Najvažniji izvori ugljikovodika su prirodni i pripadajući naftni plinovi, nafta i ugalj.
Po rezervama prirodni gas prvo mjesto u svijetu pripada našoj zemlji. Prirodni plin sadrži ugljikovodike niske molekularne težine. Ima sljedeći približni sastav (po volumenu): 80–98% metana, 2-3% njegovih najbližih homologa - etan, propan, butan i mala količina nečistoća - sumporovodik N 2 S, dušik N 2, plemeniti gasovi, ugljen monoksid (IV ) CO 2 i vodena para H 2 O . Sastav gasa je specifičan za svako polje. Postoji sljedeći obrazac: što je veća relativna molekulska težina ugljikovodika, to ga manje sadrži prirodni plin.
Prirodni plin se široko koristi kao jeftino gorivo visoke kalorijske vrijednosti (do 54.400 kJ se oslobađa kada se sagori 1m 3). Jedna je od najboljih vrsta goriva za domaće i industrijske potrebe. Osim toga, prirodni plin služi kao vrijedna sirovina za kemijsku industriju: za proizvodnju acetilena, etilena, vodika, čađe, razne plastike, octene kiseline, bojila, lijekova i drugih proizvoda.
Povezani naftni gasovi nalaze se u naslagama zajedno sa uljem: rastvorene su u njemu i nalaze se iznad ulja, tvoreći plinsku „kapu“. Kada se ulje izvlači na površinu, plinovi se odvajaju od njega zbog naglog pada tlaka. Ranije se prateći gasovi nisu koristili i spaljivani su tokom proizvodnje nafte. Danas se hvataju i koriste kao gorivo i vrijedne hemijske sirovine. Povezani plinovi sadrže manje metana od prirodnog plina, ali više etana, propana, butana i više ugljikovodika. Osim toga, sadrže uglavnom iste nečistoće kao u prirodnom plinu: H 2 S, N 2, plemeniti plinovi, pare H 2 O, CO 2 . Pojedinačni ugljovodonici (etan, propan, butan i dr.) ekstrahuju se iz pratećih gasova, a njihovom obradom se dehidrogenacijom dobijaju nezasićeni ugljovodonici - propilen, butilen, butadien, od kojih se potom sintetišu gume i plastika. Kao gorivo za domaćinstvo koristi se mješavina propana i butana (tečni plin). Benzin (mješavina pentana i heksana) koristi se kao dodatak benzinu za bolje paljenje goriva pri pokretanju motora. Organske kiseline, alkoholi i drugi proizvodi se dobijaju oksidacijom ugljikovodika.
Ulje- uljasta zapaljiva tečnost tamno smeđe ili skoro crne boje sa karakterističnim mirisom. Lakši je od vode (= 0,73–0,97 g/cm 3), praktično nerastvorljiv u vodi. Po sastavu, ulje je složena mješavina ugljovodonika različite molekularne težine, tako da nema određenu tačku ključanja.
Nafta se sastoji uglavnom od tečnih ugljovodonika (u njima su rastvoreni čvrsti i gasoviti ugljovodonici). Obično su to alkani (uglavnom normalne strukture), cikloalkani i arene, čiji omjer u uljima različitih polja uvelike varira. Uralsko ulje sadrži više arena. Osim ugljikovodika, ulje sadrži kisik, sumpor i dušične organske spojeve.
Sirova nafta se obično ne koristi. Da bi se iz nafte dobili tehnički vrijedni proizvodi, ona se prerađuje.
Primarna obrada ulje se sastoji u njegovoj destilaciji. Destilacija se vrši u rafinerijama nakon odvajanja srodnih plinova. Destilacijom ulja dobijaju se laki naftni proizvodi:
benzin ( t bala = 40–200 ° S) sadrži ugljikovodike S 5 –S 11,
nafta ( t bala = 150–250 ° C) sadrži ugljovodonike S 8 –S 14,
kerozin ( t bala = 180-300°C) sadrži ugljovodonike C 12 -C 18,
plinsko ulje ( t bale> 275°C),
a u ostatku - viskozna crna tekućina - lož ulje.
Lož ulje se dalje prerađuje. Destilira se pod sniženim tlakom (kako bi se spriječilo raspadanje) i oslobađaju se ulja za podmazivanje: vreteno, stroj, cilindar itd. Vazelin i parafin izolirani su iz loživog ulja nekih vrsta ulja. Zaostalo lož ulje nakon destilacije - katran - nakon djelomične oksidacije koristi se za dobivanje asfalta. Glavni nedostatak destilacije ulja je nizak prinos benzina (ne više od 20%).
Proizvodi destilacije nafte imaju različite primjene.
Petrol u velikim količinama koristi se kao gorivo za avione i automobile. Obično se sastoji od ugljikovodika koji sadrže u prosjeku 5 do 9 C atoma u molekulima. Nafta koristi se kao gorivo za traktore, kao i otapalo u industriji boja i lakova. Velike količine se prerađuju u benzin. Kerozin Koristi se kao gorivo za traktore, mlazne avione i projektile, kao i za domaće potrebe. solarno ulje - plinsko ulje- koristi se kao motorno gorivo, i ulja za podmazivanje- za podmazivanje mehanizama. Petrolatum koristi u medicini. Sastoji se od mješavine tekućih i čvrstih ugljovodonika. Parafin Koristi se za dobijanje viših karboksilnih kiselina, za impregnaciju drveta u proizvodnji šibica i olovaka, za proizvodnju svijeća, krema za cipele itd. Sastoji se od mješavine čvrstih ugljikovodika. Lož ulje osim za preradu ulja za podmazivanje i benzina, koristi se kao tekuće gorivo za kotlove.
At sekundarne metode obrade nafte, dolazi do promjene u strukturi ugljikovodika koji čine njegov sastav. Među ovim metodama, krekiranje naftnih ugljovodonika je od velikog značaja za povećanje prinosa benzina (do 65-70%).
Pucanje- proces razgradnje ugljikovodika sadržanih u nafti, što rezultira stvaranjem ugljikovodika s manje C atoma u molekuli. Postoje dvije glavne vrste krekinga: termičko i katalitičko.
Termičko pucanje provodi se zagrijavanjem sirovine (lož ulja itd.) na temperaturi od 470–550 ° C i pritisku 2–6 MPa. U tom se slučaju molekuli ugljikovodika s velikim brojem C atoma dijele na molekule s manjim brojem atoma i zasićenih i nezasićenih ugljikovodika. Na primjer:
(radikalni mehanizam),
Na ovaj način se uglavnom dobija motorni benzin. Njegova proizvodnja iz nafte dostiže 70%. Termičko pucanje otkrio je ruski inženjer V.G. Shukhov 1891. godine.
Katalitičko pucanje izvode se u prisustvu katalizatora (obično aluminosilikata) na 450-500°C i atmosferskom pritisku. Ova metoda se koristi za dobijanje zrakoplovnog benzina s iskorištenjem do 80%. Ova vrsta krekinga se uglavnom primjenjuje na kerozin i plinsko ulje frakcije nafte. U katalitičkom krekiranju, zajedno s reakcijama cijepanja, javljaju se reakcije izomerizacije. Kao posljedica potonjeg, nastaju zasićeni ugljikovodici s razgranatim ugljikovim kosturom molekula, što poboljšava kvalitetu benzina:
Katalitički krekirani benzin ima veći kvalitet. Proces njegovog dobijanja odvija se mnogo brže, uz manju potrošnju toplinske energije. Osim toga, katalitičkim krekingom nastaje relativno mnogo razgranatog lanca ugljikovodika (izo spojeva), koji su od velike vrijednosti za organsku sintezu.
At t= 700 ° C i više, dolazi do pirolize.
Piroliza- raspadanje organskih materija bez pristupa vazduha na visokim temperaturama. U pirolizi nafte, glavni produkti reakcije su nezasićeni plinoviti ugljikovodici (etilen, acetilen) i aromatični ugljikovodici - benzen, toluen itd. Budući da je piroliza nafte jedan od najvažnijih načina dobivanja aromatskih ugljikovodika, ovaj proces se često naziva i ulje aromatizacija.
Aromatizacija- transformacija alkana i cikloalkana u arene. Kada se teške frakcije naftnih derivata zagrijavaju u prisustvu katalizatora (Pt ili Mo), ugljikovodici koji sadrže 6-8 C atoma u molekulu se pretvaraju u aromatične ugljovodonike. Ovi procesi se odvijaju tokom reforminga (rafiniranja benzina).
Reformisanje Je li aromatizacija benzina, koja se provodi zagrijavanjem u prisustvu katalizatora, na primjer Pt. U tim uslovima alkani i cikloalkani se pretvaraju u aromatične ugljovodonike, usled čega se i oktanski broj benzina značajno povećava. Aromatizacija se koristi za dobivanje pojedinačnih aromatskih ugljikovodika (benzen, toluen) iz frakcija naftnog benzina.
Poslednjih godina naftni ugljovodonici se široko koriste kao izvor hemijskih sirovina. Na različite načine se koriste za dobijanje supstanci neophodnih za proizvodnju plastike, sintetičkih tekstilnih vlakana, sintetičke gume, alkohola, kiselina, sintetičkih deterdženata, eksploziva, pesticida, sintetičkih masti itd.
Ugalj kao i prirodni gas i nafta, on je izvor energije i vrijedna hemijska sirovina.
Glavna metoda za preradu bitumenskog uglja je koksovanje(suha destilacija). Tokom koksanja (zagrijavanje na 1000 ° C - 1200 ° C bez pristupa vazduhu), dobijaju se različiti proizvodi: koks, katranski katran, voda od smole i koksni gas (dijagram).
Šema
Koks se koristi kao redukciono sredstvo u proizvodnji sirovog gvožđa u metalurškim postrojenjima.
Katran ugljena služi kao izvor aromatičnih ugljovodonika. Podvrgava se rektifikacionoj destilaciji i dobija se benzol, toluen, ksilen, naftalen, kao i fenoli, jedinjenja koja sadrže azot itd. Smola - gusta crna masa koja ostane nakon destilacije smole, koristi se za pripremu elektroda i krovni katran papir.
Amonijak, amonijum sulfat, fenol itd. dobijaju se iz vode sa suprasmolom.
Koksni gas se koristi za zagrevanje koksnih peći (pri sagorevanju 1m 3 oslobađa se oko 18.000 kJ), ali se uglavnom podvrgava hemijskoj obradi. Dakle, iz njega se oslobađa vodonik za sintezu amonijaka, koji se zatim koristi za dobivanje dušičnih gnojiva, kao i metana, benzola, toluena, amonijum sulfata, etilena.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, diplomirani studenti, mladi naučnici koji koriste bazu znanja tokom studija i rada bit će vam zahvalni.
Objavljeno na http://www.allbest.ru/
Budžetska stručna obrazovna ustanova
Voronješka oblast
Rossosh Medical College
Tema: "Nafta, prirodni i prateći naftni gas i ugalj"
Izvode učenici 101 grupe
Kovalskaya Victoria
Provjera nastavnika: Grineva N.A.
Rossosh 2015
Uvod
Nafta, prirodni i prateći gasovi, ugalj.
Glavni izvori ugljikovodika su prirodni i pripadajući naftni plinovi, nafta i ugalj.
kreking naftnog gasa uglja
Ulje je tekuće fosilno gorivo tamnosmeđe boje gustoće 0,70 - 1,04 g / cm2. Nafta je složena mješavina tvari - uglavnom tekućih ugljovodonika. Po sastavu ulja su parafinska, naftenska i aromatična. Međutim, najčešća vrsta ulja je miješana. Osim ugljikovodika, sastav ulja uključuje nečistoće organskog spoja kisika i sumpora, kao i vode i soli kalcija i magnezija otopljene u njemu. Sadrži u ulju i mehaničkim nečistoćama - pijesku i glini. Ulje je vrijedna sirovina za visokokvalitetna motorna goriva. Nakon prečišćavanja od vode i drugih nepoželjnih nečistoća, ulje se prerađuje. Glavna metoda prerade nafte je destilacija. Zasnovan je na razlici u tačkama ključanja ugljovodonika koji čine naftu. Budući da nafta sadrži stotine različitih tvari, od kojih mnoge imaju slična vrelišta, odvajanje pojedinih ugljikovodika gotovo je nemoguće. Stoga se destilacijom ulje razdvaja na frakcije koje ključaju u prilično širokom temperaturnom rasponu. Destilacijom pri normalnom pritisku ulje se odvaja na četiri frakcije: benzin (30-180°C), kerozin (120-315°C), dizel (180-350°C) i lož ulje (ostatak nakon destilacije). Uz temeljitiju destilaciju, svaka od ovih frakcija može se podijeliti na nekoliko užih frakcija. Dakle, petroleter (40-70 ° C), sam benzin (70-120 ° C) i nafta (120-180 ° C) mogu se izolovati iz frakcije benzina (mješavina C5 - C12 ugljovodonika). Petroleter sadrži pentan i heksan. Odličan je rastvarač za masti i smole. Benzin sadrži nerazgranate zasićene ugljovodonike od pentana do dekana, cikloalkane (ciklopentan i cikloheksan) i benzen. Nakon odgovarajuće prerade, benzin se koristi kao gorivo za avijaciju i automobile
ICE. Nafta koja sadrži ugljovodonike C8 - C14 i kerozin (mješavina ugljovodonika C12 - C18) koristi se kao gorivo za uređaje za grijanje i rasvjetu u domaćinstvu. Kerozin se u velikim količinama (nakon temeljnog čišćenja) koristi kao gorivo za mlazne avione i projektile.
Dizel frakcija prerade ulja - gorivo za dizel motore. Lož ulje je mješavina ugljovodonika visokog ključanja. Ulja za podmazivanje se dobijaju iz loživog ulja destilacijom pod sniženim pritiskom. Ostatak destilacije lož ulja naziva se katran. Od njega se dobija bitumen. Ovi proizvodi se koriste u izgradnji puteva. Lož ulje se takođe koristi kao gorivo za kotlove.
Glavni način prerade nafte su razne vrste krekiranja, tj. termokatalitička transformacija sastojaka ulja. Postoje sljedeće glavne vrste pucanja.
Termičko pucanje - raspadanje ugljovodonika nastaje pod uticajem visokih temperatura (500-700°C). Na primjer, molekule pentana i pentena nastaju od molekula zasićenog ugljikovodika dekana C10H22:
C10H22> C5H12 + C5H10
pentan pentene
Katalitičko krekiranje se također izvodi na visokim temperaturama, ali uz prisustvo katalizatora, što omogućava kontrolu procesa i vođenje u željenom smjeru. Prilikom krekinga nafte nastaju nezasićeni ugljovodonici koji se široko koriste u industrijskoj organskoj sintezi.
Prirodni i prateći naftni gasovi
Prirodni gas. Prirodni gas sadrži uglavnom metan (oko 93%). Osim metana, prirodni plin sadrži i druge ugljovodonike, kao i dušik, CO2, a često i vodonik sulfid. Prirodni gas stvara mnogo toplote tokom sagorevanja. U tom pogledu značajno je superiorniji u odnosu na druga goriva. Dakle, 90% ukupne količine prirodnog gasa se troši kao gorivo u lokalnim elektranama, industrijskim preduzećima iu svakodnevnom životu. Preostalih 10% koristi se kao vrijedna sirovina za hemijsku industriju. U tu svrhu se iz prirodnog gasa izoluju metan, etan i drugi alkani. Proizvodi koji se mogu dobiti od metana imaju veliki industrijski značaj.
Povezani naftni gasovi. Rastvaraju se u ulju pod pritiskom. Kada se iznese na površinu, pritisak opada i rastvorljivost se smanjuje, usled čega se iz ulja oslobađaju gasovi. Povezani gasovi sadrže metan i njegove homologe, kao i nezapaljive gasove - azot, argon i CO2. Povezani plinovi se prerađuju u postrojenjima za preradu plina. Oni proizvode metan, etan, propan, butan i benzin koji sadrži ugljikovodike sa 5 ili više atoma ugljika. Etan i propan se podvrgavaju dehidrogenaciji kako bi se dobili nezasićeni ugljovodonici - etilen i propilen. Kao gorivo za domaćinstvo koristi se mješavina propana i butana (tečni plin). Benzin se dodaje običnom benzinu kako bi se ubrzalo njegovo paljenje pri pokretanju motora sa unutrašnjim sagorevanjem.
Ugalj
Ugalj. Prerada ugljena odvija se u tri glavna smjera: koksanje, hidrogeniranje i nepotpuno sagorijevanje. Kuhanje se odvija u koksnim pećnicama na temperaturi od 1000-1200 ° C. Na ovoj temperaturi, bez pristupa kisiku, ugalj prolazi kroz složene kemijske transformacije, zbog čega nastaju koks i hlapljivi proizvodi. Ohlađeni koks se šalje u metalurške pogone. Kada se hlapljivi proizvodi (koksni plin) ohlade, kondenzira se katranski katran i voda amonijaka. Nekondenzirani ostaju amonijak, benzol, vodonik, metan, CO2, dušik, etilen itd. Prolaskom ovih proizvoda kroz rastvor sumporne kiseline oslobađa se amonijum sulfat koji se koristi kao mineralno đubrivo. Benzen se preuzima u rastvarač i destiluje iz rastvora. Nakon toga, koksni gas se koristi kao gorivo ili kao hemijska sirovina. Ugljeni katran se dobija u neznatnim količinama (3%). Ali, s obzirom na obim proizvodnje, katran ugljena se smatra sirovinom za proizvodnju niza organskih tvari. Ako se iz smole uklone proizvodi koji ključaju do 350 ° C, ostaje čvrsta masa - smola. Koristi se za izradu lakova. Hidrogenacija uglja se vrši na temperaturi od 400-600°C pod pritiskom vodonika do 25 MPa u prisustvu katalizatora. Time se formira mješavina tekućih ugljovodonika, koja se može koristiti kao motorno gorivo. Prednost ove metode je mogućnost hidrogenizacije mrkog uglja niskog kvaliteta. Nepotpuno sagorevanje uglja daje ugljen monoksid (II). Na katalizatoru (nikl, kobalt) pri normalnom ili povišenom tlaku od vodika i CO, možete dobiti benzin koji sadrži zasićene i nezasićene ugljikovodike:
nCO + (2n + 1) H2> CnH2n + 2 + nH2O;
nCO + 2nH2> CnH2n + nH2O.
Ako se suha destilacija uglja vrši na 500-550 ° C, tada se dobiva katran, koji se, uz bitumen, koristi u građevinarstvu kao vezivo u proizvodnji krovnih, hidroizolacijskih premaza (krovni filc, krovni filc, itd.).
Danas postoji ozbiljna opasnost od ekološke katastrofe. Praktično nema mjesta na zemlji gdje priroda ne bi patila od aktivnosti industrijskih preduzeća i ljudskog života. Prilikom rada s proizvodima destilacije ulja treba paziti da ne padnu u tlo i vodena tijela. Tlo zasićeno naftnim derivatima gubi plodnost dugi niz decenija i vrlo ju je teško obnoviti. Samo 1988. godine, kada su oštećeni naftovodi, oko 110.000 tona nafte ušlo je u jedno od najvećih jezera. Poznati su tragični slučajevi ispuštanja mazuta i ulja u rijeke, gdje se mrešćuju vrijedne vrste riba. Termoelektrane na ugalj predstavljaju ozbiljnu opasnost od zagađenja zraka – one su glavni izvor zagađenja. Hidroelektrane koje rade u riječnim ravnicama imaju negativan utjecaj na vodna tijela. Poznato je da drumski saobraćaj jako zagađuje atmosferu proizvodima nepotpunog sagorevanja benzina. Pred naučnicima je zadatak da minimiziraju stepen zagađenja životne sredine.
Zaključak
Prirodno ulje uvijek sadrži vodu, mineralne soli i razne mehaničke nečistoće. Stoga, prije prerade za preradu, prirodno ulje prolazi kroz dehidraciju, desalinizaciju i niz drugih pripremnih operacija.
Karakteristike destilacije ulja:
1. Metoda dobijanja naftnih derivata destilacijom jedne frakcije iz nafte, slično kao što se izvodi u laboratoriji, neprihvatljiva je za industrijske uslove.
2. Veoma je neproduktivan, skup i ne obezbeđuje dovoljno jasnu raspodelu ugljovodonika u frakcije u skladu sa njihovom molekulskom težinom.
Svi ovi nedostaci su lišeni metode destilacije ulja na kontinuirano radećim cijevnim instalacijama:
1. Instalacija se sastoji od cevaste peći za lož ulje i destilacione kolone, gde se nafta razdvaja na frakcije (destilate), pojedinačne mešavine ugljovodonika u skladu sa njihovim tačkama ključanja - benzin, nafta, kerozin itd.;
2. U pećnici sa cevima duga cev se nalazi u obliku zavojnice;
3. Peć se zagreva sagorevanjem lož ulja ili gasa;
4. Ulje se kontinuirano dovodi kroz cjevovod, u njemu se zagrijava do 320-350 ° C i ulazi u destilacijski stup u obliku mješavine tekućine i pare.
Karakteristike prirodnog gasa.
1. Glavni sastojak prirodnog gasa je metan.
2. Osim metana, prirodni gas sadrži etan, propan, butan.
3. Generalno, što je veća molekulska težina ugljovodonika, to je manje u prirodnom gasu.
4. Sastav prirodnog gasa sa različitih polja nije isti. Njegov prosječni sastav (u volumenskim postocima) je sljedeći: a) CH4 - 80-97; b) C2H6 - 0,5-4,0; c) C3H8 - 0,2-1,5.
5. Kao gorivo, prirodni gas ima velike prednosti u odnosu na čvrsta i tečna goriva.
6. Toplota sagorevanja je mnogo veća, pri sagorevanju ne ostavlja pepeo.
7. Proizvodi sagorevanja su mnogo ekološki prihvatljiviji.
8. Prirodni plin se široko koristi u termoelektranama, industrijskim kotlovnicama i raznim industrijskim pećima.
Primene prirodnog gasa
1. Sagorevanje prirodnog gasa u visokim pećima omogućava smanjenje potrošnje koksa, smanjenje sadržaja sumpora u sirovom gvožđu i značajno povećanje produktivnosti peći.
2. Upotreba prirodnog gasa u domaćinstvu.
3. Trenutno se počinje koristiti u vozilima (u cilindrima visokog pritiska), što omogućava uštedu benzina, smanjenje habanja motora i, zahvaljujući potpunijem sagorijevanju goriva, održavanje čistoće vazdušnog bazena.
4. Prirodni gas je važan izvor sirovina za hemijsku industriju i njegova uloga u tom pogledu će se povećati.
5. Vodonik, acetilen i čađ se dobijaju iz metana.
Karakteristike pratećeg naftnog gasa:
1. Povezani naftni gas po svom poreklu je i prirodni gas;
2. Dobio je poseban naziv jer se nalazi u naslagama zajedno sa naftom – u njoj je rastvoren i nalazi se iznad nafte, formirajući gasnu „kapu“; 3) kada se ulje izvlači na površinu, odvaja se od njega uslijed naglog pada tlaka.
Načini korištenja pratećeg naftnog plina.
1. Ranije nije korišten prateći plin i odmah je spaljen na terenu.
2. Danas se sve više hvata jer je, kao i prirodni gas, dobro gorivo i vrijedna hemijska sirovina.
3. Mogućnosti korišćenja pratećeg gasa su čak mnogo šire od prirodnog gasa; zajedno s metanom, sadrži značajne količine drugih ugljikovodika: etan, propan, butan, pentan.
ugalj:
Ugalj je jedan od najvrednijih izvora goriva i energije čovječanstva. Ponekad se naziva okamenjena sunčeva svetlost. Kao rezultat dugotrajnog raspadanja i hemijske transformacije džinovskih masa mrtvih stabala i trava, koje su se desile u takozvanom karbonskom periodu - prije 210-280 miliona godina, velika većina današnjih rezervi ove sirovine akumulirala se u crijeva. Njegove svjetske rezerve premašuju 15 triliona tona. Na našoj planeti se vadi mnogo više uglja nego bilo koji drugi mineral: oko 2,5 milijardi tona godišnje, ili oko 700 kg po svakom stanovniku Zemlje.
Upotreba uglja je vrlo raznolika i široka. Koristi se za proizvodnju električne energije u termoelektranama, a sagorijeva se i za druge energetske svrhe; Od njega se dobija koks za metaluršku proizvodnju, a hemijskom preradom nastaje oko 300 drugih industrijskih proizvoda. U posljednje vrijeme došlo je do povećanja potrošnje uglja za nove namjene - proizvodnju kamenog voska, plastike, plinovitog visokokaloričnih goriva, visokougljičnih ugljično-grafitnih kompozitnih materijala, rijetkih elemenata - germanija i galija.
Dugi niz stoljeća ugljen je bio i ostao jedna od glavnih vrsta tehnološkog i energetskog goriva, a njegov značaj kao sirovine za kemijsku industriju raste. Stoga se sve više istražuje nova nalazišta uglja, grade kamenolomi i rudnici za njegovu proizvodnju.
Bibliografija
1. Alena Igorevna Titarenko. Organic Cheat Sheet
Objavljeno na Allbest.ur
Slični dokumenti
Glavna stanja prirodnog gasa koji se javlja u zemljinoj unutrašnjosti iu obliku gasnih hidrata u okeanima i zonama permafrosta kontinenata. Hemijski sastav i fizička svojstva prirodnog plina, njegova polja i proizvodnja. Korištenje pratećeg naftnog plina.
prezentacija dodana 03.08.2011
Ciljevi, osnovni procesi i tehnološke sheme povezanih postrojenja za preradu naftnih plinova. Metode pročišćavanja plina od plinskog kondenzata, ulja, kapljica, fino dispergiranih, aerosolne vlage i mehaničkih nečistoća. Gasno apsorpciono čišćenje.
sažetak, dodan 01.11.2013
Metode proizvodnje sintetičkog gasa, gasifikacija uglja. Nova inženjerska rješenja u gasifikaciji uglja. Pretvaranje metana u sintetski gas. Fischer-Tropsch sinteza. Hardverski i tehnički dizajn procesa. Proizvodi dobiveni iz sintetskog plina.
teza, dodana 01.04.2009
Karakterizacija fizičkih i hemijskih svojstava ulja, njegova proizvodnja, sastav i vrste frakcija tokom destilacije. Značajke prerade nafte, suština katalitičkog krekinga i koksovanja. Primjena nafte i ekološki problemi rafinerija nafte.
prezentacija dodata 16.05.2013
Prirodni plin je jedno od najvažnijih fosilnih goriva, koje zauzima ključna mjesta u bilansima goriva i energije mnogih zemalja. Povezani naftni gasovi kao nusproizvodi proizvodnje nafte. Vađenje, prerada, transport i upotreba gasova.
prezentacija dodata 01.08.2012
Proučavanje glavnih funkcija, svojstava i principa katalizatora. Značaj katalizatora u preradi nafte i gasa. Glavne faze prerade nafte, posebno upotreba katalizatora. Osnove pripreme čvrstih katalizatora za preradu nafte.
sažetak, dodan 05.10.2010
Primarni i osnovni načini prerade nafte. Povećanje prinosa benzina i drugih lakih proizvoda. Procesi destruktivne prerade naftnih sirovina. Sastav proizvoda direktne rase. Vrste procesa pucanja. Tehnološka shema jedinice za krekiranje.
seminarski rad, dodan 29.03.2009
Suština koncepta "naftnih gasova". Karakteristična karakteristika sastava pratećih naftnih gasova. Pronalaženje nafte i gasa. Karakteristike dobijanja gasa. Benzin na plin, frakcija propan-šljunka, suhi plin. Primena pratećih naftnih gasova. Putevi korištenja APG-a.
prezentacija dodata 18.05.2011
Fizička i hemijska svojstva ulja. Metode destilacije, njihove prednosti i nedostaci. Utjecaj tehnoloških parametara na ovaj proces. Karakterizacija i primjena naftnih derivata dobivenih na uređaju za atmosfersku vakuum destilaciju.
seminarski rad, dodan 05.03.2015
Povijest upotrebe ulja kao sirovine za proizvodnju organskih spojeva. Glavni regioni i naftna polja. Frakcije ulja, karakteristike njegove pripreme za preradu. Suština krekinga, vrste naftnih derivata i vrste benzina.
Rafiniranje nafte
Ulje je višekomponentna mješavina različitih tvari, uglavnom ugljikovodika. Ove komponente se međusobno razlikuju po tačkama ključanja. S tim u vezi, ako se ulje zagrije, tada će iz njega prvo ispariti najlakše kipuće komponente, zatim spojevi s višom tačkom ključanja itd. Ovaj fenomen je zasnovan primarna rafinacija nafte koji se sastoji u destilacija (ispravljanje) ulje. Ovaj proces se naziva primarnim, jer se pretpostavlja da tokom njegovog toka ne dolazi do hemijskih transformacija supstanci, a ulje se samo razdvaja na frakcije sa različitim tačkama ključanja. Ispod je šematski dijagram kolone za destilaciju sa kratkim opisom samog procesa destilacije:
Prije procesa rektifikacije ulje se priprema na poseban način, odnosno oslobađa se nečistoće vode s otopljenim solima i čvrstim mehaničkim nečistoćama. Ovako pripremljeno ulje ulazi u cevnu peć, gde se zagreva na visoku temperaturu (320-350 o C). Nakon zagrijavanja u cijevnoj peći, ulje visoke temperature ulazi u donji dio destilacijske kolone, gdje se pojedine frakcije isparavaju i njihove pare se dižu u destilacijski stup. Što je veći presek kolone za ispravljanje, to je niža njena temperatura. Dakle, sljedeće frakcije su odabrane na različitim visinama:
1) destilacioni gasovi (uzeti na samom vrhu kolone, pa stoga njihova tačka ključanja ne prelazi 40 ° C);
2) frakcija benzina (tačka ključanja od 35 do 200 o S);
3) frakcija nafte (tačka ključanja od 150 do 250 o C);
4) frakcija kerozina (tačka ključanja od 190 do 300 o C);
5) dizel frakcija (tačka ključanja od 200 do 300 o C);
6) lož ulje (tačka ključanja preko 350°C).
Treba napomenuti da srednje frakcije koje se oslobađaju tokom destilacije nafte ne zadovoljavaju standarde kvaliteta goriva. Osim toga, kao rezultat destilacije ulja nastaje znatna količina lož ulja, što nikako nije najtraženiji proizvod. S tim u vezi, nakon primarne prerade nafte, zadatak je povećati prinos skupljih, posebno benzinskih frakcija, kao i poboljšati kvalitet ovih frakcija. Ovi zadaci se rješavaju različitim procesima. sekundarna prerada nafte , na primjer kao npr pucanje ireformisanje .
Treba napomenuti da je broj procesa koji se koriste u sekundarnoj rafinaciji nafte mnogo veći, a mi se dotičemo samo nekih od glavnih. Hajde sada da shvatimo šta je smisao ovih procesa.
Krekiranje (termičko ili katalitičko)
Ovaj proces je dizajniran da poveća prinos benzinske frakcije. U tu svrhu se teške frakcije, na primjer lož ulje, podvrgavaju jakom zagrijavanju, najčešće u prisustvu katalizatora. Kao rezultat ovog efekta, molekule dugog lanca koje čine teške frakcije se kidaju i formiraju se ugljikovodici niže molekularne težine. U stvari, to dovodi do dodatnog prinosa benzinske frakcije, koja je vrednija od originalnog lož ulja. Hemijska suština ovog procesa ogleda se u jednadžbi:
Reformisanje
Ovaj proces ispunjava zadatak poboljšanja kvaliteta benzinske frakcije, posebno povećanja njene detonacijske stabilnosti (oktanski broj). Upravo je ova karakteristika benzina naznačena na benzinskim pumpama (92., 95., 98. benzin itd.).
Kao rezultat procesa reformiranja, povećava se udio aromatičnih ugljovodonika u frakciji benzina, koji, između ostalih ugljovodonika, ima jedan od najvećih oktanskih brojeva. Takvo povećanje udjela aromatskih ugljikovodika postiže se uglavnom kao posljedica reakcija dehidrociklizacije koje se javljaju u procesu reformiranja. Na primjer, s dovoljno jakim grijanjem n-heksan u prisustvu platinskog katalizatora, pretvara se u benzen, a n-heptan, na sličan način, u toluen:
Prerada uglja
Glavna metoda prerade bitumenskog uglja je koksovanje . Koksanje uglja naziva se proces u kojem se ugljen zagrijava bez pristupa zraka. Istodobno, kao rezultat takvog zagrijavanja, četiri glavna proizvoda izoliraju se iz ugljena:
1) Cola
Čvrsta materija koja je skoro čisti ugljenik.
2) katran
Sadrži veliki broj različitih pretežno aromatičnih jedinjenja, kao što su homolozi benzena, fenoli, aromatični alkoholi, naftalin, naftalen homolozi itd.;
3) Amonijačna voda
Unatoč svom nazivu, ova frakcija, osim amonijaka i vode, sadrži i fenol, sumporovodik i neke druge spojeve.
4) Koksni gas
Glavne komponente koksnog plina su vodonik, metan, ugljični dioksid, dušik, etilen itd.
Da li se Japanci bave gasnim gorivom budućnosti? 13. januara 2013
Japan je danas započeo probnu proizvodnju metan hidrata, vrste prirodnog gasa, čije rezerve, prema mišljenju brojnih stručnjaka, mogu u velikoj meri da reše energetske probleme zemlje. Specijalni istraživački brod "Čikju" /"Zemlja"/ počeo je da buši u Tihom okeanu 70 km južno od poluostrva Atsumi u blizini grada Nagoje na istočnoj obali glavnog japanskog ostrva Honšu.
Tokom prošle godine japanski stručnjaci izveli su niz eksperimenata na bušenju pacifičkog morskog dna u potrazi za metanskim hidratima. Ovoga puta namjeravaju testirati punu proizvodnju energetskih resursa i vađenje metana iz njega. Ako bude uspješan, komercijalni razvoj polja u blizini grada Nagoye započet će 2018.
Metan hidrat ili metan hidrat je kombinacija plina metana i vode, koja po izgledu podsjeća na snijeg ili rastresiti otopljeni led. Ovaj resurs je rasprostranjen u prirodi - na primjer, u zoni permafrosta. Ispod okeanskog dna nalaze se velike rezerve metanskih hidrata, koje se do sada smatralo neisplativim razvijati. Međutim, japanski stručnjaci tvrde da su pronašli relativno isplative tehnologije.
Rezerve hidrata metana samo na području južno od grada Nagoje procjenjuju se na 1 bilijun kubnih metara. U teoriji, oni mogu u potpunosti zadovoljiti potrebe Japana za prirodnim plinom za 10 godina. Sve u svemu, prema prognozama stručnjaka, nalazišta metanskih hidrata ispod okeanskog dna u susjednim regijama zemlje bit će dovoljna za oko 100 godina. Ipak, cijena ovog goriva, uzimajući u obzir preradu, transport i druge troškove, i dalje je veća od tržišne cijene za konvencionalni prirodni plin.
Japan je trenutno lišen energetskih resursa i potpuno ih uvozi. Tokio je, posebno, najveći svjetski kupac tečnog prirodnog plina. Nedavno, nakon nesreće u nuklearnoj elektrani Fukushima-1 i postepenog gašenja svih nuklearnih elektrana, energetske potrebe Japana su porasle.
Uprkos razvoju alternativnih izvora energije, fosilna goriva i dalje zadržavaju iu doglednoj budućnosti će zadržati glavnu ulogu u bilansu goriva planete. Prema prognozama eksperata ExxonMobil-a, potrošnja energetskih resursa u narednih 30 godina na planeti će se prepoloviti. Kako se smanjuje produktivnost poznatih nalazišta ugljikovodika, sve se manje otkrivaju nova velika ležišta, a korištenje uglja šteti okolišu. Međutim, sve manje rezerve konvencionalnih ugljikovodika mogu se nadoknaditi.
Isti stručnjaci ExxonMobil-a nisu skloni dramatizaciji situacije. Prvo, tehnologije proizvodnje nafte i gasa se razvijaju. Danas se u Meksičkom zaljevu, na primjer, nafta vadi sa dubine od 2,5-3 km ispod površine vode, takve dubine su bile nezamislive prije 15 godina. Drugo, razvijaju se tehnologije za preradu složenih vrsta ugljikovodika (teška i visoko sumporna ulja) i surogata nafte (bitumen, naftni pijesak). To vam omogućava da se vratite i nastavite s tradicionalnim rudarskim područjima, kao i da započnete rudarenje u novim područjima. Na primjer, u Tatarstanu, uz podršku Shella, počinje proizvodnja takozvane "teške nafte". U Kuzbasu se razvijaju projekti za vađenje metana iz ugljenih ležišta.
Treći smjer održavanja razine proizvodnje ugljikovodika povezan je s traženjem načina korištenja njihovih nekonvencionalnih tipova. Među obećavajućim novim vrstama ugljikovodičnih sirovina, naučnici izdvajaju metan hidrat, čije su rezerve na planeti, prema grubim procjenama, najmanje 250 triliona kubnih metara (u smislu energetske vrijednosti, to je 2 puta više od vrijednosti sve rezerve nafte, uglja i gasa na planeti zajedno) ...
Metan hidrat je supramolekulsko jedinjenje metana sa vodom. Ispod je molekularni model metan hidrata. Oko molekula metana formira se rešetka molekula vode (leda). Veza je stabilna pri niskim temperaturama i povišenim pritiscima. Na primjer, metan hidrat je stabilan na temperaturama od 0°C i pritiscima od 25 bara i više. Ovaj pritisak se javlja na dubini okeana od oko 250 m. Pri atmosferskom pritisku, metan hidrat ostaje stabilan na temperaturi od -80 °C.
Model metan hidrata
Ako se metan hidrat zagrije ili se tlak smanji, spoj se raspada na vodu i prirodni plin (metan). Od jednog kubnog metra metan hidrata pri normalnom atmosferskom pritisku može se dobiti 164 kubna metra prirodnog gasa.
Američko Ministarstvo energetike procjenjuje da su planetarne rezerve metana hidrata ogromne. Međutim, do sada se ovaj spoj praktički ne koristi kao energetski resurs. Odjel je razvio i provodi cijeli program (R&D program) za traženje, procjenu i komercijalizaciju proizvodnje metan hidrata.
Nasip metan hidrata na morskom dnu
Nije slučajno što su Sjedinjene Države spremne izdvojiti značajna sredstva za razvoj tehnologija za ekstrakciju metan hidrata. Prirodni gas čini skoro 23% bilansa goriva u zemlji. Većina američkog prirodnog gasa dobija se kroz cjevovode iz Kanade. U 2007. godini potrošnja prirodnog gasa u zemlji iznosila je 623 milijarde kubnih metara. m. Do 2030. može porasti za 18-20%. Korišćenjem konvencionalnih nalazišta prirodnog gasa u SAD, Kanadi i na moru nije moguće obezbediti ovaj nivo proizvodnje.
Ali ovdje, kako kažu, postoji još jedan problem: zajedno s plinom će se dići ogromna masa vode iz koje će plin trebati pročistiti sa svom mogućom marljivošću. Ne postoje takvi motori, kratko bi bilo ravnodušno čak 1% mase goriva u obliku hlorida i drugih soli okeana. Dizeli će prvi umrijeti, turbine će trajati malo duže. Je li to Stirlingov motor sa vanjskim izgaranjem?
Dakle, opskrba plinom izravno iz donjeg sloja do cjevovoda neće funkcionirati na bilo koji način. Golovnikov, prilikom čišćenja, Japanci grizu iznad krova. A onda će se zeleni boriti sa zagađenjem u debljini okeana njegovim donjim slojevima. Najvjerojatnije će se tok pijeska i drugih nečistoća povući uz potok i biti vidljivi iz svemira. Kao mlaz sa Bosfora u Mramornom moru.
Za mene, ovaj projekat i njegovi izgledi podsjećaju me na kontroverzni i u velikoj mjeri kontroverzni projekat gasa iz škriljaca.
izvori
1. Prirodni izvori ugljovodonika: gas, nafta, ugalj. Njihova obrada i praktična primjena.
Glavni prirodni izvori ugljovodonika su nafta, prirodni i prateći naftni gasovi i ugalj.
Prirodni i prateći naftni gasovi.
Prirodni plin je mješavina plinova čija je glavna komponenta metan, ostatak su etan, propan, butan i mala količina nečistoća - dušik, ugljikov monoksid (IV), sumporovodik i vodena para. 90% se troši kao gorivo, preostalih 10% se koristi kao sirovina za hemijsku industriju: dobijanje vodonika, etilena, acetilena, čađi, raznih plastičnih masa, lekova itd.
Povezani naftni gas je takođe prirodni gas, ali se javlja zajedno sa naftom – nalazi se iznad nafte ili je u njoj rastvoren pod pritiskom. Pridruženi plin sadrži 30-50% metana, ostatak čine njegovi homolozi: etan, propan, butan i drugi ugljikovodici. Osim toga, sadrži iste nečistoće kao u prirodnom plinu.
Tri frakcije povezanog gasa:
1. Plin benzin; dodaje se benzinu radi poboljšanja pokretanja motora;
2. Propan-butan mješavina; koristi se kao gorivo za domaćinstvo;
3. Suvi gas; koriste se za dobijanje acitelena, vodonika, etilena i drugih supstanci od kojih se proizvode gume, plastika, alkoholi, organske kiseline itd.
Ulje.
Ulje je žuta ili svijetlosmeđa do crna uljasta tekućina karakterističnog mirisa. Lakši je od vode i praktično nerastvorljiv u njoj. Ulje je mješavina od oko 150 ugljovodonika pomiješanih s drugim supstancama, tako da nema određenu tačku ključanja.
90% proizvedenog ulja koristi se kao sirovina za proizvodnju raznih vrsta goriva i maziva. Istovremeno, nafta je vrijedna sirovina za hemijsku industriju.
Ja zovem sirovu naftu izvađenu iz utrobe zemlje. Sirova nafta se ne koristi, već se prerađuje. Sirova nafta se pročišćava od plinova, vode i mehaničkih nečistoća, a zatim podvrgava frakcijskoj destilaciji.
Destilacija je proces razdvajanja smjese na pojedinačne komponente, ili frakcije, na osnovu razlike u njihovim tačkama ključanja.
Prilikom destilacije ulja izdvaja se nekoliko frakcija naftnih derivata:
1. Gasna frakcija (tboil = 40°C) sadrži normalne i razgranate alkane SN4 - S4N10;
2. Benzinska frakcija (t.k. = 40 - 200 ° C) sadrži ugljovodonike S 5 N 12 - S 11 N 24; pri ponovljenoj destilaciji iz smjese se oslobađaju laki naftni proizvodi koji ključaju u nižim temperaturnim rasponima: petrolej etar, zrakoplovni i motorni benzin;
3. Frakcija nafte (teški benzin, bp = 150 - 250 ° C), sadrži ugljovodonike sastava C 8 H 18 - C 14 H 30, koristi se kao gorivo za traktore, dizel lokomotive, kamione;
4. Frakcija kerozina (tboil = 180 - 300 °C) uključuje ugljovodonike sastava C 12 H 26 - C 18 H 38; koristi se kao gorivo za mlazne avione, projektile;
5. Plinsko ulje (t.k. = 270 - 350°C) se koristi kao dizel gorivo i u velikim količinama puca.
Nakon destilacije frakcija ostaje tamna viskozna tekućina - lož ulje. Dizel ulja, vazelin, parafin se izoluju iz loživog ulja. Ostatak destilacije lož ulja je katran, koristi se u proizvodnji materijala za izgradnju cesta.
Recikliranje ulja zasniva se na hemijskim procesima:
1. Pucanje - cijepanje velikih molekula ugljikovodika na manje. Razlikovati termičko i katalitičko krekiranje, koje je u današnje vrijeme češće.
2. Reformisanje (aromatizacija) je transformacija alkana i cikloalkana u aromatična jedinjenja. Ovaj proces se izvodi zagrijavanjem benzina na povišenom tlaku u prisustvu katalizatora. Reformiranje se koristi za dobijanje aromatičnih ugljovodonika iz benzinskih frakcija.
3. Piroliza naftnih derivata se vrši zagrijavanjem naftnih derivata na temperaturu od 650 - 800°C, glavni produkti reakcije su nezasićeni plinoviti i aromatični ugljovodonici.
Ulje je sirovina za proizvodnju ne samo goriva, već i mnogih organskih tvari.
Ugalj.
Bitumenski ugalj je također izvor energije i vrijedna hemijska sirovina. Sastav uglja sadrži uglavnom organske materije, kao i vodu, minerale koji, kada se sagore, formiraju pepeo.
Jedna od vrsta prerade uglja je koksovanje - to je proces zagrijavanja uglja na temperaturu od 1000 ° C bez pristupa zraka. Koksanje ugljena vrši se u koksnim pećima. Koks se sastoji od gotovo čistog ugljika. Koristi se kao redukciono sredstvo u visokoj peći za proizvodnju livenog gvožđa u metalurškim postrojenjima.
Hlapivi tokom kondenzacije katran ugljena (sadrži mnogo različitih organskih materija, od kojih je većina aromatična), amonijačna voda (sadrži amonijak, amonijeve soli) i koksarni gas (sadrži amonijak, benzol, vodonik, metan, ugljen monoksid (II), etilen, azot i druge supstance).
Učitavanje ...