 %), propanas (С₃Н₈ - 1,7 %), butanas (С₄Н₁₀ - 0,8 %), pentanas (С₄Н₁₀ - 0,8 %), pentanas (С.0. . Susijusios naftos dujos yra ištirpusios būsenos naftos dalis ir išsiskiria iš jos dėl slėgio sumažėjimo, kai alyva kyla į paviršių. Dujų ir naftos telkiniuose vienoje tonoje naftos yra nuo 30 iki 300 kv. m dujų. Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra vertingas kuras ir žaliava organinės sintezės pramonei. Dujos tiekiamos į dujų perdirbimo įmones, kur jas galima perdirbti (naftą, žematemperatūrinę adsorbciją, kondensaciją ir rektifikaciją). Jis yra padalintas į atskirus komponentus, kurių kiekvienas naudojamas konkretiems tikslams. Pavyzdžiui, iš metano sintezės dujų, kurios yra pagrindinės žaliavos gaminant kitus angliavandenilius, acetileno, metanolio, metanalio, chloroformo.
Natūralūs angliavandenilių šaltiniai: nafta.
Aliejus yra sudėtingas mišinys, kurį daugiausia sudaro nafteniniai, parafininiai ir aromatiniai angliavandeniliai. Į alyvos sudėtį įeina asfalto-dervos medžiagos, mono- ir disulfidai, merkaptanai, tiofenas, tiofanas, vandenilio sulfidas, piperidinas, piridinas ir jo homologai, taip pat kitos medžiagos. Remiantis produktais, naudojant naftos chemijos sintezės metodus gaunama daugiau nei 3000 skirtingų produktų, įskaitant. etilenas, benzenas, propilenas, dichloretanas, vinilo chloridas, stirenas, etanolis, izopropanolis, butilenai, įvairūs plastikai, cheminiai pluoštai, dažikliai, plovikliai, vaistai, sprogstamosios medžiagos ir kt.
Durpės yra augalinės kilmės nuosėdinė uoliena. Ši medžiaga naudojama kaip kuras (daugiausia šiluminėms elektrinėms), kaip cheminė žaliava (daugelio organinių medžiagų sintezei), kaip antiseptinė pakrata ūkiuose, ypač paukštynuose, kaip trąšų, skirtų sodui ir daržui, komponentas. lauko javai.
Natūralūs angliavandenilių šaltiniai: ksilemas arba mediena.
Ksilemas yra aukštesniųjų augalų audinys, per kurį vanduo ir ištirpusios maistinės medžiagos patenka iš sistemos šakniastiebių į lapus, taip pat į kitus augalų organus. Jį sudaro ląstelės su standžiu apvalkalu, turinčių kraujagyslių laidumo sistemą. Priklausomai nuo medienos rūšies, joje yra skirtingi kiekiai pektino ir mineralinių junginių (daugiausia kalcio druskų), lipidų ir eterinių aliejų. Mediena naudojama kaip kuras, iš jos gali būti sintetinamas metilo alkoholis, acto rūgštis, celiuliozė ir kitos medžiagos. Iš kai kurių medienos rūšių gaunami dažikliai (santalas, rąstas), taninai (ąžuolas), sakai ir balzamai (kedras, pušis, eglė), alkaloidai (nakvišų, aguonų, skėčių, skėtinių šeimų augalai). Kai kurie alkaloidai naudojami kaip vaistai (chitinas, kofeinas), herbicidai (anabazinas), insekticidai (nikotinas).
Atminkite: distiliavimas (distiliavimas) yra lakiųjų skysčių mišinio atskyrimo būdas laipsniškai išgarinant, o po to kondensuojant.
Alyva. Naftos rafinavimas
Daugelis organinių medžiagų, su kuriomis susiduriate kasdieniame gyvenime – plastikai, dažai, plovikliai, vaistai, lakai, tirpikliai – yra sintetinami iš angliavandenilių. Gamtoje yra trys pagrindiniai angliavandenilių šaltiniai – nafta, gamtinės dujos ir anglis.
Nafta yra vienas iš svarbiausių mineralų. Neįsivaizduojame savo gyvenimo be naftos ir jos produktų. Ne veltui naftos turtingos šalys vaidina svarbų vaidmenį pasaulio ekonomikoje.
Nafta – tamsus, riebus skystis, randamas žemės plutoje (29.1 pav.). Tai vienalytis kelių šimtų medžiagų mišinys – daugiausia sočiųjų angliavandenilių, kurių anglies atomų skaičius molekulėje yra nuo 1 iki 40.
Šiam mišiniui apdoroti naudojami tiek fiziniai, tiek cheminiai metodai. Pirmiausia aliejus išskiriamas į paprastus mišinius – frakcijas – distiliuojant (distiliuojant arba rektifikuojant), remiantis tuo, kad įvairios aliejaus sudėtyje esančios medžiagos verda skirtingose temperatūrose (12 lentelė). Distiliavimas vyksta distiliavimo kolonėlėje su dideliu kaitinimu (29.2 pav.). Frakcijos, turinčios aukščiausią virimo temperatūrą, kurios suyra aukštoje temperatūroje, distiliuojamos sumažintame slėgyje.
12 lentelė. Naftos distiliavimo frakcijos
|
Anglies atomų skaičius molekulėse |
Virimo temperatūra, °С |
Taikymas |
|
|
Virš 200 o C |
|||
|
Automobilių kuras |
|||
|
Kuras, žaliavos sintezei |
|||
|
Aviacinis benzinas |
|||
|
dyzelinis kuras |
|||
|
Sunkusis gazolis (mazutas) |
Kuras šiluminėms elektrinėms |
||
|
Suyra kaitinant, distiliuojamas sumažintame slėgyje |
Asfalto, bitumo, parafino, tepalų, kuro katilams gamyba |
Ukraina yra gana turtinga naftos atsargomis. Pagrindiniai telkiniai yra sutelkti trijuose naftos ir dujų regionuose: rytiniame (Sumų, Poltavos, Černigovo ir Charkovo regionai), vakariniame (Lvovo ir Ivano-Frankivsko regionai) ir pietiniame (Juodosios jūros regionas, Azovo ir Juodosios jūrų šelfai). Naftos atsargos Ukrainoje vertinamos apie 2 milijardus tonų, tačiau nemaža jų dalis telkiasi dideliame gylyje (5-7 km). Ukrainoje per metus išgaunama apie 2 mln. tonų naftos, o paklausa – 16 mln. tonų, todėl, deja, Ukraina vis dar priversta importuoti nemažus kiekius naftos.
Cheminis naftos produktų perdirbimas
Kai kurie naftos distiliavimo produktai gali būti naudojami nedelsiant be tolesnio apdorojimo - tai yra benzinas ir žibalas, tačiau jie sudaro tik 20-30% naftos. Be to, po distiliavimo benzinas yra prastos kokybės (su mažu oktaniniu skaičiumi, tai yra, suspaudus variklyje, jis sprogsta ir neperdega). Variklis, veikiantis tokiais degalais, daro būdingą beldimą ir greitai sugenda. Siekiant pagerinti benzino kokybę ir padidinti jo išeigą, aliejus yra chemiškai apdorojamas.
Vienas iš svarbiausių cheminio naftos perdirbimo būdų yra krekingas (iš anglų kalbos į krekingą - suskaldykite, sulaužykite, nes trūkinėja nutrūkus anglies grandinėms) (29.3 pav.). Kaitinant iki 500 ° C, neprieinant prie oro, esant specialiais katalizatoriams, ilgos alkano molekulės suskaidomos į mažesnes. Krekingo metu sotieji angliavandeniliai sudaro lengvų sočiųjų ir nesočiųjų angliavandenilių mišinį, pavyzdžiui:
Šis procesas padidina benzino ir žibalo išeigą. Toks benzinas kartais vadinamas krekingu benzinu.
Viena iš charakteristikų, lemiančių benzino kokybę, yra oktaninis skaičius, rodantis oro ir kuro mišinio detonavimo (sprogimo) galimybę variklyje. Kuo didesnis oktaninis skaičius, tuo mažesnė detonacijos tikimybė, taigi ir geresnė benzino kokybė. Heptanas netinkamas kaip variklių kuras, labiau detonuoja, o izooktanas (2,2,4-trimetilpentanas) pasižymi priešingomis savybėmis – variklyje beveik nesprogsta. Šios dvi medžiagos tapo benzino kokybės nustatymo skalės – oktaninio skaičiaus skalės – pagrindu. Šioje skalėje heptanas yra 0, o izooktanas – 100. Pagal šią skalę 95 oktaninio skaičiaus benzinas turi tokias pat detonavimo savybes kaip ir 95 % izooktano ir 5 % heptano mišinys.
Naftos perdirbimas vyksta specialiose įmonėse - naftos perdirbimo gamyklose. Ten vykdoma ir žalios naftos rektifikacija, ir susidarančių naftos produktų cheminis apdorojimas. Ukrainoje yra šešios naftos perdirbimo gamyklos: Odesoje, Kremenčuge, Chersone, Lisichanske, Nadvornyanske ir Drohobyche. Bendras visų Ukrainos naftos perdirbimo gamyklų pajėgumas viršija 52 mln. tonų per metus.
Gamtinių dujų
Antras pagal svarbą angliavandenilių žaliavų šaltinis yra gamtinės dujos, kurių pagrindinis komponentas yra metanas (93-99%). Gamtinės dujos pirmiausia naudojamos kaip efektyvus kuras. Jas deginant nesusidaro nei pelenų, nei nuodingo anglies monoksido, todėl gamtinės dujos laikomos aplinkai nekenksmingu kuru.
Didelį kiekį gamtinių dujų sunaudoja chemijos pramonė. Gamtinių dujų perdirbimas daugiausia sumažinamas iki nesočiųjų angliavandenilių ir sintezės dujų gamybos. Etilenas ir acetilenas susidaro pašalinus vandenilį iš žemesniųjų alkanų:
Sintezės dujos – anglies (II) oksido ir vandenilio mišinys – gaunamos kaitinant metaną garais:
Iš šio mišinio, naudojant įvairius katalizatorius, sintetinami deguonies turintys junginiai – metilo alkoholis, acto rūgštis ir kt.
Perleidžiamos per kobalto katalizatorių, sintezės dujos paverčiamos alkanų mišiniu, kuris yra sintetinis benzinas:
Anglis
Kitas angliavandenilių šaltinis yra anglis. Chemijos pramonėje jis apdorojamas koksuojant – kaitinant iki 1000 °C be oro prieigos (29.5 pav., p. 170). Tokiu atveju susidaro koksas ir akmens anglių degutas, kurių masė yra tik keli procentai anglies masės. Koksas naudojamas kaip reduktorius metalurgijoje (pavyzdžiui, norint gauti geležį iš jo oksidų).
Akmens anglių dervoje yra keli šimtai organinių junginių, daugiausia aromatinių angliavandenilių, kurie iš jo gaunami distiliuojant.
Akmens anglys taip pat naudojamos kaip kuras, tačiau yra didelių aplinkosaugos problemų. Pirma, anglys turi nedegių priemaišų, kurios degant kurui virsta šlakais; antra, anglys turi nedidelius kiekius sieros ir azoto junginių, kurių degimo metu susidaro atmosferą teršiantys oksidai. Pagal anglies atsargas Ukraina užima vieną pirmųjų vietų pasaulyje. Teritorijoje, kuri sudaro 0,4% pasaulio, Ukrainoje yra sutelkta apie 5% pasaulio energetinių žaliavų atsargų, iš kurių 95% sudaro akmens anglys (apie 54 mlrd. tonų). 2015 metais anglies gavyba siekė 40 mln. tonų, tai yra beveik perpus mažiau nei 2011 metais. Šiandien Ukrainoje yra 300 akmens anglių kasyklų, iš kurių 40% gamina koksinę anglį (kurią galima perdirbti į koksą). Gamyba daugiausia sutelkta Donecko, Lugansko, Dnepropetrovsko ir Voluinės srityse.
Kalbinė užduotis
Graikų kalba pyro reiškia „ugnis“, o lizė – „skilimas“. Kaip manote, kodėl terminai „krekingas“ ir „pirolizė“ dažnai vartojami pakaitomis?
Pagrindinė idėja
Pagrindiniai angliavandenilių šaltiniai pramonei yra nafta, anglis ir gamtinės dujos. Siekiant efektyvesnio panaudojimo, šie gamtos ištekliai turi būti apdorojami, kad būtų atskirtos atskiros medžiagos ar mišiniai.
testo klausimai
334. Įvardykite pagrindinius natūralius angliavandenilių šaltinius.
335. Kuo grindžiamas fizinis aliejaus atskyrimo į frakcijas metodas?
336. Į kokias frakcijas distiliuojant išsiskiria aliejus? Apibūdinkite jų taikymą. Koks yra vertingiausias naftos perdirbimo produktas šiuolaikinei visuomenei?
337. Kuo skiriasi svarbiausi naftos produktai pagal cheminę sudėtį?
338. Naudodamiesi informacija, pateikta šioje ir ankstesnėse dalyse, apibūdinkite gamtinių dujų naudojimą chemijos pramonėje.
339. Kokie pagrindiniai produktai išgaunami koksuojant anglį?
340. Kodėl apdirbimo metu anglys šildomos be oro prieigos?
341. Kodėl gamtinės dujos yra geresnės už anglį kaip kuras?
342. Kokios medžiagos ir medžiagos gaunamos apdorojant anglį ir gamtines dujas?
Medžiagos įsisavinimo užduotys
343. Krekingo angliavandenilio C 20 H 42 metu susidaro du produktai, kurių molekulėse yra vienodas anglies atomų skaičius. Parašykite reakcijos lygtį.
344. Kuo esminis skirtumas tarp alyvos krekingo ir rektifikacijos?
345. Kaip manote, kodėl tiesioginio naftos distiliavimo metu naftos neįmanoma paversti benzinu daugiau nei 20%?
346. Išanalizuoti pav. 29.2 ir aprašykite, kaip distiliuojamas aliejus.
347. Sudarykite etileno ir acetileno gavimo iš gamtinių dujų komponentų reakcijų lygtis.
348. Vienas iš benzino komponentų yra angliavandenilis C 8 H 18 . Parašykite jo susidarymo iš anglies(II) oksido ir vandenilio reakcijos lygtį.
349. Visiškai sudegus benzinui, variklyje susidaro anglies dioksidas ir vanduo. Parašykite benzino degimo reakcijos lygtį, darant prielaidą, kad jį sudaro angliavandeniliai, kurių sudėtis C 8 H 18 .
350. Automobilių išmetamosiose dujose yra nuodingų medžiagų: anglies(II) oksido ir azoto(N) oksido. Paaiškinkite, kokių cheminių reakcijų metu jie susidarė.
351. Kiek kartų padidės kuro ir oro mišinio, susidedančio iš 40 ml oktaninių garų ir 3 litrų oro, tūris užsidegus? Skaičiuodami darykite prielaidą, kad ore yra 20% deguonies (pagal tūrį).
352. Šilto klimato šalyse parduodamame benzine yra didesnės molekulinės masės angliavandenilių nei benzine, parduodamame šaltame klimate. Pasiūlykite, kodėl rafinuotojai tai daro.
353*. Aliejuje yra tiek daug vertingų organinių medžiagų, kad D. I. Mendelejevas sakė: „Alyvos deginimas krosnyje yra beveik tas pats, kas kūrenti banknotus“. Kaip jūs suprantate šį teiginį? Pasiūlykite racionalaus natūralių angliavandenilių šaltinių naudojimo būdus.
354*. Papildomuose šaltiniuose rasite informacijos apie medžiagas, kurios yra naftos, gamtinių dujų ar anglies žaliavos. Ar galima juos pagaminti nenaudojant natūralių angliavandenilių šaltinių? Ar žmonija gali atsisakyti naudoti šias medžiagas? Pagrįskite atsakymą.
355*. Naudodami geografijos pamokose 8 ir 9 klasėse įgytas žinias, apibūdinkite esamus ir būsimus Ukrainos anglies, naftos, gamtinių dujų gavybos baseinus ir sritis. Ar šių angliavandenilių šaltinių perdirbimo įmonių vieta derinama su jų telkiniais.
Tai vadovėlio medžiaga.
GAMTINIAI ANGLIANDENILIŲ ŠALTINIAI IR JŲ APDOROJIMAS
1. Pagrindinės gamtinių dujų pramoninio perdirbimo kryptys
A) kuras, energijos šaltinis
B) parafinų gavimas
C) polimerų gavimas
D) tirpiklių gavimas.
2. Koks cheminis metodas naudojamas pirminiam naftos perdirbimui?
A) deginimas
B) skilimas
B) frakcinis distiliavimas
D) įtrūkimai.
3. Kurių angliavandenilių šaltinis yra akmens anglių degutas?
A) ekstremalus
B) aromatingas
B) neribotas
D) cikloparafinai.
4. Kodėl anglies perdirbimas vadinamas sausuoju distiliavimu?
A) atliekama be prieigos prie oro
B) be prieigos prie vandens
B) sausas maistas
D) distiliuotas sausais garais.
5. Pagrindinis gamtinių dujų komponentas yra
A) etanas
B) butanas
B) benzenas
D) metanas.
6. Pagrindinė gamtinių dujų perdirbimo rūšis:
A) sintezės dujų gavimas
B) kaip kuras
B) acetileno gavimas
D) gauti benziną
7. Ekonomiškai efektyvus ir aplinkai nekenksmingas kuras yra ..
A) akmens anglis
B) gamtinės dujos
B) durpės
D) aliejus
8. Naftos rafinavimas grindžiamas:
A) skirtingose sudedamųjų dalių virimo temperatūrose
B) dėl sudedamųjų dalių tankio skirtumo
C) dėl skirtingo sudedamųjų dalių tirpumo
D) dėl skirtingo tirpumo vandenyje
9. Kas sukelia vamzdžių koroziją distiliuojant ir rafinuojant naftą?
A) smėlio buvimas aliejaus sudėtyje
B) molis
B) siera
D) azotas
10. Naftos produktų perdirbimas, siekiant gauti mažesnės molekulinės masės angliavandenilius, vadinamas:
A) pirolizė
B) įtrūkimai
B) skilimas
D) hidrinimas
11. Katalizinis krekingas leidžia gauti angliavandenilių:
A) normali (neišsišakojusi struktūra)
B) šakotas
B) aromatingas
D) neribotas
12. Kaip antidetonacinis kuras naudojamas:
A) aliuminio chloridas
B) tetraetilšvinas
B) švino chloridas
D) kalcio acetatas
13. Gamtinės dujosnėra naudojamas kaip:
A) žaliavos suodžių gamyboje
B) žaliavos organinėje sintezėje
B) reagentas fotosintezėje
D) buitinis kuras
14. Cheminiu požiūriu dujofikavimas yra ...
A) buitinių dujų tiekimas vartotojams
B) tiesti dujotiekius
C) iškastinės anglies pavertimas dujomis
D) medžiagų apdorojimas dujomis
15. Netaikoma į naftos distiliavimo frakcijas
A) žibalas
B) mazutas
B) derva
D) gazolis
16. Pavadinimas, neturintis nieko bendro su variklių degalais, yra ...
A) benzinas
B) žibalo
B) etinas
D) gazolis
17. Suskaidžius oktaną, susidaro alkanas, kurio anglies atomų skaičius molekulėje lygus ...
A) 8
B) 6
4 val
D) 2
18. Krekinguojant butaną susidaro olefinas -
A) oktenas
B) butenas
B) propenas
D) etenas
19. Naftos produktų krekingas yra
A) naftos angliavandenilių atskyrimas į frakcijas
B) sočiųjų naftos angliavandenilių pavertimas aromatiniais
C) terminis arba katalizinis naftos produktų skilimas, dėl kurio susidaro angliavandeniliai, kurių molekulėje yra mažesnis anglies atomų skaičius
D) aliejaus aromatinių angliavandenilių pavertimas sočiaisiais
20. Pagrindiniai natūralūs sočiųjų angliavandenilių šaltiniai yra ...
BET)pelkių dujos ir anglis;
B)nafta ir gamtinės dujos;
IN)asfaltas ir benzinas;
D) koksas ir polietilenas.
21. Kokie angliavandeniliai yra įtraukti į susijusias naftos dujas?A) metanas, etanas, propanas, butanas
B) propanas, butanas
B) etanas, propanas
D) metanas, etanas
22. Kokie yra anglies pirolizės produktai?
A) koksas, kokso krosnies dujos
B) koksas, akmens derva
C) koksas, kokso krosnių dujos, akmens anglių derva, amoniakas ir vandenilio sulfido tirpalas
D) koksas, kokso krosnių dujos, akmens anglių derva
23. Nurodykite fizinį naftos perdirbimo būdą
A) reformuoti
B) frakcinis distiliavimas
B) katalizinis krekingas
D) terminis įtrūkimas
ATSAKYMAI:
1 ___
2 ___
3 ___
4 ___
5 ___
6 ___
7 ___
8 ___
9 ___
10___
11___
12___
13___
14___
15___
16___
17___
18___
19___
20___
21___
22___
23___
Vertinimo kriterijai:
9–12 taškų – „3“
13–16 taškų – „4“
17–23 taškai – „5“
Pranešimas tema: „Natūralūs angliavandenilių šaltiniai“
Parengta
angliavandeniliai
Angliavandeniliai yra junginiai, susidedantys tik iš anglies ir vandenilio atomų.
Angliavandeniliai skirstomi į ciklinius (karbociklinius junginius) ir aciklinius.
Cikliniais (karbocikliniais) junginiais vadinami junginiai, apimantys vieną ar daugiau ciklų, susidedančių tik iš anglies atomų (priešingai nei heterocikliniai junginiai, kuriuose yra heteroatomų – azoto, sieros, deguonies ir kt.).
d.). Karbocikliniai junginiai savo ruožtu skirstomi į aromatinius ir nearomatinius (aliciklinius) junginius.
Acikliniai angliavandeniliai apima organinius junginius, kurių molekulių anglies skeletas yra atviros grandinės.
Šios grandinės gali būti sudarytos iš viengubų jungčių (CnH2n+2 alkanai), turi vieną dvigubą jungtį (CnH2n alkenai), dvi ar daugiau dvigubų jungčių (dienų arba polienų), vieną trigubą jungtį (CnH2n-2 alkinai).
Kaip žinote, anglies grandinės yra daugumos organinių medžiagų dalis. Taigi angliavandenilių tyrimas yra ypač svarbus, nes šie junginiai yra kitų klasių organinių junginių struktūrinis pagrindas.
Be to, angliavandeniliai, ypač alkanai, yra pagrindiniai natūralūs organinių junginių šaltiniai ir svarbiausių pramoninių bei laboratorinių sintezių pagrindas.
Angliavandeniliai yra svarbiausia chemijos pramonės žaliava. Savo ruožtu angliavandeniliai yra gana plačiai paplitę gamtoje ir gali būti išskirti iš įvairių gamtinių šaltinių: naftos, susijusios naftos ir gamtinių dujų, anglies.
Panagrinėkime juos išsamiau.
Nafta yra natūralus sudėtingas angliavandenilių, daugiausia linijinių ir šakotųjų alkanų, mišinys, kurio molekulėse yra nuo 5 iki 50 anglies atomų, su kitomis organinėmis medžiagomis.
Jo sudėtis labai priklauso nuo jo gamybos (nusėdimo) vietos, be alkanų jame gali būti cikloalkanų ir aromatinių angliavandenilių.
Dujiniai ir kietieji naftos komponentai yra ištirpinti skystuose komponentuose, o tai lemia jos agregacijos būseną. Aliejus yra tamsaus (nuo rudos iki juodos) spalvos, būdingo kvapo aliejinis skystis, netirpus vandenyje. Jo tankis mažesnis nei vandens, todėl, patekęs į jį, paviršiumi pasklinda aliejus, neleidžiantis vandenyje ištirpti deguoniui ir kitoms oro dujoms.
Akivaizdu, kad naftos patekimas į natūralius vandens telkinius sukelia mikroorganizmų ir gyvūnų mirtį, o tai lemia aplinkos katastrofas ir net katastrofas. Yra bakterijų, kurios gali naudoti aliejaus komponentus kaip maistą, paversdamos jį nekenksmingais savo gyvybinės veiklos produktais. Akivaizdu, kad šių bakterijų kultūrų naudojimas yra ekologiškiausias ir perspektyviausias būdas kovoti su naftos tarša jos gamybos, transportavimo ir perdirbimo procese.
Gamtoje nafta ir susijusios naftos dujos, kurios bus aptartos toliau, užpildo žemės ertmes. Būdamas įvairių medžiagų mišinys, aliejus neturi pastovios virimo temperatūros. Akivaizdu, kad kiekvienas jo komponentas mišinyje išlaiko savo individualias fizines savybes, todėl aliejų galima atskirti į komponentus. Norėdami tai padaryti, jis išvalomas nuo mechaninių priemaišų, sieros turinčių junginių ir atliekamas taip vadinamas frakcinis distiliavimas arba rektifikavimas.
Frakcinis distiliavimas yra fizinis būdas atskirti komponentų, turinčių skirtingą virimo temperatūrą, mišinį.
Rektifikavimo procese aliejus skirstomas į šias frakcijas:
Rektifikacinės dujos - mažos molekulinės masės angliavandenilių, daugiausia propano ir butano, mišinys, kurio virimo temperatūra yra iki 40 ° C;
Benzino frakcija (benzinas) - angliavandeniliai, kurių sudėtis yra nuo C5H12 iki C11H24 (virimo temperatūra 40-200 °C); smulkiau atskiriant šią frakciją gaunamas benzinas (petrolio eteris, 40-70 °C) ir benzinas (70-120 °C);
Pirminio benzino frakcija - angliavandeniliai, kurių sudėtis yra nuo C8H18 iki C14H30 (virimo temperatūra 150-250 °C);
Žibalo frakcija - angliavandeniliai, kurių sudėtis yra nuo C12H26 iki C18H38 (virimo temperatūra 180-300 °C);
Dyzelinas - angliavandeniliai, kurių sudėtis yra nuo C13H28 iki C19H36 (virimo temperatūra 200-350 °C).
Alyvos distiliavimo liekanoje – mazute – yra angliavandenilių, kurių anglies atomų skaičius nuo 18 iki 50. Distiliuojant sumažintame slėgyje, išgaunama saulės alyva (С18Н28-С25Н52), tepalinės alyvos (С28Н58-С38Н78), vazelinas ir parafinas. mazutas – kietųjų angliavandenilių mišiniai, kurių tirpimas žemoje temperatūroje.
Kietasis mazuto distiliavimo likutis – derva ir jo perdirbimo produktai – bitumas ir asfaltas naudojami kelių dangoms gaminti.
Susijusios naftos dujos
Naftos telkiniuose, kaip taisyklė, yra susikaupusios didelės vadinamųjų asocijuotų naftos dujų sankaupos, kurios surenkamos virš naftos žemės plutoje ir iš dalies ištirpsta joje, veikiant viršutinių uolienų slėgiui.
Kaip ir nafta, susijusios naftos dujos yra vertingas natūralus angliavandenilių šaltinis. Jame daugiausia yra alkanų, kurių molekulėse yra nuo 1 iki 6 anglies atomų. Akivaizdu, kad susijusių naftos dujų sudėtis yra daug prastesnė nei naftos. Tačiau nepaisant to, jis taip pat plačiai naudojamas tiek kaip kuras, tiek kaip žaliava chemijos pramonei. Dar prieš kelis dešimtmečius daugumoje naftos telkinių susijusios naftos dujos buvo deginamos kaip nenaudingas priedas prie naftos.
Šiuo metu, pavyzdžiui, Surgute, turtingiausiame Rusijos naftos sandėliuke, pigiausia pasaulyje elektros energija gaminama naudojant susijusias naftos dujas kaip kurą.
Asocijuotose naftos dujose yra daug daugiau įvairių angliavandenilių nei gamtinėse dujose. Padalijus juos į trupmenas, jie gauna:
Natūralus benzinas – labai lakus mišinys, daugiausia susidedantis iš lentano ir heksano;
Propano-butano mišinys, sudarytas, kaip rodo pavadinimas, iš propano ir butano ir, padidėjus slėgiui, lengvai virsta skysta būsena;
Sausos dujos – mišinys, kuriame daugiausia yra metano ir etano.
Natūralus benzinas, būdamas mažos molekulinės masės lakiųjų komponentų mišinys, gerai išgaruoja net esant žemai temperatūrai. Tai leidžia naudoti dujinį benziną kaip vidaus degimo variklių kurą Tolimojoje Šiaurėje ir kaip priedą prie variklių kuro, todėl žiemos sąlygomis lengviau užvesti variklius.
Propano-butano mišinys suskystintų dujų pavidalu naudojamas kaip buitinis kuras (šalyje jums pažįstami dujų balionai) ir žiebtuvėlių užpildymui.
Laipsniškas kelių transporto perėjimas prie suskystintųjų dujų yra vienas pagrindinių būdų įveikti pasaulinę degalų krizę ir spręsti aplinkosaugos problemas.
Sausos dujos, savo sudėtimi artimos gamtinėms dujoms, taip pat plačiai naudojamos kaip kuras.
Tačiau susijusių naftos dujų ir jų komponentų naudojimas kaip kuras toli gražu nėra pats perspektyviausias būdas jas naudoti.
Daug efektyviau yra naudoti susijusių naftos dujų komponentus kaip žaliavas chemijos gamybai. Vandenilis, acetilenas, nesotieji ir aromatiniai angliavandeniliai bei jų dariniai gaunami iš alkanų, kurie yra susijusių naftos dujų dalis.
Dujiniai angliavandeniliai gali ne tik lydėti naftą žemės plutoje, bet ir formuoti savarankiškas sankaupas – gamtinių dujų telkinius.
Gamtinių dujų
Gamtinės dujos yra mažos molekulinės masės dujinių sočiųjų angliavandenilių mišinys. Pagrindinis gamtinių dujų komponentas yra metanas, kurio dalis, priklausomai nuo lauko, svyruoja nuo 75 iki 99 tūrio proc.
Be metano, gamtinėse dujose yra etano, propano, butano ir izobutano, taip pat azoto ir anglies dioksido.
Kaip ir asocijuotos naftos dujos, gamtinės dujos naudojamos ir kaip kuras, ir kaip žaliava įvairių organinių ir neorganinių medžiagų gamybai.
Jau žinote, kad iš metano – pagrindinės gamtinių dujų sudedamosios dalies – gaunamas vandenilis, acetilenas ir metilo alkoholis, formaldehidas ir skruzdžių rūgštis bei daugelis kitų organinių medžiagų. Gamtinės dujos kaip kuras naudojamos elektrinėse, gyvenamųjų ir pramoninių pastatų vandens šildymo katilinėse, aukštakrosnėse ir krosninėje gamyboje.
Sumušę degtuką ir uždegę dujas miesto namo virtuvės dujinėje viryklėje, „pradedate“ grandininę alkanų, kurie yra gamtinių dujų dalis, oksidacijos reakciją.
Anglis
Be naftos, gamtinių ir susijusių naftos dujų, anglys yra natūralus angliavandenilių šaltinis.
0n sudaro galingus sluoksnius žemės gelmėse, jo išžvalgytos atsargos gerokai viršija naftos atsargas. Kaip ir nafta, anglys turi daug įvairių organinių medžiagų.
Be organinių, į jį įeina ir neorganinės medžiagos, tokios kaip vanduo, amoniakas, sieros vandenilis ir, žinoma, pati anglis – anglis. Vienas pagrindinių anglies perdirbimo būdų yra koksavimas – kalcinavimas be oro prieigos. Dėl koksavimo, kuris atliekamas maždaug 1000 ° C temperatūroje, susidaro:
Koksavimo krosnių dujos, į kurias įeina vandenilis, metanas, anglies monoksidas ir anglies dioksidas, amoniako, azoto ir kitų dujų priemaišos;
akmens anglių derva, kurioje yra keli šimtai įvairių organinių medžiagų, įskaitant benzeną ir jo homologus, fenolį ir aromatinius alkoholius, naftaleną ir įvairius heterociklinius junginius;
supra-tar, arba amoniako vanduo, kuriame, kaip rodo pavadinimas, yra ištirpusio amoniako, taip pat fenolio, vandenilio sulfido ir kitų medžiagų;
koksas – kietas koksavimo likutis, beveik gryna anglis.
Koksas naudojamas geležies ir plieno gamyboje, amoniakas – azoto ir kombinuotųjų trąšų gamyboje, o organinių koksavimo produktų svarbos negalima pervertinti.
Išvada: taigi nafta, susijusi nafta ir gamtinės dujos, anglys yra ne tik vertingiausi angliavandenilių šaltiniai, bet ir dalis unikalaus nepakeičiamų gamtos išteklių sandėlio, kurio rūpestingas ir pagrįstas naudojimas yra būtina sąlyga progresyviam vystymuisi. žmonių visuomenės.
Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra iškastinis kuras. Dauguma organinių medžiagų gaunama iš natūralių šaltinių. Organinių junginių sintezės procese kaip žaliava naudojamos gamtinės ir susijusios dujos, anglis ir rusvosios anglys, nafta, naftos skalūnai, durpės, gyvūninės ir augalinės kilmės produktai.
Kokia yra gamtinių dujų sudėtis
Kokybinė gamtinių dujų sudėtis susideda iš dviejų komponentų grupių: organinių ir neorganinių.
Organiniai komponentai apima: metaną - CH4; propanas - C3H8; butanas - C4H10; etanas - C2H4; sunkesni angliavandeniliai, turintys daugiau nei penkis anglies atomus. Neorganiniams komponentams priskiriami šie junginiai: vandenilis (mažais kiekiais) - H2; anglies dioksidas - CO2; helis – Ne; azotas - N2; vandenilio sulfidas - H2S.
Kokia tiksliai bus konkretaus mišinio sudėtis, priklauso nuo šaltinio, tai yra, nuosėdų. Tos pačios priežastys paaiškina įvairias gamtinių dujų fizines ir chemines savybes.
Cheminė sudėtis
Pagrindinė gamtinių dujų dalis yra metanas (CH4) – iki 98 proc. Gamtinių dujų sudėtyje taip pat gali būti sunkesnių angliavandenilių:
* etanas (C2H6),
* propanas (C3H8),
* butanas (C4H10)
- metano homologai, taip pat kitos ne angliavandenilių medžiagos:
* vandenilis (H2),
* vandenilio sulfidas (H2S),
* anglies dioksidas (CO2),
* azotas (N2),
* helis (He) .
Gamtinės dujos yra bespalvės ir bekvapės.
Kad būtų galima aptikti nuotėkį pagal kvapą, į dujas įpilama nedidelis kiekis merkaptanų, kurie turi stiprų nemalonų kvapą.
Kokie yra gamtinių dujų pranašumai prieš kitus degalus
1. supaprastintas ištraukimas (nereikia dirbtinio siurbimo)
2. Paruoštas naudoti be tarpinio apdorojimo (distiliavimo)
transportavimas tiek dujinėje, tiek skystoje būsenoje.
4. minimalus kenksmingų medžiagų išmetimas degimo metu.
5. patogumas tiekti kurą jau dujinės būsenos degimo metu (mažesnės įrangos, naudojančios šios rūšies kurą, kaina)
atsargos yra didesnės nei kitų kuro rūšių (mažesnė rinkos / vertė)
7. naudojimas didesniuose ekonomikos sektoriuose nei kiti degalai.
pakankamas kiekis Rusijos žarnyne.
9. Pačių degalų emisijos avarijų metu yra mažiau toksiškos aplinkai.
10. aukšta degimo temperatūra, skirta naudoti nacionalinės ekonomikos srautų diagramose ir pan., ir kt.
Taikymas chemijos pramonėje
Iš jo gaminami plastikai, alkoholis, guma, organinės rūgštys. Tik naudojant gamtines dujas galima susintetinti chemines medžiagas, kurių gamtoje tiesiog nėra, pavyzdžiui, polietileną.
metanas naudojamas kaip žaliava acetileno, amoniako, metanolio ir vandenilio cianido gamybai. Tuo pačiu metu gamtinės dujos yra pagrindinė žaliavų bazė gaminant amoniaką. Beveik trys ketvirtadaliai viso amoniako sunaudojama azoto trąšų gamybai.
Vandenilio cianidas, jau gaunamas iš amoniako, kartu su acetilenu yra pradinė žaliava įvairių sintetinių pluoštų gamybai. Iš acetileno galima gaminti įvairius sluoksnius, kurie gana plačiai naudojami pramonėje ir kasdieniame gyvenime.
Taip pat gamina acetatinį šilką.
Gamtinės dujos yra vienas geriausių kuro rūšių, naudojamų pramonės ir buities reikmėms. Jo, kaip kuro, vertė slypi ir tame, kad šis mineralinis kuras yra gana nekenksmingas aplinkai. Deginant, susidaro daug mažiau kenksmingų medžiagų, palyginti su kitomis rūšimis.
Svarbiausi naftos produktai
Iš naftos perdirbant kurą (skystą ir dujinį), tepalinės alyvos ir tepalai, tirpikliai, atskiri angliavandeniliai - etilenas, propilenas, metanas, acetilenas, benzenas, toluenas, ksilo ir kt., kietieji ir pusiau kieti angliavandenilių mišiniai ( parafinas, vazelinas, cerezinas), naftos bitumas, suodžiai, naftos rūgštys ir jų dariniai.
Skystas kuras, gaunamas perdirbant naftą, skirstomas į variklių ir katilų kurą.
Dujinis kuras apima angliavandenilių suskystintas kuro dujas, naudojamas buitinėms paslaugoms. Tai propano ir butano mišiniai skirtingomis proporcijomis.
Tepalinės alyvos, skirtos skystam sutepimui įvairiose mašinose ir mechanizmuose, pagal paskirtį skirstomos į pramonines, turbinines, kompresorines, transmisines, izoliacines, variklines alyvas.
Tepalai yra naftos alyvos, sutirštintos muilu, kietais angliavandeniliais ir kitais tirštikliais.
Atskiri angliavandeniliai, gauti apdorojant naftą ir naftos dujas, naudojami kaip žaliava polimerų ir organinės sintezės produktų gamybai.
Iš jų svarbiausi yra ribojantys – metanas, etanas, propanas, butanas; nesotieji - etilenas, propilenas; aromatiniai – benzenas, toluenas, ksilenai. Taip pat naftos perdirbimo produktai yra didelės molekulinės masės (C16 ir didesnės) sotieji angliavandeniliai – parafinai, cerezinai, naudojami kvepalų pramonėje ir kaip tepalų tirštikliai.
Naftos bitumas, gaunamas iš sunkiųjų alyvų likučių oksidacijos būdu, naudojamas kelių tiesimui, stogo dangų gamybai, asfalto lakams ir spaudos dažams ruošti ir kt.
Vienas iš pagrindinių naftos perdirbimo produktų yra variklių kuras, į kurį įeina aviacinis ir variklinis benzinas.
Kokius pagrindinius natūralius angliavandenilių šaltinius žinote?
Natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra iškastinis kuras.
Dauguma organinių medžiagų gaunama iš natūralių šaltinių. Organinių junginių sintezės procese kaip žaliava naudojamos gamtinės ir susijusios dujos, anglis ir rusvosios anglys, nafta, naftos skalūnai, durpės, gyvūninės ir augalinės kilmės produktai.
12Kitas ⇒
Atsakymai į 19 pastraipą
1. Kokius pagrindinius natūralius angliavandenilių šaltinius žinote?
Nafta, gamtinės dujos, skalūnai, anglis.
Kokia yra gamtinių dujų sudėtis? Geografiniame žemėlapyje parodyti svarbiausius telkinius: a) gamtines dujas; b) aliejus; c) anglis.
3. Kokius privalumus turi gamtinės dujos, palyginti su kitomis kuro rūšimis? Kam gamtinės dujos naudojamos chemijos pramonėje?
Gamtinės dujos, palyginti su kitais angliavandenilių šaltiniais, yra lengviausia išgauti, transportuoti ir apdoroti.
Chemijos pramonėje gamtinės dujos naudojamos kaip mažos molekulinės masės angliavandenilių šaltinis.
4. Parašykite lygtis reakcijų gavimo: a) acetileno iš metano; b) chloropreno kaučiukas iš acetileno; c) anglies tetrachloridas iš metano. 
5. Kuo skiriasi susijusios naftos dujos ir gamtinės dujos?
Susijusios dujos yra lakieji angliavandeniliai, ištirpę naftoje.
Jų išskyrimas vyksta distiliuojant. Skirtingai nuo gamtinių dujų, jos gali būti išleistos bet kuriame naftos telkinio plėtros etape.
6. Apibūdinkite pagrindinius produktus, gaunamus iš susijusių naftos dujų.
Pagrindiniai produktai: metanas, etanas, propanas, n-butanas, pentanas, izobutanas, izopentanas, n-heksanas, n-heptanas, heksanas ir heptano izomerai.
Įvardykite svarbiausius naftos produktus, nurodykite jų sudėtį ir panaudojimo sritis. 
8. Kokios tepalinės alyvos naudojamos gamyboje?
Variklinės alyvos transmisijai, pramoninės, tepalų aušinimo emulsijos staklėms ir kt.
Kaip vyksta naftos perdirbimas? 
10. Kas yra aliejaus krekingas? Parašykite angliavandenilių skilimo reakcijų lygtį 
Ir 
šio proceso metu. 
Kodėl tiesioginio naftos distiliavimo metu galima gauti ne daugiau kaip 20% benzino?
Kadangi benzino frakcijos kiekis aliejuje yra ribotas.
12. Kuo skiriasi terminis krekingas nuo katalizinio krekingo? Apibūdinkite terminio ir katalizinio krekingo benzinus.
Atliekant terminį krekingą reagentus reikia kaitinti iki aukštų temperatūrų, katalizinio krekingo metu katalizatoriaus įvedimas sumažina reakcijos aktyvavimo energiją, todėl galima žymiai sumažinti reakcijos temperatūrą.
Kaip praktiškai galima atskirti krekingo benziną nuo tiesioginio degimo?
Krekingo benzinas turi didesnį oktaninį skaičių nei tiesioginis benzinas, t.y. atsparesnis detonacijai ir rekomenduojamas naudoti vidaus degimo varikliuose.
14. Kas yra aliejaus aromatizavimas? Parašykite reakcijų lygtis, paaiškinančias šį procesą.
Kokie yra pagrindiniai produktai, gaunami koksuojant anglį?
Naftalenas, antracenas, fenantrenas, fenoliai ir anglies aliejai.
16. Kaip gaminamas koksas ir kur jis naudojamas?
Koksas yra pilkas akytas kietas produktas, gaunamas dengiant anglį 950–1100 °C temperatūroje be deguonies.
Jis naudojamas geležies lydymui, kaip bedūmis kuras, geležies rūdos reduktorius ir kepimo milteliai įkrovoms.
17. Kokie yra pagrindiniai produktai:
a) iš akmens anglių deguto; b) iš deguto vandens; c) iš kokso krosnies dujų? Kur jie taikomi? Kokių organinių medžiagų galima gauti iš kokso krosnies dujų?
a) benzenas, toluenas, naftalenas – chemijos pramonė
b) amoniakas, fenoliai, organinės rūgštys – chemijos pramonė
c) vandenilis, metanas, etilenas – kuras.
Prisiminkite visus pagrindinius aromatinių angliavandenilių gavimo būdus. Kuo skiriasi aromatinių angliavandenilių gavimo iš anglies ir naftos koksavimo produktų būdai? Parašykite atitinkamų reakcijų lygtis.
Jie skiriasi gamybos būdais: pirminis naftos perdirbimas pagrįstas įvairių frakcijų fizikinių savybių skirtumu, o koksavimas – grynai anglies cheminėmis savybėmis.
Paaiškinti, kaip, sprendžiant šalies energetikos problemas, bus tobulinami gamtinių angliavandenilių išteklių perdirbimo ir panaudojimo būdai.
Naujų energijos šaltinių paieška, naftos gavybos ir perdirbimo procesų optimizavimas, naujų katalizatorių kūrimas siekiant sumažinti visos produkcijos savikainą ir kt.
20. Kokios perspektyvos skystą kurą gauti iš anglies?
Ateityje skystąjį kurą galima gauti iš anglies, jei sumažės jo gamybos sąnaudos.
1 užduotis.
Yra žinoma, kad dujose yra 0,9 metano, 0,05 etano, 0,03 propano, 0,02 azoto tūrinės dalys. Kokio tūrio oro reikia norint normaliomis sąlygomis sudeginti 1 m3 šių dujų? 
2 užduotis.
Kokio tūrio oro (N.O.) reikia sudeginti 1 kg heptano? 
Užduotis 3. Apskaičiuokite, kokio tūrio (l) ir kokią masę (kg) anglies monoksido (IV) gausite sudeginus 5 molius oktano (n.o.). 
Pagrindiniai angliavandenilių šaltiniai mūsų planetoje yra gamtinių dujų, Alyva Ir anglis. Milijonus metų išsaugojimo žemės gelmėse atlaikė stabiliausius angliavandenilius: sočiuosius ir aromatinius.
Gamtines dujas daugiausia sudaro metano su kitų dujinių alkanų, azoto, anglies dioksido ir kai kurių kitų dujų priemaišomis; anglys daugiausia yra policiklinės aromatiniai angliavandeniliai.
Naftoje, skirtingai nei gamtinėse dujose ir anglies, yra daug komponentų:
Naftoje yra ir kitų medžiagų: heteroatominių organinių junginių (turinčių sieros, azoto, deguonies ir kitų elementų), vandens su jame ištirpusiomis druskomis, kietų kitų uolienų dalelių ir kitų priemaišų.
Įdomu žinoti! Angliavandeniliai taip pat randami kosmose, taip pat ir kitose planetose.
Pavyzdžiui, metanas sudaro didelę Urano atmosferos dalį ir yra atsakingas už šviesiai turkio spalvą, matomą pro teleskopą. Titano, didžiausio Saturno palydovo, atmosfera daugiausia susideda iš azoto, bet taip pat yra angliavandenilių metano, etano, propano, etino, propino, butadino ir jų darinių; kartais lyja metanas, o angliavandenilių upės įteka į angliavandenių ežerus Titano paviršiuje.
Nesočiųjų angliavandenilių buvimas kartu su sočiuoju ir molekuliniu vandeniliu atsiranda dėl saulės spinduliuotės poveikio.
Mendelejevui priklauso frazė: „Deginti aliejų yra tas pats, kas kaitinti krosnį su banknotais“. Atsiradus ir tobulėjant naftos perdirbimo technologijoms, XX amžiuje nafta iš įprasto kuro virto vertingiausiu. žaliavos šaltinis chemijos pramonei.
Šiuo metu naftos produktai naudojami beveik visose pramonės šakose.
Pirminis naftos perdirbimas yra mokymas ty naftos valymas nuo neorganinių priemaišų ir joje ištirpusių naftos dujų, ir distiliavimas, tai yra fizinis padalijimas į frakcijos priklausomai nuo virimo temperatūros:
Iš mazuto, likusio distiliavus alyvą atmosferos slėgyje, veikiant vakuumui, išskiriami didelės molekulinės masės komponentai, tinkami perdirbti į mineralines alyvas, variklių degalus ir kitus produktus, o likusi dalis - deguto- naudojamas bitumo gamybai.
Naftos perdirbimo procese yra apdorojamos atskiros frakcijos cheminiai virsmai.
Tai krekingas, riformingas, izomerizacija ir daugelis kitų procesų, leidžiančių gauti nesočiųjų ir aromatinių angliavandenilių, šakotųjų alkanų ir kitų vertingų naftos produktų. Dalis jų išleidžiama kokybiško kuro ir įvairių tirpiklių gamybai, dalis – žaliavos naujiems organiniams junginiams ir įvairioms pramonės šakoms skirtoms medžiagoms gaminti.
Tačiau reikia atsiminti, kad angliavandenilių atsargos gamtoje pasipildo daug lėčiau, nei jas suvartoja žmonija, o naftos produktų perdirbimo ir deginimo procesas įneša stiprių nukrypimų į gamtos cheminę pusiausvyrą.
Žinoma, anksčiau ar vėliau gamta atkurs pusiausvyrą, tačiau tai gali virsti rimtomis problemomis žmogui. Todėl būtina naujų technologijų siekiant ateityje atsisakyti angliavandenilių kaip kuro naudojimo.
Norint išspręsti tokias globalias problemas, tai būtina fundamentinio mokslo raida ir giliai suprasti mus supantį pasaulį.
Medžiagos apžvalga
Medžiagos apžvalga
Integruota chemijos ir geografijos pamoka 10 klasėje tema „Natūralūs angliavandenilių šaltiniai“
„... Taip pat galite šildyti banknotais“
DI. Mendelejevas
Įranga: Rusijos ir pasaulio mineralinių išteklių geografiniai žemėlapiai, žemėlapiai „Pasaulio kuro pramonė“, „Pasaulio mineraliniai ištekliai“, vadovėlių žemėlapiai, atlasai, vadovėlių lentelės, statistinė medžiaga. kolekcijos „Kuras“, „Nafta ir jos perdirbimo produktai“, „Mineralai“, multimedijos instaliacija, lentelės „Naftos distiliavimo produktai“, „Distiliavimo kolonėlė“, „Naftos perdirbimas...“, „Žalingas poveikis aplinkai.. .
Pamokos tikslai:
1. Pakartokite angliavandenilių telkinių išdėstymą Rusijoje ir pasaulyje.
2. Apibendrinti žinias apie natūralius angliavandenilių šaltinius: jų sudėtį, fizikines savybes, gavybos būdus, perdirbimą.
3. Apsvarstykite kuro ir energijos komplekso (alternatyvių energijos šaltinių) struktūros keitimo perspektyvas.
Mokymo metodai: pasakojimas, paskaita, pokalbis, kolekcijų demonstravimas,savarankiškas darbas su geografiniu žemėlapiu, atlasu.
Tema „Natūralūs angliavandenilių šaltiniai“ dabar kaip niekad aktuali. Angliavandenilių telkinių plėtra visuomenei kelia daug problemų. Tai pirmiausia socialinės problemos, susijusios su sunkiai pasiekiamų vietovių, kuriose nėra socialinės struktūros, plėtra. Sunkios sąlygos reikalauja kurti naujas žaliavų gavybos ir transportavimo technologijas. Žalios naftos produktų eksportas, išvystytos pramoninės bazės jų perdirbimui trūkumas, naftos produktų trūkumas Rusijos vidaus rinkoje yra ekonominės ir politinės problemos. Aplinkos problemos, susijusios su angliavandenilių gamyba, transportavimu, perdirbimu. Žmonių visuomenė yra priversta ieškoti būdų, kaip išspręsti visas šias problemas. Svarbu išmokti priimti sprendimus, rinktis, būti atsakingam už savo veiklos rezultatus.
Per užsiėmimus
Ant mokinių stalų – kietojo kuro ir mineralų rinkiniai, atlasai, geografijos vadovėliai.
Pamoką pradeda chemijos mokytojas, pasakojantis apie dujų ir naftos svarbą ne tik kaip energijos šaltinius, bet ir kaip žaliavą chemijos pramonei. Tada su mokiniais aptariamas dujinio kuro pranašumo prieš kietąjį kurą klausimas.Diskusijos metu suformuluojamos ir užrašomos išvados.
Chemijos mokytojas
Pagrindiniai natūralūs angliavandenilių šaltiniai yra:
Gamtinės ir susijusios naftos dujos
Alyva
Anglis
Natūralios ir susijusios naftos dujos skiriasi savo pobūdžiu, sudėtimi ir panaudojimu.
Pažiūrėkime į gamtinių dujų sudėtį.
Gamtinių dujų sudėtis.
CH4 93–98 % С4Н10 0,1–1 %
С2Н6 0,5–4 % С5Н12 0–1 %
С3Н8 0,2–1,5 % N2 2 – 13 %
ir kitos dujos.
Kaip matome, pagrindinė gamtinių dujų dalis yra metanas.
Susijusiose naftos dujose yra žymiai mažiau metano (30–50 %), bet daugiau artimiausių jo homologų: etano. propanas, butanas, pentanas (kiekvienas iki 20%) ir kiti sotieji angliavandeniliai. Gamtinių dujų telkiniai dažniausiai yra šalia naftos telkinių; matyt, gamtinės dujos (taip pat ir susijusios naftos dujos) susidarė dėl naftos angliavandenilių skilimo dėl anaerobinių bakterijų veiklos.
Gamtinės ir susijusios naftos dujos yra pigus kuras ir vertingos cheminės žaliavos.Svarbiausia dujinio kuro rūšis – gamtinės dujos, pigios ir kaloringos (iki 39 700 kJ), nes pagrindinis jo komponentas yra metanas (iki 93-98 proc. ).
Kaip manote, kodėl gamtinės dujos naudojamos kaip dujinis kuras?
Dujinis kuras turi didelių pranašumų prieš kietąjį:
lengvai ir visiškai susimaišo su oru, todėl degant pilnam sudegimui reikalingas tik nedidelis oro perteklius;
dujas galima iš anksto pašildyti specialiuose generatoriuose, kad būtų gauta aukščiausia liepsnos temperatūra;
krosnių išdėstymas yra daug paprastesnis, nes degimo metu nėra šlakų ar pelenų;
dūmų nebuvimas teigiamai veikia sanitarines ir higienines aplinkos sąlygas; ekologinė švara;
Dujinis kuras gali būti perduodamas dujotiekiais.
Pigumas;
Aukšta kaloringumas
Dėl šios priežasties dujinis kuras vis dažniau naudojamas pramonėje, namų ūkiuose ir transporto priemonėse ir yra vienas geriausių degalų namų ir pramonės reikmėms.
XX amžiaus antroje pusėje dujų gavyba pasaulyje išaugo daugiau nei 10 kartų ir toliau auga. Dar visai neseniai dujos buvo gaminamos daugiausia išsivysčiusiose šalyse, tačiau pastaruoju metu Azijos ir Afrikos šalių vaidmuo auga. Rusija yra neabejotina dujų atsargų ir gavybos lyderė. 15-20% išgautų žaliavų patenka į pasaulinę rinką
Mokiniams užduodami klausimai:
1. Kur, jūsų nuomone, naudojami kuro ištekliai?
Po mokinių atsakymų mokytojas apibendrina ir dar kartą apibrėžia kuro ir energijos kompleksą. Tada skiriamos užduotys. (darbas mažose grupėse, žemėlapių, lentelių, diagramų skaitymas. Dalinis paieškos darbas)
1 užduotis: Pagal vadovėlio lentelę Nr.4 susipažinti su pagrindinių kuro rūšių (naftos ir dujų gavyba) pasauline gamyba.
2 užduotis: Naudodami 23 paveikslą susipažinkite su pasaulinio kuro išteklių vartojimo struktūros poslinkiu ir atsakykite į klausimą: ar dujų suvartojimas pasaulyje auga? (Atsakymas yra taip)
Aptardami 4 lentelės ir 23 paveikslo duomenis, studentai daro išvadą, kad yra kelios svarbiausios naftos ir dujų gavybos sritys. Geografiniame žemėlapyje mokytojas parodo ir įvardija pagrindines naftos ir dujų gavybos sritis, mokiniai lygina su savo atlasais, įvardija šalis ir užsirašo į sąsiuvinį.
Bendras naftos telkinių skaičius siekia apie 50 tūkst. Tačiau atsižvelgiant į dabartinį gamybos lygį, paskaičiuokime žmonijos išteklių prieinamumą.
Užrašų knygelėje: prisiminkite skaičiavimo formulę (R = W / D)
Kokiais vienetais išreiškiamas išteklių prieinamumas? (metų). Padarykite išvadą! (nedaug)
Pasaulyje yra šalių, kurios turi milžiniškus naftos išteklius. Naudodami lentelę nurodykite 3 šalis, turinčias didžiausius rezervus. Kokia Rusijos pozicija?
Daugelis šalių gamina naftą. Kiekviename regione yra keletas šalių - gamybos lyderių. Žemėlapyje pavadinkite šias šalis ir įrašykite į sąsiuvinį
Europoje: Azijoje: Amerikoje: Afrikoje:
Kur tiksliai yra didžiausi naftos telkiniai? Štai tik keletas iš jų.
1 barelis naftos lygus 158,988 litrų, 1 barelis per dieną – 50 tonų per metus
Gavare per dieną buvo pagaminama daugiau nei 680 tūkst. tonų naftos, be to, per parą gamtinių dujų – 56,6 mln. m³.
Agadjari eksploatuojama 60 tekančių gręžinių, per metus pagaminama 31,4 mln. tonų
Bolshoy Burgane veikia 484 tekantys gręžiniai, metinė gamyba yra apie 70 mln.
Kas yra lentyna?
Ar manote, kad gamyba jūroje yra pigesnė ar brangesnė nei žemyne? Kodėl?
Kurios šalys yra paryškintos žemėlapyje? Kas juos vienija? Kaip vadinasi ši organizacija? Jos pagrindinė užduotis?
Nafta aktyviai parduodama pasaulinėje rinkoje. (40 proc.) Šalių sieja stabilūs ryšiai, vadinamieji „naftos tiltai“. Ar galite įvardinti svarbiausius iš jų? Kaip paaiškintumėte jų egzistavimą? Kaip gabenama nafta?
Didžiausias tanklaivis yra 500 metrų ilgio. Paima iki 500 000 tonų naftos.
Supertanklaiviai yra mūsų laikų mokslo ir technologijų revoliucijos produktas. Pats žodis kilęs iš angliško žodžio „tank“ – tankas. Jūrų tanklaivis – laivas, skirtas skystiems kroviniams (naftą, rūgštį, augalinį aliejų, išlydytą sierą ir kt.) gabenti laivo cisternose (cisternose). Supertanklaiviai per reisą gali gabenti 50 procentų daugiau naftos nei kiti, o eksploatacijos išlaidos bunkeriavimui, įgulai ir draudimui yra tik 15 procentų didesnės, todėl laivą nuomojančios naftos bendrovės gali padidinti pelną ir sutaupyti. Tokių naftos tanklaivių paklausa visada bus.
Vienas iš šios klasės jūrų laivų atstovų buvo naftos tanklaivis „Batillus“. Šis krovininis laivas buvo sukurtas, nuo pradžios iki pabaigos, pagal pirminį projektą be papildomo eksploatacijos metu modernizavimo. Jis buvo pastatytas per 10 mėnesių, o statyboms buvo išleista apie 70 000 tonų plieno. Pastatas savininkui kainavo 130 mln.
Artimieji Rytai: šalys aplink Persijos įlanką (Saudo Arabija, Arabų Emyratai, Iranas, Irakas). Šiam regionui tenka 2/3 pasaulio naftos gavybos.
Šiaurės Amerika: Aliaska, Teksasas.
Šiaurės ir Vakarų Afrika: Alžyras, Libija, Nigerija, Egiptas.
Pietų Amerika: į šiaurę nuo žemyno, Venesuela.
Europa: Šiaurės ir Norvegijos jūrų šelfas.
Rusija (Vakarų Sibiras): Tomsko ir Tiumenės sritis.
3 užduotis: Remdamiesi 24 pav., nustatykite pirmaujančias šalis naftos gavybos srityje.Remiantis 25 pav., nustatykite tvarių naftos tiltų tarp šalių susidarymą.
IŠVADA: Naftos ir dujų gavyba daugiausia vykdoma besivystančiose šalyse, vartojimas – išsivysčiusiose.
Chemijos mokytoja tęsia.
Ženkliai išaugus kaloringų ir pigesnių degalų (naftos ir dujų) gamybai smarkiai sumažėjo kietojo kuro dalis šalių kuro balanse.
Susijusios naftos dujos taip pat (pagal kilmę) yra gamtinės dujos. Jis gavo savo pavadinimą dėl aliejaus, su kuriuo jis yra gamtoje. Susijusios naftos dujos ištirpsta aliejuje (iš dalies), o iš dalies yra virš jos, sudarydamos dujų kupolą. Esant šių dujų slėgiui, nafta per šulinį kyla į paviršių. Kai slėgis mažėja, susijusios naftos dujos lengvai palieka alyvą.
Ilgą laiką susijusios naftos dujos nebuvo naudojamos ir buvo sudegintos vietoje. Šiuo metu jis sugaunamas ir naudojamas kaip kuras arba kaip vienas iš organinės sintezės šaltinių, nes jame yra daug metano homologų. Norint racionaliau naudoti, susijusios naftos dujos skirstomos į frakcijas.
Dujų frakcijos: 1. C5H12, C6H14 ir kiti skysčiai – dujinis benzinas;
2. C3H8, C4H10 - propano-butano mišinys
3. CH4, C2H6 ir kitos priemaišos – „sausos dujos“
Naudojamas kaip benzino priedas;
Kaip kuras ir kaip buitinės dujos;
Organinėje sintezėje ir kaip kuras.
Mes gimstame ir gyvename iš naftos gaunamų produktų ir daiktų pasaulyje. Žmonijos istorijoje būta akmens ir geležies laikotarpių. Kas žino, gal istorikai mūsų laikotarpį pavadins aliejumi ar plastiku. Nafta yra labiausiai tituluojama mineralų rūšis. Ji vadinama ir „energijos karaliene“, ir „vaisingumo karaliene“. O jos karalystė organinėje chemijoje yra „juodasis auksas“. Nafta sukūrė naują pramonės šaką – naftos chemiją, ji taip pat sukėlė nemažai aplinkosaugos problemų.
Aliejus žmonijai buvo žinomas nuo seniausių laikų. Eufrato pakrantėse jis buvo iškasamas 6-7 tūkstančius metų prieš Kristų. e. Jis buvo naudojamas būstams apšviesti, balzamavimui. Nafta buvo neatskiriama padegamojo agento dalis, kuri įėjo į istoriją pavadinimu „Graikiška ugnis“. Viduramžiais jis daugiausia buvo naudojamas gatvių apšvietimui.
XIX amžiaus pradžioje Rusijoje iš aliejaus distiliavimo būdu buvo gauta apšvietimo alyva, vadinama žibalu, kuri buvo naudojama XIX amžiaus viduryje išrastose lempose. Tuo pačiu laikotarpiu, augant pramonei ir atsiradus garo varikliams, alyvos, kaip tepalų šaltinio, paklausa pradėjo didėti. Įgyvendinimas 60-ųjų pabaigoje. XIX amžiaus naftos gręžiniai laikomi naftos pramonės gimimu.
19 ir 20 amžių sandūroje buvo išrasti benzininiai ir dyzeliniai varikliai. Tai paskatino sparčią naftos gavybos ir jos perdirbimo metodų plėtrą.
Nafta yra „energijos pluoštas“. Naudojant tik 1 ml šios medžiagos, vienu laipsniu galima pašildyti visą kibirą vandens, o norint išvirti kibirą samovarą, reikia mažiau nei pusės stiklinės aliejaus. Pagal energijos koncentraciją tūrio vienete nafta užima pirmąją vietą tarp natūralių medžiagų. Šiuo atžvilgiu su ja negali konkuruoti net radioaktyviosios rūdos, nes jose radioaktyviųjų medžiagų yra tiek mažai, kad norint išgauti 1 mg branduolinio kuro, reikia apdoroti tonas uolienų.
Žalios naftos ir dujų telkiniai susidarė prieš 100–200 milijonų metų Žemės storyje. Naftos kilmė yra viena iš paslėptų gamtos paslapčių.
Nafta ir naftos produktai.
Nafta yra vienintelis skystas iškastinis kuras. Nuo geltonos iki tamsiai rudos spalvos riebus skystis, lengvesnis už vandenį. (parodomi alyvos pavyzdžiai.) Yra lengvosios ir sunkiosios alyvos. Plaučiai šalinami siurbliais, fontaniniu būdu, iš jų daugiausia gaminamas benzinas ir žibalas. Sunkieji kartais kasami net kasyklų metodu (Jaremskoje telkinys Komijos Respublikoje) ir perdirbami į bitumą, mazutą, alyvas.
Skirtingai nuo kitų mineralų, nafta, kaip ir dujos, nesudaro atskirų sluoksnių, užpildo uolienose esančias tuštumas: poras tarp smėlio grūdelių, įtrūkimus.
Aliejus yra degus. Šią savybę jis išlaiko net būdamas vandens paviršiuje, kur gali užsidegti nuo degaus degiklio, kol pasklis į ploną vaivorykštę plėvelę. Nafta yra unikalus kuras, jo kaloringumas 37-49 MJ/kg. Taigi 10 tonų naftos duoda tiek pat šilumos, kiek 13 tonų antracito, 31 tona malkų. Tai energetikos, chemijos pramonės pagrindas. Taip pat žinomas vaistinis aliejus, kuriame gausu nafteninių ir aromatinių angliavandenilių.
Laboratorinė patirtis Nr.1. Fizinės aliejaus savybės
Mes tiriame mėgintuvėlį su aliejumi (riebus skystis, tamsiai rudos spalvos, beveik juodas su būdingu kvapu.)
Aliejus nekvepia kaip benzinas, su kuriuo siejama jo idėja. Aliejui aromatą suteikia kartu esantis anglies disulfidas, augalų ir gyvūnų organizmų liekanos.
Aliejų ištirpiname vandenyje (netirpsta, paviršiuje susidaro plėvelė). Plėvelės tankis yra mažesnis nei vandens, todėl ji yra ant paviršiaus.
Elementari aliejaus sudėtis.
C – 84 – 87 % O, N, S – 0,5 – 2 %
H - 12 - 14% kai kuriuose indėliuose iki 5% S
Aliejus yra sudėtingas daugelio organinių junginių mišinys.
Naftos ir jos produktų sudėtis.
Naftos rafinavimas (chemija)
Naftos perdirbimas yra sudėtingos įrangos sukūrimas.
Mokytojas: užpildykite lentelę „Naftos perdirbimas“
|
Pirminis apdorojimas (fiziniai procesai) |
valymas |
Dehidratacija, gėlinimas, lakiųjų angliavandenilių pašalinimas (daugiausia metanas) |
|
Distiliavimas |
Terminis alyvos atskyrimas į frakcijas. remiantis skirtingos molekulinės masės angliavandenilių virimo taškų skirtumu |
|
|
Perdirbimas (cheminiai procesai) |
Įtrūkimai |
Ilgos grandinės angliavandenilių skilimas ir angliavandenilių, turinčių mažiau anglies atomų molekulėse, susidarymas |
|
Reformavimas |
Keičiant angliavandenilių molekulių struktūrą: izomerizacija, alkilinimas, Ciklizacija (aromatizacija) |
Pirminis naftos perdirbimas – rektifikavimas – atskyrimas į naftos frakcijas, remiantis virimo taškų skirtumu.
Aliejus į distiliavimo kolonėlę tiekiamas per vamzdinę krosnį, kurioje ji įkaitinama iki 350⁰С. Garų pavidalu alyva pakyla kolona aukštyn ir palaipsniui vėsdama skirstoma į frakcijas: benziną, pirminį benziną, žibalą, saulės alyvas, mazutą. Nedistiliuota dalis yra derva.
(pagal lentelę aprašomas distiliavimo kolonėlės darbas, vadinamos frakcijos ir jų panaudojimo sritys).
Aliejaus frakcijos:
C5 - C11 - benzinas (degalai automobiliams ir lėktuvams, tirpiklis);
C8 - C14 - pirminis benzinas (degalai traktoriams);
C12 - C18 - žibalas (degalai traktoriams, raketoms, lėktuvams);
С15 - С22 - gazolis (lengvieji naftos produktai) - diz. kuro.
Likusi distiliavimo dalis yra mazutas (kuras katilams). Papildomai distiliuojant susidaro tepalinės alyvos. Mazuto naudojimas - saulės energija, parafinas, vazelinas, tepalinės alyvos. Deguto naudojimas - bitumas, asfaltas.
Antrinis naftos perdirbimas: krekingas (katalizinis ir terminis).
|
terminis |
katalizinis |
|
450–550° |
400-500 °С, kat. Al2O3 nSiO2 (aliumosilikato katalizatorius) |
|
Procesas lėtas |
Procesas greitas |
|
Susidaro daug nesočiųjų angliavandenilių |
Nesočiųjų angliavandenilių susidaro žymiai mažiau |
|
Gautas benzinas: 1) atsparus detonacijai 2) nestabilus laikymo metu (nesotieji angliavandeniliai lengvai oksiduojasi) |
Gautas benzinas: 1) atsparus detonacijai 2) stabilesnis saugojimo metu (nes yra daug nesočiųjų angliavandenilių) |
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16 СH3- CH₂- CH₂- CH3 → CH3- CH- CH3
CH₃
Benzino prekės ženklas ir kokybė priklauso nuo jo atsparumo smūgiams pagal oktaninę skalę:
Atsparumas detonacijai laikomas 0 (lengvai užsidega)
n. heptanas;
Virš 100 – (didelis stabilumas) 2,2,4-trimetilpentanas. Kuo daugiau n.heptano yra benzine, tuo aukštesnė jo klasė.
Šakotieji ribojantys angliavandeniliai, nesotieji ir aromatiniai angliavandeniliai yra atsparūs detonacijai.
Reformavimas (aromatizavimas) - 450⁰ - 540⁰С
heksanas → cikloheksanas → benzenas: C6H₁4 → C6H₁₂ → C6H6
Pagaminta siekiant padidinti benzino atsparumą smūgiams – gebėjimą atlaikyti stiprų suspaudimą variklio cilindre esant aukštai temperatūrai be savaiminio užsidegimo.
Geografijos mokytoja tęsia pamoką
Pagrindinių naftos atsargų pasiskirstymas pasaulyje.
Žodis „aliejus“ rusų kalboje atsirado XVII amžiuje ir kilęs iš arabiško žodžio „nafata“, reiškiančio „spjauti“. Taip vadinamas 4-3 tūkst.pr.Kr. e. Mesopotamijos – senovės civilizacijos centro – gyventojai – degus riebus juodas skystis, kuris išties kartais išsiveržia į žemės paviršių fontanų pavidalu.
Todėl nuo seniausių laikų iki XIX amžiaus vidurio nafta buvo išgaunama ten, kur ji liejosi šaltinių pavidalu, eidama pro lūžius ir uolienų įtrūkimus. Tačiau pradėjus jo ieškoti toli nuo tiesioginio naftos išleidimo vietų, iškilo klausimų: kaip tai padaryti? kur gręžti šulinius?
Ilgų geologinių tyrimų metu buvo nustatyta, kad nafta greičiausiai yra ten, kur storieji nuosėdinės dangos sluoksniai susiglamžo į raukšles ir yra suplėšyti dėl tektoninių žemės plutos judesių, sudarydami kupolo formos sluoksnių vingius, vadinamasis antiklininis natūralaus angliavandenilių kaupimosi tipas, vadinamas telkiniu. Žemės plutos sritys, kuriose yra vienas ar daugiau šių telkinių, vadinamos nuosėdomis.
Pasaulyje aptikta daugiau nei 27 tūkstančiai naftos telkinių, tačiau tik nedidelėje jų dalyje (1 proc.) yra ¾ pasaulio naftos atsargų, o 33 supergigantuose – pusė pasaulio atsargų.
Analizuodami įrodytų pasaulio naftos išteklių pasiskirstymą pagal regionus ir šalis, darome išvadą, kad Pietvakarių Azija vaidina išskirtinį vaidmenį, ty 2/3 pasaulio naftos išteklių yra Persijos įlankos šalyse (CA, Irakas, JAE, Kuveitas, Iranas). ).
Pasinaudojus duomenimis siūlau atlikti užduotį Nr.1 (kontūriniame žemėlapyje pažymėti 10 pirmųjų pasaulio šalių pagal išžvalgytus naftos išteklius).
Kuro pramonė pasaulio ekonomikoje.
Naftos perdirbimo gamyklos, perdirbančios įvairių rūšių kurą (benziną, žibalą, mazutą), daugiausia yra vartojimo srityse. Todėl pasaulio ekonomikoje susidarė didžiulis teritorinis atotrūkis tarp jos gamybos ir vartojimo sričių. Išsiaiškinkime kodėl?
Šiuo metu nafta gaminama daugiau nei 80 pasaulio šalių. Tarp ekonomiškai išsivysčiusių ir besivystančių šalių pasaulinė produkcija (apie 3,5 mlrd. tonų) pasiskirsto maždaug po lygiai.
Šiek tiek daugiau nei 40% tenka OPEC šalims, o užsienio Azija iš tam tikrų didelių regionų išsiskiria pirmiausia dėl Persijos įlankos šalių.
Išanalizuokime duomenis, taigi, Persijos įlankos šalys sudaro 2/3 įrodytų pasaulio naftos atsargų ir apie 1/3 pasaulinės produkcijos. 4 šio regiono šalys per metus pagamina daugiau nei 100 mln. tonų naftos, o šiame sąraše pirmauja CA, užimanti 1 vietą pasaulyje. Likę regionai pasiskirstę pagal naftos gavybos dydį tokia tvarka: Lotynų Amerika, Šiaurės Amerika, Afrika, NVS, Šiaurės Europa. Tuo pačiu metu didžioji dalis energijos išteklių, pirmiausia besivystančiose šalyse pagaminta nafta, eksportuojama į JAV, Vakarų Europą ir Japoniją, kurios pramonėje visada bus labai priklausomos nuo kuro importo.
Dėl to tarp daugelio šalių ir žemynų susiformavo stabilūs „energetikos tiltai“ – galingų, pirmiausia okeaninių, naftos krovinių srautų pavidalu.
Taigi OPEC šalys (beveik 2/3 pasaulio eksporto OPEC), Meksika ir Rusija išlieka pirmaujančiomis naftos eksportuotojomis. Vadinasi, galingiausi naftos eksporto krovinių srautai turi šias kryptis:
Fiksuodami siūlomą medžiagą, atlikite užduotį Nr. 2 kontūriniuose žemėlapiuose. Atkreipkite dėmesį į pagrindinius naftos krovinių srautus.
Rusijos technologas ir dizaineris - Shukhov V.G.;
atliko (1878) pirmojo naftotiekio Rusijoje skaičiavimus ir vadovavo jo tiesimui. Gautas (1891) patentas, skirtas naftos angliavandenilių krekingo įrengimui sukurti;
Iki devintojo dešimtmečio pradžios į vandenyną kasmet patekdavo apie 16 milijonų tonų naftos, o tai sudarė 10,23 % pasaulio produkcijos. Didžiausi naftos nuostoliai yra susiję su jos transportavimu iš gavybos vietovių. Avarinės situacijos, plovimo ir balasto vandens išleidimas iš tanklaivių – visa tai lemia nuolatinę taršos dalį jūros keliuose.
Per pastaruosius 130 metų, nuo 1964 m., Pasaulio vandenyne buvo išgręžta apie 12 000 gręžinių, iš kurių 11 000 ir 1 350 pramoninių gręžinių buvo įrengti vien Šiaurės jūroje. Dėl nedidelių nuotėkių naftos kasmet prarandama 10,1 mln. Didelės naftos masės patenka į jūras upėmis, su pramoninėmis nuotekomis. Patekusi į jūrinę aplinką, nafta pirmiausia pasklinda plėvelės pavidalu, sudarydama įvairaus storio sluoksnius. Alyvos plėvelė keičia spektro sudėtį ir šviesos prasiskverbimo į vandenį intensyvumą. Sumaišius su vandeniu, aliejus sudaro dviejų tipų emulsiją: tiesioginę „aliejus vandenyje“ ir atvirkštinę „vanduo aliejuje“. Tiesioginės emulsijos, sudarytos iš iki 10,5 µm skersmens aliejaus lašelių, yra mažiau stabilios ir būdingos aliejaus turinčioms paviršinio aktyvumo medžiagų. Pašalinus lakiąsias frakcijas, aliejus suformuoja klampias atvirkštines emulsijas, kurios gali likti paviršiuje, būti nešamos srovės, išplauti į krantą ir nusėsti į dugną.
2002 m. lapkričio 13 d. Prie Ispanijos krantų nuskendo naftos pakrautas tanklaivis. Tanklaivio triumuose yra 77 000 tonų naftos.
Iki to laiko, kai tanklaivis nuskendo, į jūrą išsiliejo apie 5000 tonų mazuto ir dyzelinio kuro, naudojamo tanklaivio varikliams veikti, maždaug tiek pat išsiliejo tanklaiviui lūžus į dvi dalis. Nelaimės vietoje susidarė du milžiniški naftos dėmės, kurių plotas buvo daugiau nei 100 kvadratinių kilometrų. Bangos į krantą išmeta vis daugiau mazuto porcijų, o kiek akys užmato, visoje pakrantėje driekiasi nuodingos juodai rudos spalvos juostelė, juoda banglentė bjauriai kontrastuoja su žaliais pakrantės krūmais.
Žuvys apgaubia aliejumi ir miršta nuo uždusimo. Jūros paukščiai – vėgėlės, kirai, gilios, kormoranai – trypia uolas. Jiems šalta, krūtinė, kaklas, sparnai pasidengę aliejumi, bandant snapu valyti plunksnas į organizmo vidų patenka nuodingų dumblių. Nieko nesuprasdami, jie liūdnai žiūri į jiems svetimą gimtąją stichiją, tarsi numatydami neišvengiamą mirtį. Paukščiai rezignuotai atiduodami į entuziastų rankas, kurie bando nuvalyti plunksną nuo aliejaus, pipetėmis lašinti į savo rutuliuotas akis išganingo tirpalo. Tačiau pagalbos pavyksta gauti tik keliems šimtams tūkstančių mirštančių paukščių. Vienam turtingiausių šalies žvejybos regionų padaryta nepataisoma žala. Užterštos unikalios austrių, midijų rinkimo, aštuonkojų ir krabų gaudymo vietos.
chemijos mokytoja
Naftos rafinavimas
Kovos su nafta vandenyne metodai:
a) savęs naikinimas, b) cheminė dispersija, c) absorbcija, d) aptvėrimas, e) biologinis apdorojimas.
A – naftos dėmė yra nedidelė ir toli nuo kranto (tirpsta vandenyje ir išgaruoja)
B - cheminiai preparatai (sugerti aliejų, sutraukti į mažas dėmeles ir nuvalyti tinkleliais)
B – šiaudai ar durpės ramiai sugeria mažas dėmeles
G - aptvėrimas "konteineriais" ir išpumpavimas iš jų siurbliais
D – biologiniai preparatai
Norint sumažinti gamtai daromą žalą, būtina:
tobulinti naftos gavybos, saugojimo, transportavimo būdus ir technologijas bei užtikrinti gavybos saugumą.
Fosilinės anglys yra kieti senovinių augalų liekanų pakeitimo produktai, naudojami pramonėje kaip kuras, taip pat cheminė žaliava. Jie išsiskiria pelenų kiekiu. Jei pelenų kiekis mažesnis nei 50 % – tai anglys, jei didesnis – naftingieji skalūnai.
Anglyje yra 60-98% anglies, 1-12% vandenilio, 2-20% deguonies, 1-3% azoto, sieros, fosforo, silicio, aliuminio, geležies, drėgmės
Pagal žaliavos sudėtį anglys skirstomos į humines (susidaro iš aukštesnių augalų) ir sapropelines (susidaro iš dumblių). Durpės ar sapropelis pamažu veikiamos slėgio ir nesant deguonies virsta rudosiomis anglimis, kurios virsta anglimi, o paskui antracitu. Esant specifinėms geologinėms sąlygoms (stiprus slėgis, aukšta temperatūra), anglys gali virsti grafitu ir šungitu – uoliena, kurioje yra kriptokristalinės anglies.
Rudos anglys yra laisvi rudos arba juodai rudos spalvos dariniai. Juose yra 64-78% anglies, iki 6% vandenilio. Jie turi mažą šilumos laidumą. Tai žemos kokybės anglys. Didžiausios rudųjų anglių atsargos yra sutelktos Rusijos Lenos ir Kansko-Ačinsko baseinuose (darbas su geografiniu žemėlapiu)
Kietosios anglys yra labai tankios. Juose yra 90 % anglies, iki 5 % vandenilio (dirbkite su diagrama "Anglis" (1 priedas)). Jie turi didelę kaloringumo vertę. Iš jų perdirbant galima gauti daugiau nei 400 skirtingų produktų, kurių savikaina, lyginant su pačios anglies savikaina, išauga 20-25 kartus. Anglies perdirbimas vykdomas kokso gamyklose. Labai perspektyvi perdirbimo kryptis – skystojo kuro gamyba iš anglies.
Kuro. cheminės žaliavos
Geografijos mokytojas
Didžiausi anglies baseinai yra Tunguskos, Lenos, Taimyro Rusijoje; Apalačai JAV, rusiški Vokietijoje, Karagandos baseinas Kazachstane (darbas su geografiniu žemėlapiu).
Antracitai - turi daugiausiai anglies - iki 97% (dirbkite su "anglies" diagrama), todėl jis naudojamas kaip aukštos kokybės nerūkomasis kuras, taip pat metalurgijos, chemijos ir elektros pramonėje.
Atsižvelkite į kolekcijoje esančias anglis ir atkreipkite dėmesį į tai, kad kuo didesnis anglies kiekis medžiagoje, tuo intensyvesnė jos spalva, tuo aukštesnė anglies kokybė.
Kolekcijoje „Kuras“ mokiniai nagrinėja rudą, akmens anglį, antracitą
Kaip išgaunama anglis?
Akmens anglys kasamos dviem būdais: atviru ir požeminiu. Atvirasis metodas yra progresyvesnis ir ekonomiškesnis, nes leidžia naudoti technologijas. Tokiu būdu daugiausia kasamos šiluminės anglys. Požeminis metodas yra brangesnis, bet ir perspektyvesnis, nes aukščiausios kokybės anglys randamos dideliame gylyje. Šiandien taip kasamos anglys metalurgijai.
Kuri šalis užima pirmą vietą pagal ištirtus anglies išteklius? (JAV)
Chemijos mokytojas
DI. Mendelejevas, kuriam šiemet sukako 175 metai, šiuo klausimu rašė: „Atliekų nėra, yra nepanaudotos žaliavos“.
Taigi nafta, dujos, anglis yra ne tik vertingiausi angliavandenilių šaltiniai, bet ir dalis unikalaus nepakeičiamų gamtos išteklių sandėlio, kurio rūpestingas ir pagrįstas naudojimas yra būtina sąlyga pažangiam žmonių visuomenės vystymuisi. Šia proga dar kartą grįžtame prie mūsų pamokos epigrafo, didžiojo rusų mokslininko ir chemiko D.I. Mendelejevas, sakęs, kad „Nafta – ne kuras, galima šildyti su banknotais“. Šis teiginys gali būti taikomas visiems natūraliems angliavandeniliams.
Studijuotos medžiagos konsolidavimas
1. Kokie produktai išgaunami iš susijusių naftos dujų ir kam jie naudojami?
Atsakymas: benzinas yra izoliuotas nuo susijusių naftos dujų,kuris naudojamas kaip įprasto benzino priedas;propano-butano frakcija naudojama kaipkuro; organinėse reakcijose naudojamos sausos dujossintezė.
2. Kodėl gamtinės dujos variklyje užsidega lengviau nei įprastas benzinas?
Atsakymas: Benzino temperatūra žemesnėuždegimas nei įprastai.
3. Kodėl aliejaus sudėtis negali būti išreikšta viena formule?
Atsakymas: Aliejaus sudėtis negali būti išreikšta viena formule, nesnafta yra daugelio angliavandenilių mišinys.
Namų darbai:
1. Pagal vadovėlio § 20 - 22 (prieš naftos produktų krekingą) skaitykite
2. Klausimai ir užduotys: Nr. 4 § 20, Nr. 7 - 9 § 21
Parsisiųsti medžiagą