Les sources les plus importantes d'hydrocarbures sont les gaz de pétrole naturels et associés, le pétrole et le charbon.
Par réserves gaz naturel la première place au monde appartient à notre pays. Le gaz naturel contient des hydrocarbures de faible poids moléculaire. Il a la composition approximative suivante (en volume): 80 à 98 % de méthane, 2 à 3 % de ses homologues les plus proches - éthane, propane, butane et une petite quantité d'impuretés - sulfure d'hydrogène Н 2 S, azote N 2, noble gaz, monoxyde de carbone (IV ) CO 2 et vapeur d'eau H 2 O . La composition du gaz est spécifique à chaque champ. Le schéma est le suivant : plus le poids moléculaire relatif de l'hydrocarbure est élevé, moins il est contenu dans le gaz naturel.
Le gaz naturel est largement utilisé comme combustible bon marché avec un pouvoir calorifique élevé (jusqu'à 54 400 kJ sont libérés lors de la combustion de 1 m 3 ). C'est l'un des meilleurs types de carburant pour les besoins domestiques et industriels. De plus, le gaz naturel est une matière première précieuse pour l'industrie chimique : pour la production d'acétylène, d'éthylène, d'hydrogène, de suie, de divers plastiques, d'acide acétique, de colorants, de médicaments et d'autres produits.
Gaz de pétrole associés sont situés dans des gisements avec le pétrole : ils y sont dissous et se situent au-dessus du pétrole, formant un « bouchon » gazeux. Lorsque le pétrole est extrait à la surface, les gaz s'en séparent en raison d'une forte baisse de pression. Auparavant, les gaz associés n'étaient pas utilisés et étaient torchés lors de la production de pétrole. De nos jours, ils sont capturés et utilisés comme combustible et matières premières chimiques précieuses. Les gaz associés contiennent moins de méthane que le gaz naturel, mais plus d'éthane, de propane, de butane et d'hydrocarbures supérieurs. De plus, ils contiennent principalement les mêmes impuretés que dans le gaz naturel : H 2 S, N 2, gaz rares, vapeurs d'H 2 O, CO 2 . Des hydrocarbures individuels (éthane, propane, butane, etc.) sont extraits des gaz associés, et leur traitement permet d'obtenir par déshydrogénation des hydrocarbures insaturés - propylène, butylène, butadiène, à partir desquels sont ensuite synthétisés caoutchoucs et plastiques. Un mélange de propane et de butane (gaz liquéfié) est utilisé comme combustible domestique. L'essence (un mélange de pentane et d'hexane) est utilisée comme additif à l'essence pour un meilleur allumage du carburant lors du démarrage du moteur. Les acides organiques, alcools et autres produits sont obtenus par oxydation d'hydrocarbures.
Huile- liquide huileux inflammable de couleur marron foncé ou presque noir avec une odeur caractéristique. Il est plus léger que l'eau (= 0,73-0,97 g/cm 3 ), pratiquement insoluble dans l'eau. En termes de composition, l'huile est un mélange complexe d'hydrocarbures de divers poids moléculaires, elle n'a donc pas de point d'ébullition spécifique.
Le pétrole se compose principalement d'hydrocarbures liquides (des hydrocarbures solides et gazeux y sont dissous). Ce sont généralement des alcanes (principalement de structure normale), des cycloalcanes et des arènes, dont le rapport dans les huiles de différents domaines varie considérablement. L'huile de l'Oural contient plus d'arènes. En plus des hydrocarbures, le pétrole contient de l'oxygène, du soufre et des composés organiques azotés.
Le pétrole brut n'est généralement pas utilisé. Pour obtenir des produits techniquement précieux à partir du pétrole, il est traité.
Traitement primaire l'huile consiste en sa distillation. La distillation est effectuée dans les raffineries après séparation des gaz associés. Lors de la distillation de l'huile, des produits pétroliers légers sont obtenus :
de l'essence ( t balle = 40-200°C) contient des hydrocarbures C 5 -C 11,
naphta ( t balle = 150–250 ° С) contient С 8 –С 14 hydrocarbures,
kérosène ( t balle = 180-300°C) contient des hydrocarbures C 12 -C 18,
gazole ( t balle > 275 °C),
et dans le reste - un liquide noir visqueux - du fioul.
Le mazout est ensuite traité. Il est distillé sous pression réduite (pour éviter la décomposition) et des huiles lubrifiantes sont libérées : broche, machine, cylindre, etc. La vaseline et la paraffine sont isolées du fioul de certains types d'huile. Le fioul résiduel après distillation - les goudrons - après oxydation partielle est utilisé pour obtenir de l'asphalte. Le principal inconvénient de la distillation du pétrole est le faible rendement en essence (pas plus de 20 %).
Les produits de distillation du pétrole ont diverses applications.
Essence en grande quantité, il est utilisé comme carburant pour l'aviation et l'automobile. Il est généralement constitué d'hydrocarbures contenant en moyenne 5 à 9 atomes de carbone dans les molécules. Naphte utilisé comme carburant pour les tracteurs, ainsi que comme solvant dans l'industrie des peintures et vernis. De grandes quantités de celui-ci sont transformées en essence. Kérosène Il est utilisé comme carburant pour les tracteurs, les avions à réaction et les missiles, ainsi que pour les besoins domestiques. Huile solaire - gazole- est utilisé comme carburant, et huiles lubrifiantes- pour la lubrification des mécanismes. Vaseline utilisé en médecine. Il est constitué d'un mélange d'hydrocarbures liquides et solides. Paraffine Il est utilisé pour obtenir des acides carboxyliques supérieurs, pour imprégner le bois dans la production d'allumettes et de crayons, pour la fabrication de bougies, de cirage à chaussures, etc. Il est constitué d'un mélange d'hydrocarbures solides. Essence en plus d'être transformé en huiles lubrifiantes et en essence, il est utilisé comme combustible liquide pour chaudières.
À méthodes de traitement secondaire pétrole, il y a un changement dans la structure des hydrocarbures qui composent sa composition. Parmi ces méthodes, le craquage des hydrocarbures pétroliers est d'une grande importance afin d'augmenter le rendement en essence (jusqu'à 65-70%).
Craquement- le processus de décomposition des hydrocarbures contenus dans le pétrole, à la suite de laquelle se forment des hydrocarbures avec un plus petit nombre d'atomes de C dans une molécule. Il existe deux principaux types de craquage : thermique et catalytique.
Craquage thermique réalisée en chauffant la matière première (mazout, etc.) à une température de 470 à 550°C et une pression de 2 à 6 MPa. Dans ce cas, les molécules d'hydrocarbures avec un grand nombre d'atomes de C sont divisées en molécules avec un plus petit nombre d'atomes d'hydrocarbures saturés et insaturés. Par exemple:
(mécanisme radical),
De cette manière, on obtient principalement de l'essence à moteur. Sa production de pétrole atteint 70 %. Le craquage thermique a été découvert par l'ingénieur russe V.G. Shukhov en 1891.
Craquage catalytique réalisée en présence de catalyseurs (généralement des aluminosilicates) à 450-500 ° C et à pression atmosphérique. Cette méthode permet d'obtenir de l'essence aviation avec un rendement allant jusqu'à 80%. Ce type de craquage est principalement appliqué aux fractions kérosène et gazole du pétrole. Dans le craquage catalytique, parallèlement aux réactions de clivage, des réactions d'isomérisation se produisent. À la suite de ce dernier, des hydrocarbures saturés avec un squelette carboné ramifié de molécules se forment, ce qui améliore la qualité de l'essence:
L'essence de craquage catalytique est de meilleure qualité. Le processus d'obtention se déroule beaucoup plus rapidement, avec moins de consommation d'énergie thermique. De plus, le craquage catalytique produit relativement beaucoup d'hydrocarbures à chaîne ramifiée (composés iso), qui sont d'une grande valeur pour la synthèse organique.
À t= 700°C et plus, la pyrolyse se produit.
Pyrolyse- décomposition de substances organiques sans accès à l'air à haute température. Dans la pyrolyse du pétrole, les principaux produits de réaction sont des hydrocarbures gazeux insaturés (éthylène, acétylène) et des hydrocarbures aromatiques - benzène, toluène, etc. La pyrolyse du pétrole étant l'un des moyens les plus importants d'obtenir des hydrocarbures aromatiques, ce processus est souvent appelé huile aromatisation.
Aromatisation- transformation des alcanes et cycloalcanes en arènes. Lorsque des fractions lourdes de produits pétroliers sont chauffées en présence d'un catalyseur (Pt ou Mo), les hydrocarbures contenant 6 à 8 atomes de carbone dans une molécule sont transformés en hydrocarbures aromatiques. Ces processus ont lieu lors du reformage (raffinage de l'essence).
Réformer L'aromatisation des essences, réalisée en les chauffant en présence d'un catalyseur, par exemple du Pt. Dans ces conditions, les alcanes et les cycloalcanes sont transformés en hydrocarbures aromatiques, ce qui entraîne également une augmentation significative de l'indice d'octane des essences. L'aromatisation permet d'obtenir des hydrocarbures aromatiques individuels (benzène, toluène) à partir de coupes d'essence pétrolière.
Ces dernières années, les hydrocarbures pétroliers ont été largement utilisés comme source de matières premières chimiques. De diverses manières, ils sont utilisés pour obtenir des substances nécessaires à la production de plastiques, de fibres textiles synthétiques, de caoutchouc synthétique, d'alcools, d'acides, de détergents synthétiques, d'explosifs, de pesticides, de graisses synthétiques, etc.
Charbon tout comme le gaz naturel et le pétrole, c'est une source d'énergie et une matière première chimique précieuse.
La principale méthode de traitement du charbon bitumineux est cokéfaction(distillation sèche). Lors de la cokéfaction (chauffage à 1000°C - 1200°C sans accès d'air), divers produits sont obtenus : coke, goudron de houille, eau supra-résine et gaz de cokerie (schéma).
Schème
Le coke est utilisé comme agent réducteur dans la production de fonte brute dans les usines métallurgiques.
Le goudron de houille sert de source d'hydrocarbures aromatiques. Il est soumis à une distillation de rectification et obtient du benzène, du toluène, du xylène, du naphtalène, ainsi que des phénols, des composés azotés, etc. papier.
L'ammoniac, le sulfate d'ammonium, le phénol, etc. sont obtenus à partir d'eau supra-résine.
Le gaz de cokerie est utilisé pour chauffer les fours à coke (lors de la combustion de 1m 3, environ 18 000 kJ sont libérés), mais il est principalement soumis à un traitement chimique. Ainsi, de l'hydrogène s'en dégage pour la synthèse de l'ammoniac, qui est ensuite utilisé pour obtenir des engrais azotés, ainsi que du méthane, du benzène, du toluène, du sulfate d'ammonium, de l'éthylène.
Envoyez votre bon travail dans la base de connaissances est simple. Utilisez le formulaire ci-dessous
Les étudiants, les étudiants diplômés, les jeunes scientifiques qui utilisent la base de connaissances dans leurs études et leur travail vous seront très reconnaissants.
Publié sur http://www.allbest.ru/
Établissement d'enseignement professionnel budgétaire
Région de Voronej
Faculté de médecine de Rossosh
Thème : "Pétrole, gaz naturel et associé de pétrole et charbon"
Interprété par les étudiants de 101 groupes
Kovalskaïa Victoria
Vérifié par le professeur : Grineva N.A.
Rossosh 2015
introduction
Pétrole, gaz naturels et associés, charbon.
Les principales sources d'hydrocarbures sont les gaz de pétrole naturels et associés, le pétrole et le charbon.
craquage pétrole gaz charbon
Le pétrole est un combustible fossile liquide de couleur brun foncé avec une densité de 0,70 à 1,04 g/cm². Le pétrole est un mélange complexe de substances - principalement des hydrocarbures liquides. En termes de composition, les huiles sont paraffiniques, naphténiques et aromatiques. Cependant, le type d'huile le plus courant est le mélange. En plus des hydrocarbures, la composition du pétrole comprend des impuretés de composés organiques d'oxygène et de soufre, ainsi que de l'eau et des sels de calcium et de magnésium qui y sont dissous. Contenu dans l'huile et les impuretés mécaniques - sable et argile. L'huile est une matière première précieuse pour les carburants de haute qualité. Après purification de l'eau et d'autres impuretés indésirables, l'huile est traitée. La principale méthode de raffinage du pétrole est la distillation. Il est basé sur la différence de points d'ébullition des hydrocarbures qui composent le pétrole. Étant donné que le pétrole contient des centaines de substances différentes, dont beaucoup ont des points d'ébullition similaires, la séparation des hydrocarbures individuels est presque impossible. Par conséquent, par distillation, l'huile est séparée en fractions bouillant dans une plage de température assez large. Par distillation à pression normale, l'huile est séparée en quatre fractions : l'essence (30-180°C), le kérosène (120-315 °C), le gazole (180-350 °C) et le fioul (résidus après distillation). Avec une distillation plus poussée, chacune de ces fractions peut être divisée en plusieurs fractions plus étroites. Ainsi, l'éther de pétrole (40-70°C), l'essence elle-même (70-120°C) et le naphta (120-180°C) peuvent être isolés de la coupe essence (un mélange d'hydrocarbures C5 - C12). L'éther de pétrole contient du pentane et de l'hexane. C'est un excellent solvant pour les graisses et les résines. L'essence contient des hydrocarbures saturés non ramifiés allant des pentanes aux décanes, des cycloalcanes (cyclopentane et cyclohexane) et du benzène. Après un traitement approprié, l'essence est utilisée comme carburant pour l'aviation et l'automobile
LA GLACE. Le naphta contenant des hydrocarbures en C8 - C14 et du kérosène (un mélange d'hydrocarbures en C12 - C18) est utilisé comme combustible pour les appareils de chauffage et d'éclairage domestiques. Le kérosène en grande quantité (après un nettoyage en profondeur) est utilisé comme carburant pour les avions à réaction et les missiles.
Fraction diesel du raffinage du pétrole - carburant pour moteurs diesel. Le fioul est un mélange d'hydrocarbures à haut point d'ébullition. Les huiles lubrifiantes sont obtenues à partir du fioul par distillation sous pression réduite. Le reste de la distillation du fioul est appelé goudron. Le bitume en est extrait. Ces produits sont utilisés dans la construction de routes. Le fioul est également utilisé comme combustible de chaudière.
La principale méthode de raffinage du pétrole consiste en divers types de craquage, c'est-à-dire transformation thermocatalytique des constituants de l'huile. Il existe les principaux types de fissuration suivants.
Craquage thermique - la décomposition des hydrocarbures se produit sous l'influence de températures élevées (500-700 ° C). Par exemple, des molécules de pentane et de pentène sont formées à partir de la molécule de l'hydrocarbure saturé décane C10H22 :
C10H22> C5H12 + C5H10
pentane pentène
Le craquage catalytique est également réalisé à haute température, mais en présence d'un catalyseur, ce qui permet de maîtriser le procédé et de l'orienter dans le sens souhaité. Lors du craquage du pétrole, des hydrocarbures insaturés se forment, largement utilisés dans la synthèse organique industrielle.
Gaz de pétrole naturels et associés
Gaz naturel. Le gaz naturel contient principalement du méthane (environ 93%). En plus du méthane, le gaz naturel contient également d'autres hydrocarbures, ainsi que de l'azote, du CO2 et souvent du sulfure d'hydrogène. Le gaz naturel génère beaucoup de chaleur lors de la combustion. À cet égard, il est nettement supérieur aux autres carburants. Par conséquent, 90 % de la quantité totale de gaz naturel est consommée comme combustible dans les centrales électriques locales, les entreprises industrielles et dans la vie quotidienne. Les 10 % restants sont utilisés comme matière première précieuse pour l'industrie chimique. À cette fin, le méthane, l'éthane et d'autres alcanes sont isolés du gaz naturel. Les produits pouvant être obtenus à partir du méthane sont d'une grande importance industrielle.
Gaz de pétrole associés. Ils sont dissous dans de l'huile sous pression. Lorsqu'il est remonté à la surface, la pression chute et la solubilité diminue, ce qui entraîne la libération de gaz du pétrole. Les gaz associés contiennent du méthane et ses homologues, ainsi que des gaz non combustibles - azote, argon et CO2. Les gaz associés sont traités dans les usines de traitement du gaz. Ils produisent du méthane, de l'éthane, du propane, du butane et de l'essence contenant des hydrocarbures à 5 atomes de carbone ou plus. L'éthane et le propane sont soumis à une déshydrogénation pour obtenir des hydrocarbures insaturés - éthylène et propylène. Un mélange de propane et de butane (gaz liquéfié) est utilisé comme combustible domestique. L'essence est ajoutée à l'essence ordinaire pour accélérer son allumage lors du démarrage du moteur à combustion interne.
Charbon
Charbon. Le traitement du charbon s'effectue dans trois directions principales : la cokéfaction, l'hydrogénation et la combustion incomplète. La cokéfaction a lieu dans des fours à coke à une température de 1000-1200°C. À cette température, sans accès à l'oxygène, le charbon subit des transformations chimiques complexes, à la suite desquelles du coke et des produits volatils se forment. Le coke refroidi est envoyé aux usines métallurgiques. Lorsque les produits volatils (gaz de cokerie) sont refroidis, le goudron de houille et l'eau ammoniacale sont condensés. Ne se condensent pas l'ammoniac, le benzène, l'hydrogène, le méthane, le CO2, l'azote, l'éthylène… En passant ces produits dans une solution d'acide sulfurique, il se dégage du sulfate d'ammonium qui sert d'engrais minéral. Le benzène est repris dans un solvant et distillé de la solution. Par la suite, le gaz de cokerie est utilisé comme combustible ou comme matière première chimique. Le goudron de houille est obtenu en quantités insignifiantes (3%). Mais, compte tenu de l'échelle de production, le goudron de houille est considéré comme une matière première pour la production d'un certain nombre de substances organiques. Si des produits bouillant jusqu'à 350 ° C sont retirés de la résine, il reste une masse solide - du brai. Il est utilisé pour faire des vernis. L'hydrogénation du charbon est réalisée à une température de 400-600°C sous une pression d'hydrogène pouvant atteindre 25 MPa en présence d'un catalyseur. Cela forme un mélange d'hydrocarbures liquides, qui peut être utilisé comme carburant. L'avantage de cette méthode est la capacité d'hydrogéner le lignite de qualité inférieure. La combustion incomplète du charbon donne du monoxyde de carbone (II). Sur un catalyseur (nickel, cobalt) à pression normale ou élevée à partir d'hydrogène et de CO, vous pouvez obtenir de l'essence contenant des hydrocarbures saturés et insaturés :
nCO + (2n + 1) H2> CnH2n + 2 + nH2O;
nCO + 2nH2> CnH2n + nH2O.
Si la distillation sèche du charbon est effectuée à 500-550 ° C, on obtient du goudron qui, avec le bitume, est utilisé dans le secteur de la construction comme liant dans la fabrication de revêtements de toiture, d'imperméabilisation (feutre de toiture, feutre de toiture, etc.).
Aujourd'hui, il existe un grave danger de catastrophe écologique. Il n'y a pratiquement aucun endroit sur terre où la nature ne souffrirait pas des activités des entreprises industrielles et de la vie humaine. Lorsque vous travaillez avec des produits de distillation d'huile, il faut veiller à ce qu'ils ne tombent pas dans le sol et les plans d'eau. Les sols saturés de produits pétroliers perdent de leur fertilité pendant de nombreuses décennies, et il est très difficile de les restaurer. Rien qu'en 1988, lorsque des oléoducs ont été endommagés, environ 110 000 tonnes de pétrole se sont déversées dans l'un des plus grands lacs. Des cas tragiques de fioul et de déversement de pétrole dans les rivières, où se reproduisent des espèces de poissons de valeur, sont connus. Les centrales thermiques au charbon présentent un grave risque de pollution de l'air - elles sont la principale source de pollution. Les centrales hydroélectriques exploitées dans les plaines fluviales ont un impact négatif sur les plans d'eau. Il est bien connu que le transport routier pollue fortement l'atmosphère avec des produits de combustion incomplète de l'essence. Les scientifiques sont confrontés à la tâche de minimiser le degré de pollution de l'environnement.
Conclusion
L'huile naturelle contient toujours de l'eau, des sels minéraux et diverses impuretés mécaniques. Par conséquent, avant d'être traitée pour le traitement, l'huile naturelle subit une déshydratation, un dessalement et un certain nombre d'autres opérations préliminaires.
Caractéristiques de la distillation d'huile :
1. La méthode d'obtention de produits pétroliers en distillant une fraction après l'autre à partir d'huile, similaire à la façon dont elle est réalisée en laboratoire, est inacceptable pour les conditions industrielles.
2. Il est très improductif, coûteux et ne permet pas une répartition suffisamment claire des hydrocarbures en fractions en fonction de leur poids moléculaire.
Tous ces inconvénients sont privés de la méthode de distillation du pétrole sur des installations tubulaires fonctionnant en continu :
1. L'installation se compose d'un four tubulaire pour chauffer le mazout et d'une colonne de distillation, où le pétrole est séparé en fractions (distillats), mélanges individuels d'hydrocarbures en fonction de leurs points d'ébullition - essence, naphta, kérosène, etc.
2. Dans un four tubulaire, un long tuyau est situé sous la forme d'un serpentin;
3. La fournaise est chauffée en brûlant du mazout ou du gaz;
4. Le pétrole est alimenté en continu par le pipeline, il chauffe jusqu'à 320-350 ° C et pénètre dans la colonne de distillation sous la forme d'un mélange de liquide et de vapeur.
Caractéristiques du gaz naturel.
1. Le principal constituant du gaz naturel est le méthane.
2. Outre le méthane, le gaz naturel contient de l'éthane, du propane, du butane.
3. Généralement, plus le poids moléculaire de l'hydrocarbure est élevé, moins il se trouve dans le gaz naturel.
4. La composition du gaz naturel de différents gisements n'est pas la même. Sa composition moyenne (en pourcentage en volume) est la suivante : a) CH4 - 80-97 ; b) C2H6 - 0,5-4,0 ; c) C3H8 - 0,2-1,5.
5. En tant que combustible, le gaz naturel présente de grands avantages par rapport aux combustibles solides et liquides.
6. La chaleur de combustion est beaucoup plus élevée, lorsqu'elle est brûlée, elle ne laisse pas de cendres.
7. Les produits de combustion sont beaucoup plus respectueux de l'environnement.
8. Le gaz naturel est largement utilisé dans les centrales thermiques, les chaufferies industrielles et divers fours industriels.
Applications au gaz naturel
1. La combustion du gaz naturel dans les hauts fourneaux permet de réduire la consommation de coke, de réduire la teneur en soufre de la fonte et d'augmenter significativement la productivité du four.
2. L'utilisation du gaz naturel dans le ménage.
3. Actuellement, il commence à être utilisé dans les véhicules (dans des cylindres haute pression), ce qui permet d'économiser de l'essence, de réduire l'usure du moteur et, grâce à une combustion plus complète du carburant, de maintenir un bassin d'air propre.
4. Le gaz naturel est une source importante de matières premières pour l'industrie chimique et son rôle à cet égard va s'accroître.
5. L'hydrogène, l'acétylène et la suie sont obtenus à partir du méthane.
Caractéristiques du gaz de pétrole associé :
1. Le gaz de pétrole associé est également du gaz naturel par son origine ;
2. Il a reçu un nom spécial car il est situé dans des gisements avec le pétrole - il s'y dissout et se trouve au-dessus du pétrole, formant un "cap" de gaz; 3) lorsque le pétrole est extrait à la surface, il s'en sépare en raison d'une forte baisse de pression.
Modes d'utilisation du gaz de pétrole associé.
1. Auparavant, le gaz associé n'était pas utilisé et était immédiatement brûlé sur le terrain.
2. De nos jours, il est de plus en plus capté car, comme le gaz naturel, c'est un bon carburant et une matière première chimique précieuse.
3. Les possibilités d'utilisation du gaz associé sont même beaucoup plus larges que celles du gaz naturel ; avec le méthane, il contient des quantités importantes d'autres hydrocarbures : éthane, propane, butane, pentane.
Charbon:
Le charbon est l'un des combustibles et des ressources énergétiques les plus précieux de l'humanité. Elle est parfois appelée lumière du soleil pétrifiée. À la suite de la décomposition prolongée et de la transformation chimique de masses géantes d'arbres morts et d'herbes, qui ont eu lieu pendant la période dite carbonifère - il y a 210-280 millions d'années, la grande majorité des réserves actuelles de cette matière première se sont accumulées dans le intestins. Ses réserves mondiales dépassent les 15 000 milliards de tonnes. Beaucoup plus de charbon est extrait sur notre planète que tout autre minerai : environ 2,5 milliards de tonnes par an, soit environ 700 kg pour chaque habitant de la Terre.
L'utilisation du charbon est très diversifiée et large. Il est utilisé pour produire de l'électricité dans les centrales thermiques et est également brûlé à d'autres fins énergétiques; le coke en est extrait pour la production métallurgique, et environ 300 autres produits industriels sont fabriqués au cours du traitement chimique. Récemment, il y a eu une augmentation de la consommation de charbon à de nouvelles fins - la production de cire de roche, de plastiques, de combustible gazeux hautement calorifique, de matériaux composites carbone-graphite à haute teneur en carbone, d'éléments rares - germanium et gallium.
Pendant de nombreux siècles, le charbon a été et reste l'un des principaux types de combustibles technologiques et énergétiques, et son importance en tant que matière première pour l'industrie chimique augmente. Par conséquent, de plus en plus de nouveaux gisements de charbon sont explorés, des carrières et des mines sont construites pour sa production.
Bibliographie
1. Alena Igorevna Titarenko. Aide-mémoire organique
Publié sur Allbest.ur
Documents similaires
Les principaux états du gaz naturel qui se produisent à l'intérieur de la terre et sous forme d'hydrates de gaz dans les océans et les zones de pergélisol des continents. Composition chimique et propriétés physiques du gaz naturel, ses gisements et sa production. Utilisation du gaz de pétrole associé.
présentation ajoutée le 08/03/2011
Buts et objectifs, principaux procédés et schémas technologiques des unités de traitement des gaz de pétrole associées. Méthodes de purification de gaz à partir de condensats de gaz, d'huile, de gouttelettes, d'humidité finement dispersée, d'aérosols et d'impuretés de boues mécaniques. Nettoyage par absorption de gaz.
résumé, ajouté le 01/11/2013
Procédés de production de gaz de synthèse, gazéification du charbon. Nouvelles solutions d'ingénierie dans la gazéification du charbon. Conversion du méthane en gaz de synthèse. Synthèse Fischer-Tropsch. Conception matérielle et technique du procédé. Produits dérivés du gaz de synthèse.
thèse, ajoutée le 01/04/2009
Caractérisation des propriétés physiques et chimiques de l'huile, sa production, sa composition et les types de fractions lors de la distillation. Caractéristiques du raffinage du pétrole, essence du craquage catalytique et de la cokéfaction. Application du pétrole et problèmes environnementaux des raffineries de pétrole.
présentation ajoutée le 16/05/2013
Le gaz naturel est l'un des combustibles fossiles les plus importants, occupant des positions clés dans les bilans énergétiques et énergétiques de nombreux pays. Gaz de pétrole associés comme sous-produits de la production pétrolière. Extraction, traitement, transport et utilisation des gaz.
présentation ajoutée le 01/08/2012
Etude des principales fonctions, propriétés et principes des catalyseurs. L'importance des catalyseurs dans le traitement du pétrole et du gaz. Les principales étapes du raffinage du pétrole, notamment l'utilisation de catalyseurs. Notions de base sur la préparation de catalyseurs solides pour le raffinage du pétrole.
résumé, ajouté le 10/05/2010
Méthodes primaires et de base de raffinage du pétrole. Augmenter le rendement en essence et autres produits légers. Les processus de traitement destructif des matières premières pétrolières. Composition de produits de course directe. Types de processus de craquage. Schéma technologique de l'unité de craquage.
dissertation, ajoutée le 29/03/2009
L'essence du concept de "gaz de pétrole". Un trait caractéristique de la composition des gaz de pétrole associés. Trouver du pétrole et du gaz. Caractéristiques d'obtention de gaz. Gaz essence, fraction propane-gravats, gaz sec. Application des gaz de pétrole associés. Itinéraires d'utilisation de l'APG.
présentation ajoutée le 18/05/2011
Propriétés physiques et chimiques de l'huile. Méthodes de distillation, leurs avantages et inconvénients. Influence des paramètres technologiques sur ce procédé. Caractérisation et application des produits pétroliers obtenus à l'unité de distillation sous vide atmosphérique.
dissertation, ajouté le 05/03/2015
L'histoire de l'utilisation du pétrole comme matière première pour la production de composés organiques. Grandes régions et champs pétrolifères. Fractions d'huile, caractéristiques de sa préparation pour le traitement. L'essence du craquage, les types de produits pétroliers et les variétés d'essence.
Raffinage de pétrole
Le pétrole est un mélange à plusieurs composants de diverses substances, principalement des hydrocarbures. Ces composants diffèrent les uns des autres en termes de points d'ébullition. À cet égard, si l'huile est chauffée, les composants les plus légers s'évaporent d'abord, puis les composés ayant un point d'ébullition plus élevé, etc. Ce phénomène est basé raffinage du pétrole primaire consistant en distillation (rectification) huile. Ce processus est appelé primaire, car on suppose qu'au cours de son déroulement, aucune transformation chimique de substances ne se produit et que l'huile n'est séparée qu'en fractions ayant des points d'ébullition différents. Vous trouverez ci-dessous un diagramme schématique de la colonne de distillation avec une brève description du processus de distillation lui-même :
Avant le processus de rectification, l'huile est préparée d'une manière spéciale, à savoir, elle élimine les impuretés de l'eau contenant des sels dissous et des impuretés mécaniques solides. L'huile ainsi préparée entre dans le four tubulaire, où elle est chauffée à haute température (320-350 o C). Après chauffage dans un four tubulaire, l'huile à haute température pénètre dans la partie inférieure de la colonne de distillation, où les fractions individuelles sont évaporées et leurs vapeurs montent dans la colonne de distillation. Plus la section de la colonne de rectification est élevée, plus sa température est basse. Ainsi, les fractions suivantes sont sélectionnées à différentes hauteurs :
1) les gaz de distillation (pris tout en haut de la colonne, et donc leur point d'ébullition ne dépasse pas 40°C) ;
2) fraction essence (point d'ébullition de 35 à 200 о С);
3) fraction naphta (point d'ébullition de 150 à 250 environ C);
4) fraction kérosène (point d'ébullition de 190 à 300 environ C);
5) fraction diesel (point d'ébullition de 200 à 300 o C);
6) fioul (point d'ébullition supérieur à 350 o C).
Il est à noter que les fractions moyennes libérées lors de la distillation du pétrole ne répondent pas aux normes de qualité des carburants. De plus, à la suite de la distillation du pétrole, une quantité considérable de fioul se forme, ce qui n'est en aucun cas le produit le plus demandé. A cet égard, après le raffinage primaire du pétrole, il s'agit d'augmenter le rendement des coupes plus chères, notamment essences, ainsi que d'améliorer la qualité de ces coupes. Ces tâches sont résolues à l'aide de divers processus. raffinage secondaire du pétrole , par exemple comme craquer etréformer .
Il convient de noter que le nombre de procédés utilisés dans le raffinage secondaire du pétrole est beaucoup plus important, et nous n'abordons que quelques-uns des principaux. Voyons maintenant quelle est la signification de ces processus.
Craquage (thermique ou catalytique)
Ce procédé est destiné à augmenter le rendement de la coupe essence. A cet effet, des coupes lourdes, par exemple du fioul, sont soumises à un fort échauffement, le plus souvent en présence d'un catalyseur. À la suite de cet effet, les molécules à longue chaîne qui composent les fractions lourdes sont déchirées et des hydrocarbures de poids moléculaire inférieur se forment. En effet, cela conduit à un rendement supplémentaire en fraction essence, plus valorisable que le fioul d'origine. L'essence chimique de ce processus est reflétée par l'équation:
Réformer
Ce procédé a pour mission d'améliorer la qualité de la coupe essence, notamment d'augmenter sa stabilité à la détonation (indice d'octane). C'est cette caractéristique de l'essence qui est indiquée dans les stations-service (92e, 95e, 98e essence, etc.).
À la suite du processus de reformage, la proportion d'hydrocarbures aromatiques dans la fraction essence, qui, parmi d'autres hydrocarbures, a l'un des indices d'octane les plus élevés, augmente. Une telle augmentation de la proportion d'hydrocarbures aromatiques est obtenue principalement en raison des réactions de déshydrocyclisation se produisant au cours du procédé de reformage. Par exemple, avec un chauffage suffisamment fort m-hexane en présence d'un catalyseur au platine, il se transforme en benzène, et le n-heptane, de manière similaire, en toluène :
Traitement du charbon
La principale méthode de traitement du charbon bitumineux est cokéfaction . Cokéfaction du charbon est appelé un processus dans lequel le charbon est chauffé sans accès à l'air. Dans le même temps, à la suite d'un tel chauffage, quatre produits principaux sont isolés du charbon:
1) Coca
Un solide qui est presque du carbone pur.
2) goudron de houille
Contient un grand nombre de divers composés à prédominance aromatique, tels que les homologues du benzène, les phénols, les alcools aromatiques, le naphtalène, les homologues du naphtalène, etc.;
3) L'eau ammoniacale
Malgré son nom, cette fraction, en plus de l'ammoniac et de l'eau, contient également du phénol, du sulfure d'hydrogène et quelques autres composés.
4) Gaz de four à coke
Les principaux composants du gaz de cokerie sont l'hydrogène, le méthane, le dioxyde de carbone, l'azote, l'éthylène, etc.
Les Japonais s'attaquent-ils au gaz combustible du futur ? 13 janvier 2013
Le Japon a commencé aujourd'hui la production expérimentale d'hydrate de méthane, un type de gaz naturel dont les réserves, selon plusieurs experts, peuvent largement résoudre les problèmes énergétiques du pays. Le navire de recherche spécial "Chikyu" / "Terre" / a commencé à forer dans l'océan Pacifique à 70 km au sud de la péninsule d'Atsumi, près de la ville de Nagoya, sur la côte est de la principale île japonaise de Honshu.
Au cours de l'année écoulée, des spécialistes japonais ont mené une série d'expériences sur le forage des fonds marins du Pacifique à la recherche d'hydrates de méthane. Cette fois, ils ont l'intention de tester la production à grande échelle de ressources énergétiques et l'extraction de méthane à partir de celle-ci. En cas de succès, le développement commercial du champ près de la ville de Nagoya débutera en 2018.
L'hydrate de méthane ou l'hydrate de méthane est une combinaison de gaz méthane avec de l'eau, ressemblant en apparence à de la neige ou de la glace fondue en vrac. Cette ressource est répandue dans la nature - par exemple, dans la zone de pergélisol. Il existe d'importantes réserves d'hydrates de méthane sous le plancher océanique, dont le développement était jusqu'à présent considéré comme non rentable. Cependant, les experts japonais affirment avoir trouvé des technologies relativement rentables.
Les réserves d'hydrates de méthane uniquement dans la zone au sud de la ville de Nagoya sont estimées à 1 000 milliards de mètres cubes. En théorie, ils peuvent répondre pleinement aux besoins en gaz naturel du Japon pendant 10 ans. Au total, selon les prévisions des experts, les dépôts d'hydrates de méthane sous le plancher océanique dans les régions adjacentes du pays suffiront pour environ 100 ans. Néanmoins, le coût de ce combustible, compte tenu des coûts de traitement, de transport et autres, est toujours supérieur au prix du marché du gaz naturel conventionnel.
Actuellement, le Japon est privé de ressources énergétiques et les importe entièrement. Tokyo, en particulier, est le premier acheteur mondial de gaz naturel liquéfié. Récemment, après l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima-1 et la fermeture progressive de toutes les centrales nucléaires, les besoins énergétiques du Japon ont augmenté.
Malgré le développement de sources d'énergie alternatives, les combustibles fossiles conservent et conserveront, dans un avenir prévisible, un rôle majeur dans le bilan énergétique de la planète. Selon les prévisions des experts d'ExxonMobil, la consommation de ressources énergétiques dans les 30 prochaines années sur la planète augmentera de moitié. À mesure que la productivité des gisements d'hydrocarbures connus diminue, de nouveaux gisements importants sont de moins en moins découverts et l'utilisation du charbon nuit à l'environnement. Cependant, la diminution des réserves d'hydrocarbures conventionnels peut être compensée.
Les mêmes experts d'ExxonMobil ne sont pas enclins à dramatiser la situation. Premièrement, les technologies de production de pétrole et de gaz évoluent. Aujourd'hui, dans le golfe du Mexique, par exemple, le pétrole est extrait à une profondeur de 2,5 à 3 km sous la surface de l'eau, de telles profondeurs étaient impensables il y a 15 ans. Deuxièmement, des technologies de traitement de types complexes d'hydrocarbures (huiles lourdes et à haute teneur en soufre) et de substituts de pétrole (bitume, sables bitumineux) sont en cours de développement. Cela vous permet de revenir et de reprendre les zones minières traditionnelles, ainsi que de commencer à exploiter de nouvelles zones. Par exemple, au Tatarstan, avec le soutien de Shell, la production de ce qu'on appelle le « pétrole lourd » démarre. A Kuzbass, des projets d'extraction de méthane à partir de gisements de charbon sont en cours de développement.
La troisième direction du maintien du niveau de production d'hydrocarbures est associée à la recherche de moyens d'utiliser leurs types non conventionnels. Parmi les nouveaux types prometteurs de matières premières hydrocarbonées, les scientifiques distinguent l'hydrate de méthane, dont les réserves sur la planète, selon des estimations approximatives, sont d'au moins 250 000 milliards de mètres cubes (en termes de valeur énergétique, c'est 2 fois plus que la valeur de toutes les réserves de pétrole, de charbon et de gaz de la planète réunies) ...
L'hydrate de méthane est un composé supramoléculaire de méthane avec de l'eau. Vous trouverez ci-dessous un modèle moléculaire de l'hydrate de méthane. Un réseau de molécules d'eau (glace) se forme autour de la molécule de méthane. La connexion est stable aux basses températures et aux pressions élevées. Par exemple, l'hydrate de méthane est stable à des températures de 0°C et des pressions de 25 bars et plus. Cette pression se produit à une profondeur océanique d'environ 250 m. À la pression atmosphérique, l'hydrate de méthane reste stable à une température de -80 ° C.
Modèle d'hydrate de méthane
Si l'hydrate de méthane est chauffé ou si la pression diminue, le composé se décompose en eau et en gaz naturel (méthane). A partir d'un mètre cube d'hydrate de méthane à pression atmosphérique normale, on peut obtenir 164 mètres cubes de gaz naturel.
Le département américain de l'Énergie estime que les réserves d'hydrate de méthane de la planète sont énormes. Cependant, jusqu'à présent, ce composé n'est pratiquement pas utilisé comme ressource énergétique. Le département a développé et met en œuvre tout un programme (programme de R&D) pour la recherche, l'évaluation et la commercialisation de la production d'hydrate de méthane.
Un monticule d'hydrate de méthane sur le fond marin
Ce n'est pas un hasard si les États-Unis sont prêts à allouer des fonds importants pour le développement de technologies d'extraction d'hydrate de méthane. Le gaz naturel représente près de 23 % du bilan énergétique du pays. La plupart du gaz naturel américain est obtenu par des pipelines en provenance du Canada. En 2007, la consommation de gaz naturel dans le pays s'élevait à 623 milliards de mètres cubes. m. D'ici 2030, il peut augmenter de 18 à 20 %. L'utilisation de gisements de gaz naturel conventionnels aux États-Unis, au Canada et en mer n'est pas possible pour assurer ce niveau de production.
Mais ici, comme on dit, il y a un autre problème : avec le gaz, une énorme masse d'eau s'élèvera, à partir de laquelle le gaz devra être purifié avec tout le zèle possible. Il n'y a pas de tels moteurs, bref serait indifférent même 1% de la masse de carburant sous forme de chlorures et autres sels de l'océan. Les diesels mourront en premier, les turbines dureront un peu plus longtemps. Est-ce un moteur à combustion EXTÉRIEUR Stirling ?
Ainsi, l'approvisionnement en gaz directement de la couche inférieure au pipeline ne fonctionnera en aucun cas. Golovnikov, lors du nettoyage, les Japonais mordent au-dessus du toit. Et puis les vertes s'attaqueront à la pollution dans l'épaisseur de l'océan par ses couches inférieures. Très probablement, un flux de sable et d'autres impuretés seront entraînés le long du ruisseau et seront visibles depuis l'espace. Comme un jet du Bosphore dans la mer de Marmara.
Pour moi, ce projet et ses perspectives me rappellent un projet de gaz de schiste ambigu et largement controversé.
sources
1. Sources naturelles d'hydrocarbures : gaz, pétrole, charbon. Leur traitement et leur application pratique.
Les principales sources naturelles d'hydrocarbures sont le pétrole, les gaz de pétrole naturels et associés et le charbon.
Gaz de pétrole naturels et associés.
Le gaz naturel est un mélange de gaz dont le composant principal est le méthane, le reste est l'éthane, le propane, le butane et une petite quantité d'impuretés - azote, monoxyde de carbone (IV), sulfure d'hydrogène et vapeur d'eau. 90 % de celui-ci est consommé comme carburant, les 10 % restants sont utilisés comme matière première pour l'industrie chimique : obtention d'hydrogène, d'éthylène, d'acétylène, de suie, de plastiques divers, de médicaments, etc.
Le gaz de pétrole associé est également du gaz naturel, mais il se produit avec le pétrole - il est au-dessus du pétrole ou dissous dans celui-ci sous pression. Le gaz associé contient 30 à 50 % de méthane, le reste est constitué par ses homologues : éthane, propane, butane et autres hydrocarbures. De plus, il contient les mêmes impuretés que le gaz naturel.
Trois fractions de gaz associé :
1. Essence de gaz; il est ajouté à l'essence pour améliorer le démarrage du moteur ;
2. Mélange propane-butane; utilisé comme combustible domestique;
3. Gaz sec ; sont utilisés pour obtenir de l'acithélène, de l'hydrogène, de l'éthylène et d'autres substances à partir desquelles sont produits des caoutchoucs, des plastiques, des alcools, des acides organiques, etc.
Huile.
L'huile est un liquide huileux jaune ou brun clair à noir avec une odeur caractéristique. Il est plus léger que l'eau et pratiquement insoluble dans celle-ci. Le pétrole est un mélange d'environ 150 hydrocarbures mélangés à d'autres substances, il n'a donc pas de point d'ébullition spécifique.
90 % du pétrole produit est utilisé comme matière première pour la production de divers types de carburants et de lubrifiants. En même temps, le pétrole est une matière première précieuse pour l'industrie chimique.
J'appelle pétrole brut extrait des entrailles de la terre. Le pétrole brut n'est pas utilisé, il est traité. Le pétrole brut est purifié des gaz, de l'eau et des impuretés mécaniques, puis soumis à une distillation fractionnée.
La distillation est le processus de séparation des mélanges en composants individuels, ou fractions, en fonction de la différence de leurs points d'ébullition.
Lors de la distillation de l'huile, plusieurs fractions de produits pétroliers sont isolées :
1. La fraction gazeuse (tboil = 40 ° С) contient des alcanes normaux et ramifiés СН4 - С4Н10;
2. La fraction essence (tboil = 40 - 200 ° С) contient des hydrocarbures С 5 Н 12 - С 11 Н 24; lors de distillations répétées, des produits pétroliers légers sont libérés du mélange, bouillant dans des plages de températures inférieures : éther de pétrole, essence d'aviation et essence à moteur ;
3. La fraction naphta (essence lourde, pb = 150 - 250°C), contient des hydrocarbures de composition C 8 H 18 - C 14 H 30, est utilisée comme carburant pour tracteurs, locomotives diesel, camions ;
4. La fraction kérosène (tboil = 180 - 300°C) comprend des hydrocarbures de composition C 12 H 26 - C 18 H 38 ; il est utilisé comme carburant pour les avions à réaction, les missiles ;
5. Le gazole (bp = 270 - 350 ° C) est utilisé comme carburant diesel et est craqué à grande échelle.
Après distillation des fractions, il reste un liquide visqueux sombre - le fioul. Les gasoils, la vaseline, la paraffine sont isolés du fioul. Le résidu de la distillation du fioul est du goudron, il est utilisé dans la production de matériaux pour la construction de routes.
Le recyclage de l'huile repose sur des procédés chimiques :
1. Craquage - la division de grosses molécules d'hydrocarbures en plus petites. Distinguer le craquage thermique du craquage catalytique, plus courant à l'heure actuelle.
2. Le reformage (aromatisation) est la transformation d'alcanes et de cycloalcanes en composés aromatiques. Ce procédé est réalisé en chauffant de l'essence à pression élevée en présence d'un catalyseur. Le reformage est utilisé pour obtenir des hydrocarbures aromatiques à partir de coupes d'essence.
3. La pyrolyse des produits pétroliers est réalisée en chauffant les produits pétroliers à une température de 650 à 800 ° C, les principaux produits de réaction sont des hydrocarbures gazeux et aromatiques insaturés.
Le pétrole est une matière première pour la production non seulement de carburant, mais aussi de nombreuses substances organiques.
Charbon.
Le charbon bitumineux est également une source d'énergie et une matière première chimique précieuse. La composition du charbon contient principalement des substances organiques, ainsi que de l'eau, des minéraux qui forment des cendres lorsqu'ils sont brûlés.
L'un des types de traitement du charbon est la cokéfaction - il s'agit du processus de chauffage du charbon à une température de 1000 ° C sans accès à l'air. La cokéfaction du charbon est réalisée dans des fours à coke. Le coke est composé de carbone presque pur. Il est utilisé comme agent réducteur dans les hauts fourneaux de production de fonte dans les usines métallurgiques.
Volatiles lors de la condensation goudron de houille (contient de nombreuses substances organiques différentes, dont la plupart sont aromatiques), eau ammoniacale (contient de l'ammoniac, des sels d'ammonium) et du gaz de cokerie (contient de l'ammoniac, du benzène, de l'hydrogène, du méthane, du monoxyde de carbone (II), de l'éthylène, azote et autres substances).
Chargement ...