A szénhidrogének legfontosabb forrásai a természetes és kapcsolódó kőolajgázok, olaj, szén.
A tartalékok szerint földgáz a világon az első hely hazánké. A földgáz kis molekulatömegű szénhidrogéneket tartalmaz. Hozzávetőleges összetétele (térfogat szerint): 80-98% metán, 2-3% legközelebbi homológjai - etán, propán, bután, és kis mennyiségű szennyeződés - hidrogén-szulfid Н 2 S, nitrogén N 2, nemes gázok, szén-monoxid (IV ) CO 2 és vízgőz H 2 O . A gáz összetétele mezőnként egyedi. A következő minta van: minél nagyobb a szénhidrogén relatív molekulatömege, annál kevesebbet tartalmaz a földgáz.
A földgázt széles körben használják olcsó, magas fűtőértékű tüzelőanyagként (1m 3 elégetésekor akár 54 400 kJ szabadul fel). Ez az egyik legjobb üzemanyagfajta háztartási és ipari igényekhez. Emellett a földgáz értékes nyersanyagként szolgál a vegyipar számára: acetilén, etilén, hidrogén, korom, különféle műanyagok, ecetsav, színezékek, gyógyszerek és egyéb termékek előállításához.
Kapcsolódó kőolajgázok lerakódásokban helyezkednek el az olajjal együtt: feloldódnak benne, és az olaj felett helyezkednek el, gázsapkát képezve. Amikor az olajat kivonják a felszínre, a nyomás éles csökkenése miatt gázok válnak le róla. Korábban a kapcsolódó gázokat nem használták, és az olajtermelés során fáklyázták őket. Manapság befogják és üzemanyagként és értékes vegyi nyersanyagként használják fel. A kapcsolódó gázok kevesebb metánt tartalmaznak, mint a földgáz, de több etánt, propánt, butánt és magasabb szénhidrogéneket. Ezen kívül főleg ugyanazokat a szennyeződéseket tartalmazzák, mint a földgázban: H 2 S, N 2, nemesgázok, gőzök H 2 O, CO 2 . Az egyes szénhidrogéneket (etán, propán, bután stb.) a kapcsolódó gázokból vonják ki, és feldolgozásuk lehetővé teszi dehidrogénezéssel telítetlen szénhidrogének - propilén, butilén, butadién - kinyerését, amelyekből ezután gumikat és műanyagokat szintetizálnak. Propán és bután keverékét (cseppfolyósított gáz) használják háztartási tüzelőanyagként. A benzint (pentán és hexán keveréke) a benzin adalékaként használják az üzemanyag jobb gyulladása érdekében a motor indításakor. A szénhidrogének oxidációjával szerves savakat, alkoholokat és egyéb termékeket állítanak elő.
Olaj- olajos gyúlékony, sötétbarna vagy csaknem fekete színű, jellegzetes szagú folyadék. Könnyebb, mint a víz (= 0,73–0,97 g / cm 3), gyakorlatilag vízben oldhatatlan. Összetételét tekintve az olaj különböző molekulatömegű szénhidrogének összetett keveréke, így nincs meghatározott forráspontja.
Az olaj főleg folyékony szénhidrogénekből áll (bennük szilárd és gáz halmazállapotú szénhidrogének vannak feloldva). Általában ezek az alkánok (többnyire normál szerkezetű), cikloalkánok és arénák, amelyek aránya a különböző mezőkben lévő olajokban nagyon változó. Az urálolaj több arénát tartalmaz. Az olaj a szénhidrogéneken kívül oxigént, ként és nitrogéntartalmú szerves vegyületeket is tartalmaz.
Nyersolajat általában nem használnak. Ahhoz, hogy az olajból műszakilag értékes termékeket nyerjenek, feldolgozzák.
Elsődleges feldolgozás az olaj desztillációjából áll. A lepárlást a finomítókban a kapcsolódó gázok leválasztása után végzik. Az olaj lepárlásakor könnyű olajtermékeket kapnak:
benzin ( t bála = 40–200 ° С) szénhidrogéneket tartalmaz С 5 – С 11,
benzin ( t bála = 150–250 ° С) szénhidrogéneket tartalmaz С 8 – С 14,
kerozin ( t bála = 180-300 °C) C12-C18 szénhidrogéneket tartalmaz,
gázolaj ( t bála > 275 °C),
a maradékban pedig viszkózus fekete folyadék - fűtőolaj.
A fűtőolajat tovább dolgozzák fel. Csökkentett nyomáson desztillálják (a bomlás megakadályozása érdekében), és kenőolajok szabadulnak fel: orsó, gép, henger stb. Bizonyos típusú olajok fűtőolajából vazelint és paraffint izolálnak. A desztilláció után visszamaradó fűtőolajat - kátrányt - részleges oxidáció után aszfalt előállítására használják fel. Az olajdesztilláció fő hátránya a benzin alacsony hozama (legfeljebb 20%).
A kőolaj desztillációs termékei többféleképpen alkalmazhatók.
Benzin nagy mennyiségben repülőgép- és autóüzemanyagként használják. Általában szénhidrogénekből áll, amelyek molekuláiban átlagosan 5-9 szénatomot tartalmaznak. Nafta traktorok üzemanyagaként, valamint oldószerként használják a festék- és lakkiparban. Nagy mennyiségben dolgoznak fel belőle benzint. Kerozin Traktorok, sugárhajtású repülőgépek és rakéták üzemanyagaként, valamint háztartási célokra használják. napelem olaj - gázolaj- motorüzemanyagként használják, és kenőolajok- mechanizmusok kenésére. Vazelin gyógyászatban használják. Folyékony és szilárd szénhidrogének keverékéből áll. Paraffin Felhasználják magasabb karbonsavak kinyerésére, fa impregnálására gyufa- és ceruzagyártásnál, gyertyák, cipőkrémek gyártására stb. Szilárd szénhidrogének keverékéből áll. Gázolaj amellett, hogy kenőolajokká és benzinné dolgozzák fel, kazán folyékony tüzelőanyagként használják.
Nál nél másodlagos feldolgozási módszerek olaj, az összetételét alkotó szénhidrogének szerkezete megváltozik. Ezen eljárások közül a kőolaj-szénhidrogének krakkolása nagy jelentőséggel bír a benzin hozamának növelése érdekében (akár 65-70%-ra).
Reccsenés- az olajban lévő szénhidrogének bomlási folyamata, amelynek eredményeként egy molekulában kisebb szénatomszámú szénhidrogének keletkeznek. A krakkolásnak két fő típusa van: termikus és katalitikus.
Termikus repedés az alapanyag (fűtőolaj stb.) 470–550 °C hőmérsékleten és 2–6 MPa nyomáson történő hevítésével történik. Ebben az esetben a nagy szénatomszámú szénhidrogénmolekulák kisebb atomszámú telített és telítetlen szénhidrogéneket tartalmazó molekulákra hasadnak. Például:
(radikális mechanizmus),
Ily módon főként motorbenzint nyernek. Az olajból származó termelés eléri a 70%-ot. A termikus repedést V. G. Shukhov orosz mérnök fedezte fel 1891-ben.
Katalitikus krakkolás katalizátorok (általában alumínium-szilikátok) jelenlétében 450-500 °C-on és atmoszférikus nyomáson végezzük. Ily módon a repülőgépbenzint akár 80%-os hozammal nyerik. Ezt a típusú krakkolást főként az olaj kerozin- és gázolajfrakcióira alkalmazzák. A katalitikus krakkolás során a hasítási reakciókkal együtt izomerizációs reakciók is végbemennek. Ez utóbbi eredményeként telített szénhidrogének képződnek elágazó szénláncú molekulákkal, ami javítja a benzin minőségét:
A katalitikusan krakkolt benzin jobb minőségű. A megszerzési folyamat sokkal gyorsabban megy végbe, kevesebb hőenergia-felhasználással. Ezenkívül a katalitikus krakkolás viszonylag sok elágazó láncú szénhidrogént (izovegyületet) termel, amelyek nagy értékűek a szerves szintézisben.
Nál nél t= 700 °C és magasabb hőmérsékleten pirolízis megy végbe.
Pirolízis- szerves anyagok lebomlása levegő hozzáférés nélkül magas hőmérsékleten. Az olaj pirolízisénél a fő reakciótermékek a telítetlen gáz halmazállapotú szénhidrogének (etilén, acetilén) és az aromás szénhidrogének - benzol, toluol stb. Mivel az olajpirolízis az aromás szénhidrogének előállításának egyik legfontosabb módja, ezt a folyamatot gyakran olajnak nevezik. aromatizálás.
Aromatizálás- alkánok és cikloalkánok átalakulása arénákká. Ha a kőolajtermékek nehéz frakcióit katalizátor (Pt vagy Mo) jelenlétében hevítik, a molekulában 6-8 szénatomot tartalmazó szénhidrogének aromás szénhidrogénekké alakulnak. Ezek a folyamatok a reformálás (benzinek finomítása) során mennek végbe.
Reformálás A benzinek aromatizálását katalizátor, például Pt jelenlétében történő melegítéssel hajtják végre? Ilyen körülmények között az alkánok és cikloalkánok aromás szénhidrogénekké alakulnak, aminek következtében a benzinek oktánszáma is jelentősen megnő. Aromatizálással egyedi aromás szénhidrogéneket (benzol, toluol) nyernek kőolaj-benzinfrakciókból.
Az elmúlt években a kőolaj-szénhidrogéneket széles körben használták vegyi alapanyagok forrásaként. Különféle módon felhasználják a műanyagok, szintetikus textilszálak, szintetikus gumi, alkoholok, savak, szintetikus mosószerek, robbanóanyagok, növényvédő szerek, szintetikus zsírok stb. előállításához szükséges anyagok előállítására.
Szén a földgázhoz és az olajhoz hasonlóan energiaforrás és értékes vegyi alapanyag.
A bitumenes szén feldolgozásának fő módja az kokszolás(száraz desztilláció). A kokszolás során (1000 - 1200 °C-ra melegítés levegő hozzáférés nélkül) különféle termékeket kapnak: koksz, kőszénkátrány, gyanta feletti víz és kokszolókemence-gáz (diagram).
Rendszer
A kokszot redukálószerként használják a kohászati üzemekben a nyersvasgyártásban.
A kőszénkátrány aromás szénhidrogének forrásaként szolgál. Rektifikációs desztillációnak vetik alá, és benzolt, toluolt, xilolt, naftalint, valamint fenolokat, nitrogéntartalmú vegyületeket stb. kap. Szurok - a gyanta desztillációja után visszamaradt vastag fekete massza, elektródák és tetőkátrány készítésére szolgál. papír.
Gyanta feletti vízből nyerik az ammóniát, ammónium-szulfátot, fenolt stb.
A kokszolókemencék fűtésére kokszolókemence-gázt használnak (1m 3 égetése során kb. 18 000 kJ szabadul fel), de főként vegyi feldolgozásnak vetik alá. Tehát hidrogén szabadul fel belőle az ammónia szintéziséhez, amelyet ezután nitrogénműtrágyák, valamint metán, benzol, toluol, ammónium-szulfát, etilén előállítására használnak fel.
Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot
Azok a hallgatók, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik tanulmányaikban és munkájuk során használják fel a tudásbázist, nagyon hálásak lesznek Önnek.
Közzétéve: http://www.allbest.ru/
Költségvetési szakmai oktatási intézmény
Voronyezsi régió
Rossosh Orvosi Főiskola
Téma: "Kőolaj, természetes és kapcsolódó kőolajgáz és szén"
101 csoport diákjai adják elő
Kovalskaya Victoria
A tanár ellenőrizte: Grineva N.A.
Rossosh 2015
Bevezetés
Olaj, természetes és kapcsolódó gázok, szén.
A szénhidrogének fő forrásai a természetes és kapcsolódó kőolajgázok, az olaj és a szén.
krakkolás olajgáz szén
Az olaj egy sötétbarna színű folyékony fosszilis tüzelőanyag, amelynek sűrűsége 0,70-1,04 g / cm?. Az olaj anyagok összetett keveréke - főleg folyékony szénhidrogének. Összetételét tekintve az olajok paraffinosak, nafténesek és aromásak. A leggyakoribb olaj azonban kevert. Az olaj összetételében a szénhidrogéneken kívül szerves oxigén- és kénvegyületek szennyeződései, valamint víz és benne oldott kalcium- és magnéziumsók is megtalálhatók. Olajban és mechanikai szennyeződésekben - homok és agyag - található. Az olaj a kiváló minőségű üzemanyagok értékes nyersanyaga. Víztől és egyéb nemkívánatos szennyeződésektől való tisztítás után az olajat feldolgozzák. Az olajfinomítás fő módja a desztilláció. Az olajat alkotó szénhidrogének forráspontjának különbségén alapul. Mivel az olaj több száz különböző anyagot tartalmaz, amelyek közül sok hasonló forráspontú, az egyes szénhidrogének szétválasztása gyakorlatilag lehetetlen. Ezért desztillációval az olajat olyan frakciókra választják szét, amelyek meglehetősen széles hőmérséklet-tartományban forrnak. Normál nyomáson végzett desztillációval az olajat négy frakcióra osztják: benzin (30-180 °C), kerozin (120-315 °C), dízel (180-350 °C) és fűtőolaj (a desztilláció utáni maradék). Alaposabb desztillációval ezen frakciók mindegyike több szűkebb frakcióra osztható. Így a petroléter (40-70 °C), maga a benzin (70-120 °C) és a benzin (120-180 °C) elkülöníthető a benzinfrakcióból (C5-C12 szénhidrogének keveréke). A petroléter pentánt és hexánt tartalmaz. Kiváló oldószer a zsírok és gyanták számára. A benzin elágazás nélküli telített szénhidrogéneket tartalmaz a pentánoktól a dekánokig, cikloalkánokat (ciklopentán és ciklohexán) és benzolt. Megfelelő feldolgozás után a benzint repülőgép- és autóüzemanyagként használják fel
JÉG. A 8-14 szénatomos szénhidrogéneket és kerozint (12-18 szénhidrogének keveréke) tartalmazó benzint háztartási fűtési és világítóberendezések tüzelőanyagaként használják. A kerozint nagy mennyiségben (alapos tisztítás után) használják sugárhajtású repülőgépek és rakéták üzemanyagaként.
Az olajfinomítás dízelfrakciója - üzemanyag dízelmotorokhoz. A fűtőolaj magas forráspontú szénhidrogének keveréke. A kenőolajokat fűtőolajból csökkentett nyomáson történő desztillációval nyerik. A fűtőolaj desztillációjának fennmaradó részét kátránynak nevezik. Bitument nyernek belőle. Ezeket a termékeket útépítésben használják. A fűtőolajat kazán tüzelőanyagként is használják.
Az olajfinomítás fő módszere a különféle típusú krakkolás, pl. az olaj alkotórészeinek termokatalitikus átalakítása. A repedésnek a következő fő típusai vannak.
Termikus repedés - a szénhidrogének bomlása magas hőmérséklet (500-700 ° C) hatására megy végbe. Például pentán és pentén molekulák képződnek a telített szénhidrogén-dekán C10H22 molekulájából:
C10H22> C5H12 + C5H10
pentán pentén
A katalitikus krakkolást szintén magas hőmérsékleten, de katalizátor jelenlétében végezzük, ami lehetővé teszi a folyamat szabályozását és a kívánt irányba vezetést. Az olaj krakkolása során telítetlen szénhidrogének keletkeznek, amelyeket széles körben alkalmaznak az ipari szerves szintézisben.
Természetes és kapcsolódó kőolajgázok
Földgáz. A földgáz főként metánt tartalmaz (körülbelül 93%). A földgáz a metánon kívül más szénhidrogéneket is tartalmaz, valamint nitrogént, CO2-t és gyakran hidrogén-szulfidot is. A földgáz égés közben sok hőt termel. Ebből a szempontból lényegesen felülmúlja a többi üzemanyagot. Ezért a teljes földgázmennyiség 90%-át a helyi erőművekben, ipari vállalkozásokban és a mindennapi életben üzemanyagként fogyasztják el. A fennmaradó 10%-ot a vegyipar értékes nyersanyagaként használják fel. Ebből a célból metánt, etánt és más alkánokat izolálnak a földgázból. A metánból nyerhető termékek nagy ipari jelentőséggel bírnak.
Kapcsolódó kőolajgázok. Nyomás alatt olajban feloldják. Felszínre kerülve a nyomás csökken és az oldhatóság is csökken, aminek következtében az olajból gázok szabadulnak fel. A kapcsolódó gázok metánt és homológjait, valamint nem éghető gázokat – nitrogént, argont és CO2-t – tartalmaznak. A kapcsolódó gázokat gázfeldolgozó üzemekben dolgozzák fel. Metánt, etánt, propánt, butánt és 5 vagy több szénatomos szénhidrogént tartalmazó benzint állítanak elő. Az etánt és a propánt dehidrogénezésnek vetik alá, hogy telítetlen szénhidrogéneket - etilént és propilént - kapjanak. Propán és bután keverékét (cseppfolyósított gáz) használják háztartási tüzelőanyagként. A hagyományos benzinhez benzint adnak, hogy a belső égésű motor indításakor felgyorsítsa a gyújtását.
Szén
Szén. A szénfeldolgozás három fő irányban történik: kokszolás, hidrogénezés és tökéletlen égés. A kokszolás 1000-1200 °C hőmérsékletű kokszolókemencében történik. Ezen a hőmérsékleten, oxigénhez való hozzáférés nélkül, a szén bonyolult kémiai átalakulásokon megy keresztül, amelynek eredményeként koksz és illékony termékek képződnek. A lehűtött kokszot kohászati üzemekbe küldik. Az illékony termékek (kokszológáz) lehűtésekor a kőszénkátrány és az ammóniavíz lecsapódik. Kondenzálatlan marad az ammónia, benzol, hidrogén, metán, CO2, nitrogén, etilén stb.. Ezeket a termékeket kénsavas oldaton átvezetve ammónium-szulfát szabadul fel, amelyet ásványi műtrágyaként használnak fel. A benzolt oldószerben felvesszük és az oldatból ledesztilláljuk. Ezt követően a kokszolókemence-gázt tüzelőanyagként vagy vegyi alapanyagként használják fel. A kőszénkátrát jelentéktelen mennyiségben (3%) nyerik. De tekintettel a termelés mértékére, a kőszénkátrány számos szerves anyag előállításához nyersanyagnak tekinthető. Ha a 350 ° C-ig forrásban lévő termékeket eltávolítjuk a gyantából, akkor szilárd tömeg marad - szurok. Lakkok készítésére használják. A szén hidrogénezését 400-600 ° C hőmérsékleten, legfeljebb 25 MPa hidrogénnyomás mellett katalizátor jelenlétében végezzük. Ez folyékony szénhidrogének keverékét képezi, amely üzemanyagként használható. Ennek a módszernek az előnye az alacsony minőségű barnaszén hidrogénezhetősége. A szén tökéletlen égése szén-monoxidot (II) eredményez. Egy katalizátoron (nikkel, kobalt) normál vagy megemelt hidrogén- és CO-nyomáson telített és telítetlen szénhidrogéneket tartalmazó benzint kaphat:
nCO + (2n + 1) H2> CnH2n + 2 + nH2O;
nCO + 2nH2> CnH2n + nH2O.
Ha a szén száraz desztillációját 500-550 ° C-on végezzük, akkor kátrányt kapunk, amelyet a bitumennel együtt az építőiparban kötőanyagként használnak tetőfedő, vízszigetelő bevonatok (tetőfedő, tetőfedő, stb.).
Ma egy ökológiai katasztrófa veszélye fenyeget. Gyakorlatilag nincs olyan hely a földön, ahol a természet ne szenvedne az ipari vállalkozások tevékenységétől és az emberi élettől. Az olaj desztillációjából származó termékekkel végzett munka során ügyelni kell arra, hogy azok ne esjenek a talajba és a víztestekbe. Az olajtermékekkel telített talaj sok évtizedre veszít termőképességéből, és nagyon nehéz helyreállítani. Csak 1988-ban, amikor az olajvezetékek megsérültek, mintegy 110 000 tonna olaj került az egyik legnagyobb tóba. Ismertek tragikus esetek, amikor a fűtőolaj és az olaj folyókba került, ahol értékes halfajok ívnak. A széntüzelésű hőerőművek komoly légszennyezési veszélyt jelentenek – ezek jelentik a szennyezés fő forrását. A folyósíkságon működő vízerőművek negatív hatással vannak a víztestekre. Köztudott, hogy a közúti szállítás erősen szennyezi a légkört a benzin tökéletlen égésének termékeivel. A tudósok azzal a feladattal szembesülnek, hogy minimalizálják a környezetszennyezés mértékét.
Következtetés
A természetes olaj mindig tartalmaz vizet, ásványi sókat és különféle mechanikai szennyeződéseket. Ezért a feldolgozás előtt a természetes olajat dehidratálják, sótalanítják és számos egyéb előzetes műveletnek vetik alá.
Az olajdesztilláció jellemzői:
1. Ipari körülmények között elfogadhatatlan az a módszer, amellyel kőolajtermékeket állítanak elő olajból egy-egy frakció lepárlásával, hasonlóan a laboratóriumi eljáráshoz.
2. Nagyon improduktív, drága, és nem biztosítja a szénhidrogének kellően egyértelmű eloszlását a molekulatömegük szerinti frakciókra.
Mindezek a hátrányok megfosztják az olaj lepárlásának módszerét a folyamatosan működő csőszerű berendezéseken:
1. Az egység egy cső alakú olajfűtő kemencéből és egy desztillációs oszlopból áll, ahol az olajat frakciókra (párlatokra), szénhidrogének egyedi keverékeire osztják a forráspontjuk szerint - benzin, benzin, kerozin stb.;
2. A cső alakú kemencében egy hosszú cső található tekercs formájában;
3. A kemencét fűtőolaj vagy gáz égetésével fűtik;
4. Az olajat folyamatosan szállítják a csővezetéken, benne 320-350 °C-ra melegszik fel, és folyadék és gőz keveréke formájában kerül be a desztillációs oszlopba.
A földgáz jellemzői.
1. A földgáz fő alkotóeleme a metán.
2. A földgáz a metánon kívül etánt, propánt, butánt tartalmaz.
3. Általában minél nagyobb a szénhidrogén molekulatömege, annál kevesebb van a földgázban.
4. A különböző mezőkből származó földgáz összetétele nem azonos. Átlagos összetétele (térfogatszázalékban) a következő: a) CH4 - 80-97; b) C2H6 - 0,5-4,0; c) C3H8 - 0,2-1,5.
5. Tüzelőanyagként a földgáz nagy előnyökkel rendelkezik a szilárd és folyékony tüzelőanyagokkal szemben.
6. Az égéshő sokkal magasabb, elégetve nem hagy hamut.
7. Az égéstermékek sokkal környezetbarátabbak.
8. A földgázt széles körben használják hőerőművekben, ipari kazántelepeken és különféle ipari kemencékben.
Földgáz alkalmazások
1. A földgáz nagyolvasztókban való elégetése lehetővé teszi a kokszfogyasztás csökkentését, a nyersvas kéntartalmának csökkentését és a kemence termelékenységének jelentős növelését.
2. Földgáz felhasználása a háztartásban.
3. Jelenleg járművekben kezdik használni (nagynyomású hengerekben), ami lehetővé teszi a benzin megtakarítását, a motor kopásának csökkentését és a teljesebb üzemanyag-égésnek köszönhetően a légmedence tisztán tartását.
4. A földgáz a vegyipar fontos nyersanyagforrása, szerepe e tekintetben növekedni fog.
5. A hidrogént, az acetilént és a kormot metánból nyerik.
A kapcsolódó kőolajgáz jellemzői:
1. A kapcsolódó kőolajgáz eredete szerint is földgáz;
2. Különleges nevet kapott, mert olajjal együtt lerakódásokban található - feloldódik benne és az olaj felett helyezkedik el, gáz "sapkát" képezve; 3) amikor az olajat a felszínre vonják ki, a nyomás éles csökkenése miatt elválik tőle.
A kapcsolódó kőolajgáz felhasználásának módjai.
1. Korábban a kapcsolódó gázt nem használták, és azonnal elégették a mezőn.
2. Manapság egyre gyakrabban ragadják meg, mert a földgázhoz hasonlóan jó üzemanyag és értékes vegyi alapanyag.
3. A kapcsolódó gáz felhasználási lehetőségei a földgáznál is sokkal szélesebbek; a metán mellett jelentős mennyiségű egyéb szénhidrogént is tartalmaz: etánt, propánt, butánt, pentánt.
Szén:
A bitumenes szén az emberiség egyik legértékesebb tüzelőanyaga és energiaforrása. Néha megkövesedett napfénynek is nevezik. Az elhalt fák és füvek óriástömegeinek elhúzódó bomlása és kémiai átalakulása, amely az úgynevezett karbon-korszakban - 210-280 millió évvel ezelőtt - ment végbe, ennek a nyersanyagnak a mai készleteinek túlnyomó többsége az ún. belek. Világtartalékai meghaladják a 15 billió tonnát. Bolygónkon sokkal több szenet termelnek ki, mint bármely más ásványt: évente körülbelül 2,5 milliárd tonnát, vagyis körülbelül 700 kg-ot a Föld minden lakosára számítva.
A szén felhasználása nagyon sokrétű és széleskörű. Hőerőművekben villamos energiát állítanak elő, illetve egyéb energetikai célokra is elégetik; kokszot nyernek belőle kohászati termeléshez, és mintegy 300 egyéb ipari terméket készítenek vegyi feldolgozásból. A közelmúltban megnövekedett a szén felhasználása új célokra - kőviasz, műanyagok, gáznemű, magas fűtőértékű tüzelőanyag, magas széntartalmú szén-grafit kompozit anyagok, ritka elemek - germánium és gallium gyártása.
A szén évszázadok óta az egyik fő technológiai és energetikai tüzelőanyag volt, és az is marad, és a vegyipar nyersanyagaként betöltött jelentősége növekszik. Ezért egyre több új szénlelőhelyet tárnak fel, termelésére kőbányákat és bányákat építenek.
Bibliográfia
1. Alena Igorevna Titarenko. Organic Cheat Sheet
Közzétéve az Allbest.ur oldalon
Hasonló dokumentumok
A földgáz főbb halmazállapotai, amelyek a föld belsejében és gázhidrátok formájában fordulnak elő a kontinensek óceánjaiban és permafrost zónáiban. A földgáz kémiai összetétele és fizikai tulajdonságai, mezői és termelése. A kapcsolódó kőolajgáz hasznosítása.
bemutató hozzáadva 2011.08.03
A kapcsolódó kőolajgáz-kezelő egységek céljai és célkitűzései, alapfolyamatai és technológiai sémái. Gáztisztítási módszerek gázkondenzátumból, olajból, cseppecskékből, finoman diszpergált, aeroszolos nedvességből és mechanikai iszapszennyeződésekből. Gázabszorpciós tisztítás.
absztrakt hozzáadva 2013.01.11
Szintézisgáz előállításának módszerei, szénelgázosítás. Új mérnöki megoldások a szénelgázosításban. A metán szintézisgázzá történő átalakítása. Fischer-Tropsch szintézis. A folyamat hardveres és műszaki tervezése. Szintézisgázból származó termékek.
szakdolgozat, hozzáadva: 2009.04.01
Az olaj fizikai és kémiai tulajdonságainak, előállításának, összetételének, frakciótípusainak jellemzése a desztilláció során. Az olajfinomítás jellemzői, a katalitikus krakkolás és kokszolás lényege. Olajfelhasználás és olajfinomítók környezeti problémái.
bemutató hozzáadva: 2013.05.16
A földgáz az egyik legfontosabb fosszilis tüzelőanyag, amely számos ország üzemanyag- és energiamérlegében kulcsfontosságú helyet foglal el. Kapcsolódó kőolajgázok, mint az olajtermelés melléktermékei. Gázok kinyerése, feldolgozása, szállítása és felhasználása.
bemutató hozzáadva: 2012.08.01
A katalizátorok főbb funkcióinak, tulajdonságainak és elveinek tanulmányozása. A katalizátorok jelentősége az olaj- és gázfeldolgozásban. Az olajfinomítás főbb szakaszai, különösen a katalizátorok alkalmazása. Szilárd katalizátorok előállításának alapjai olajfinomításhoz.
absztrakt, hozzáadva: 2010.10.05
Az olajfinomítás elsődleges és főbb módszerei. A benzin és más könnyű termékek hozamának növelése. A kőolaj-alapanyagok roncsoló feldolgozásának folyamatai. A közvetlen versenytermékek összetétele. A repedési folyamat típusai. A krakkoló egység technológiai sémája.
szakdolgozat, hozzáadva 2009.03.29
A „kőolajgázok” fogalmának lényege. A kapcsolódó kőolajgázok összetételének jellegzetessége. Olaj és gáz keresése. A gáz megszerzésének jellemzői. Gázbenzin, propán-törmelék frakció, száraz gáz. Kapcsolódó kőolajgázok alkalmazása. APG hasznosítási útvonalak.
bemutató hozzáadva: 2011.05.18
Az olaj fizikai és kémiai tulajdonságai. A lepárlási módszerek, előnyeik és hátrányaik. A technológiai paraméterek hatása erre a folyamatra. Az atmoszférikus vákuumdesztilláló egységben nyert kőolajtermékek jellemzése és alkalmazása.
szakdolgozat, hozzáadva: 2015.03.05
Az olaj szerves vegyületek előállításához alapanyagként való felhasználásának története. Főbb régiók és olajmezők. Olajfrakciók, különösen feldolgozásra való előkészítése. A krakkolás lényege, a kőolajtermékek fajtái és a benzin fajtái.
Olajfinomítás
Az olaj különféle anyagok, főleg szénhidrogének többkomponensű keveréke. Ezek az összetevők forráspontjukban különböznek egymástól. Ebben a tekintetben, ha olajat melegítünk, akkor először a legkönnyebben forrásban lévő komponensek párolognak el belőle, majd a magasabb forráspontú vegyületek stb. Ez a jelenség azon alapul elsődleges olajfinomítás abban áll lepárlás (helyesbítés) olaj. Ezt a folyamatot primernek nevezzük, mivel feltételezzük, hogy folyamata során az anyagok kémiai átalakulása nem következik be, és az olaj csak különböző forráspontú frakciókra válik szét. Az alábbiakban a desztillációs oszlop sematikus diagramja látható magának a desztillációs folyamatnak a rövid leírásával:
A rektifikációs folyamat előtt az olajat speciális módon készítik elő, nevezetesen, hogy oldott sóval és szilárd mechanikai szennyeződésekkel megszabadulnak a szennyezett víztől. Az így elkészített olaj a csőkemencébe kerül, ahol magas hőmérsékletre (320-350 o C) melegszik fel. Csőkemencében történő hevítés után a magas hőmérsékletű olaj a desztillálóoszlop alsó részébe kerül, ahol az egyes frakciók elpárolognak, és gőzeik felszállnak a desztillációs oszlopon. Minél magasabb a rektifikáló oszlop szakasza, annál alacsonyabb a hőmérséklete. Így a következő frakciókat választjuk ki különböző magasságokban:
1) desztillációs gázok (az oszlop legtetején, ezért forráspontjuk nem haladja meg a 40 ° C-ot);
2) benzinfrakció (forráspontja 35-200 o C);
3) benzinfrakció (forráspontja körülbelül 150-250 °C);
4) kerozinfrakció (forráspontja 190-300 °C között);
5) dízelfrakció (forráspontja 200-300 o C);
6) fűtőolaj (350 o C feletti forráspont).
Megjegyzendő, hogy az olaj desztillációja során felszabaduló középső frakciók nem felelnek meg az üzemanyagok minőségére vonatkozó előírásoknak. Emellett az olaj lepárlása következtében jelentős mennyiségű fűtőolaj képződik, amely korántsem a legkeresettebb termék. Ezzel kapcsolatban az elsődleges olajfinomítás után a drágább, különösen a benzinfrakciók hozamának növelése, valamint ezen frakciók minőségének javítása a feladat. Ezeket a feladatokat különféle folyamatok segítségével oldják meg. másodlagos olajfinomítás , például, mint pl reccsenésésreformáló .
Megjegyzendő, hogy az olaj másodlagos finomításánál sokkal nagyobb az alkalmazott eljárások száma, és csak néhány főt érintünk. Most nézzük meg, mi a jelentése ezeknek a folyamatoknak.
Repedés (termikus vagy katalitikus)
Ezt az eljárást a benzinfrakció hozamának növelésére tervezték. Ebből a célból a nehéz frakciókat, például a fűtőolajat erős hevítésnek vetik alá, leggyakrabban katalizátor jelenlétében. E hatás következtében a nehéz frakciókat alkotó hosszú láncú molekulák elszakadnak, és kisebb molekulatömegű szénhidrogének keletkeznek. Valójában ez a benzinfrakció további hozamához vezet, amely értékesebb, mint az eredeti fűtőolaj. Ennek a folyamatnak a kémiai lényegét a következő egyenlet tükrözi:
Reformálás
Ez az eljárás a benzinfrakció minőségének javítását, különösen a detonációs stabilitás (oktánszám) növelését szolgálja. A benzinnek ezt a jellemzőjét jelzik a benzinkutaknál (92., 95., 98. benzin stb.).
A reformálási folyamat eredményeként a többi szénhidrogén mellett az egyik legmagasabb oktánszámú benzinfrakcióban megnő az aromás szénhidrogének aránya. Az aromás szénhidrogének ilyen arányának növekedését főként a reformálási folyamat során lezajló dehidrociklizálási reakciók eredményeként érik el. Például kellően erős fűtéssel n-hexán platina katalizátor jelenlétében benzollá, az n-heptán hasonló módon toluollá alakul:
Szénfeldolgozás
A bitumenes szén feldolgozásának fő módja az kokszolás . Szén kokszolás olyan folyamatnak nevezzük, amelyben a szenet felmelegítik anélkül, hogy levegőhöz jutna. Ugyanakkor az ilyen fűtés eredményeként négy fő terméket izolálnak a szénből:
1) Kóka
Szilárd anyag, amely szinte tiszta szén.
2) Kőszénkátrány
Nagyszámú különféle, túlnyomórészt aromás vegyületet tartalmaz, mint például benzolhomológok, fenolok, aromás alkoholok, naftalin, naftalin homológok stb.;
3) Ammóniás víz
Ez a frakció a neve ellenére az ammónián és a vízen kívül fenolt, hidrogén-szulfidot és néhány más vegyületet is tartalmaz.
4) Kokszolókemence gáz
A kokszolókemence-gáz fő összetevői a hidrogén, metán, szén-dioxid, nitrogén, etilén stb.
A japánok a jövő gázüzemanyagával foglalkoznak? 2013. január 13
Japán a mai napon megkezdte a metán-hidrát, egyfajta földgáz próbatermelését, amelynek készletei számos szakértő szerint nagyrészt megoldhatják az ország energiaproblémáit. A "Chikyu" / "Föld" / speciális kutatóhajó megkezdte a fúrást a Csendes-óceánban, az Atsumi-félszigettől 70 km-re délre, Nagoya város közelében, a fő japán Honshu sziget keleti partján.
Az elmúlt évben japán szakemberek kísérletsorozatot végeztek a csendes-óceáni tengerfenék fúrásával kapcsolatban, metánhidrátokat keresve. Ezúttal az energiaforrások teljes körű előállítását és az abból történő metángáz kinyerését kívánják tesztelni. Siker esetén 2018-ban megkezdődik a Nagoya város melletti mező kereskedelmi fejlesztése.
A metán-hidrát vagy metán-hidrát metángáz és víz keveréke, amely megjelenésében hóra vagy laza olvadt jégre emlékeztet. Ez az erőforrás széles körben elterjedt a természetben - például a permafrost zónában. Az óceán feneke alatt hatalmas metán-hidrát-készletek találhatók, amelyek fejlesztése eddig veszteségesnek számított. A japán szakértők azonban azt állítják, hogy viszonylag költséghatékony technológiákat találtak.
A metán-hidrát-készleteket csak a Nagoya városától délre eső területen 1 billió köbméterre becsülik. Elméletileg 10 évig teljes mértékben ki tudják elégíteni Japán földgázszükségletét. Összességében a szakértők előrejelzései szerint az ország szomszédos régióiban az óceán feneke alatti metán-hidrát-lerakódások körülbelül 100 évre elegendőek. Ennek ellenére ennek az üzemanyagnak a költsége, figyelembe véve a feldolgozási, szállítási és egyéb költségeket, még mindig magasabb, mint a hagyományos földgáz piaci ára.
Jelenleg Japánt megfosztják az energiaforrásoktól, és teljes mértékben importálja azokat. Különösen Tokió a világ legnagyobb cseppfolyósított földgáz vásárlója. A közelmúltban, a Fukusima-1 atomerőmű balesete és az összes atomerőmű fokozatos leállítása után Japán energiaszükséglete megnőtt.
Az alternatív energiaforrások fejlesztése ellenére a fosszilis tüzelőanyagok továbbra is megtartják, és a belátható jövőben is jelentős szerepet fognak játszani a bolygó üzemanyag-mérlegében. Az ExxonMobil szakértőinek előrejelzései szerint az energiaforrások felhasználása a következő 30 évben a felére fog növekedni a bolygón. Az ismert szénhidrogén-lelőhelyek termelékenységének csökkenésével egyre ritkábban fedeznek fel új nagy lelőhelyeket, és a szénhasználat károsítja a környezetet. A hagyományos szénhidrogének fogyatkozó készletei azonban kompenzálhatók.
Ugyanazok az ExxonMobil-szakértők nem hajlandók dramatizálni a helyzetet. Először is, az olaj- és gáztermelési technológiák fejlődnek. Ma például a Mexikói-öbölben a víz felszíne alatt 2,5-3 km-es mélységből nyerik ki az olajat, ilyen mélységek 15 éve még elképzelhetetlenek voltak. Másodsorban komplex típusú szénhidrogének (nehéz és magas kéntartalmú olajok) és olajpótló anyagok (bitumen, olajhomok) feldolgozására szolgáló technológiákat fejlesztenek ki. Ez lehetővé teszi, hogy visszatérjen a hagyományos bányászati területekre, és folytassa azokat, valamint új területeken kezdje meg a bányászatot. Például Tatárföldön a Shell támogatásával megkezdődik az úgynevezett "nehézolaj" gyártása. Kuzbassban a metán szénágyakból történő kinyerésére irányuló projekteket dolgoznak ki.
A szénhidrogén-termelés szintjének fenntartásának harmadik iránya a nem szokványos típusaik felhasználási módjainak keresése. Az ígéretes új típusú szénhidrogén nyersanyagok közül a tudósok a metán-hidrátot emelik ki, amelynek a bolygó készletei durva becslések szerint legalább 250 billió köbméter (energiaértékét tekintve ez kétszerese az értéknek). a bolygó összes olaj-, szén- és gázkészletéből együtt) ...
A metán-hidrát a metán vízzel alkotott szupramolekuláris vegyülete. Az alábbiakban a metán-hidrát molekuláris modellje látható. A metánmolekula körül víz (jég) molekulák rácsa képződik. A csatlakozás alacsony hőmérsékleten és magas nyomáson is stabil. Például a metán-hidrát 0 °C hőmérsékleten és 25 bar vagy annál nagyobb nyomáson stabil. Ez a nyomás körülbelül 250 m-es óceánmélységben lép fel. Légköri nyomáson a metán-hidrát -80 °C-os hőmérsékleten stabil marad.
Metán-hidrát modell
Ha a metán-hidrátot felmelegítjük vagy a nyomás csökken, a vegyület vízre és földgázra (metánra) bomlik. Egy köbméter metán-hidrátból normál légköri nyomáson 164 köbméter földgáz nyerhető.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma becslése szerint a bolygó metánhidrát készletei óriásiak. Ezt a vegyületet azonban eddig gyakorlatilag nem használták energiaforrásként. Az osztály egy teljes programot (K+F program) dolgozott ki és valósít meg a metán-hidrát termelés felkutatására, értékelésére és kereskedelmi forgalomba hozatalára.
Metán-hidrát halom a tengerfenéken
Nem véletlen, hogy az Egyesült Államok kész jelentős forrásokat fordítani a metán-hidrát kinyerésére szolgáló technológiák fejlesztésére. A földgáz az ország tüzelőanyag-mérlegének közel 23%-át teszi ki. Az Egyesült Államok földgázának nagy részét Kanadából származó vezetékeken keresztül szerzik be. 2007-ben az ország földgázfogyasztása 623 milliárd köbmétert tett ki. m. 2030-ra 18-20%-kal nőhet. Hagyományos földgázmezők használatával az USA-ban, Kanadában és a tengeren nem lehet biztosítani ezt a termelési szintet.
De itt, ahogy mondják, van egy másik probléma: a gázzal együtt hatalmas víztömeg fog felemelkedni, amelyből a gázt minden lehetséges buzgalommal meg kell tisztítani. Nincsenek ilyen motorok, rövid lenne közömbös még az üzemanyag tömegének 1% -a is kloridok és az óceán egyéb sói formájában. A dízelek halnak meg először, a turbinák egy kicsit tovább bírják. Ez egy Stirling KÜLSŐ égésű motor?
Tehát a gáz közvetlenül az alsó rétegből történő ellátása a csővezetékbe semmilyen módon nem fog működni. Golovnikov, takarításkor a japánok a tető fölé harapnak. És akkor a zöldek megküzdenek az óceán vastagságában annak alsó rétegeivel. Valószínűleg homok- és egyéb szennyeződések húzódnak a patak mentén, és láthatóak lesznek az űrből. Olyan, mint egy sugárhajtás a Boszporuszról a Márvány-tengerben.
Számomra ez a projekt és kilátásai az ellentmondásos és nagyrészt vitatott palagázprojektre emlékeztetnek.
források
1. Természetes szénhidrogénforrások: gáz, olaj, szén. Feldolgozásuk és gyakorlati alkalmazásuk.
A szénhidrogének fő természetes forrásai az olaj, a természetes és kapcsolódó kőolajgázok és a szén.
Természetes és kapcsolódó kőolajgázok.
A földgáz gázok keveréke, amelynek fő összetevője a metán, a többi etán, propán, bután, valamint kis mennyiségű szennyeződés - nitrogén, szén-monoxid (IV), hidrogén-szulfid és vízgőz. 90%-át üzemanyagként fogyasztják el, a fennmaradó 10%-ot a vegyipar alapanyagaként használják fel: hidrogén, etilén, acetilén, korom, különféle műanyagok, gyógyszerek, stb.
A kapcsolódó kőolajgáz is földgáz, de az olajjal együtt fordul elő - az olaj felett van, vagy nyomás alatt feloldódik benne. A kapcsolódó gáz 30-50% metánt tartalmaz, a többit homológjai teszik ki: etán, propán, bután és egyéb szénhidrogének. Ezenkívül ugyanazokat a szennyeződéseket tartalmazza, mint a földgázban.
A kapcsolódó gáz három frakciója:
1. Gázbenzin; benzinhez adják a motor indításának javítása érdekében;
2. Propán-bután keverék; háztartási tüzelőanyagként használják;
3. Száraz gáz; acitelén, hidrogén, etilén és egyéb anyagok előállítására szolgálnak, amelyekből gumik, műanyagok, alkoholok, szerves savak stb.
Olaj.
Az olaj sárga vagy világosbarna vagy fekete színű olajos folyadék, jellegzetes szaggal. Könnyebb a víznél és gyakorlatilag nem oldódik benne. Az olaj körülbelül 150 szénhidrogén keveréke más anyagokkal keverve, ezért nincs meghatározott forráspontja.
A megtermelt olaj 90%-át alapanyagként használják fel különféle típusú üzemanyagok és kenőanyagok előállításához. Ugyanakkor az olaj értékes nyersanyag a vegyipar számára.
Nyersolajnak nevezem, amelyet a föld belsejéből nyernek ki. A kőolajat nem használják fel, hanem feldolgozzák. A kőolajat megtisztítják a gázoktól, víztől és a mechanikai szennyeződésektől, majd frakcionált desztillációnak vetik alá.
A desztilláció az a folyamat, amelynek során a keverékeket a forráspontjuk különbsége alapján egyedi komponensekre vagy frakciókra választják szét.
Az olaj lepárlásakor az olajtermékek több frakcióját izolálják:
1. A gázfrakció (forr. = 40 ° С) normál és elágazó láncú alkánokat tartalmaz СН4 - С4Н10;
2. A benzinfrakció (forr. = 40 - 200 ° С) szénhidrogéneket tartalmaz С 5 Н 12 - С 11 Н 24; ismételt desztilláció során a keverékből könnyű olajtermékek szabadulnak fel, amelyek alacsonyabb hőmérsékleti tartományban forrnak: petroléter, repülőgép- és motorbenzin;
3. A benzinfrakció (nehézbenzin, fp = 150-250 °C), C 8 H 18 - C 14 H 30 összetételű szénhidrogéneket tartalmaz, traktorok, dízelmozdonyok, teherautók üzemanyagaként használják;
4. A kerozinfrakció (forr. = 180-300 °C) C 12 H 26 - C 18 H 38 összetételű szénhidrogéneket tartalmaz; sugárhajtású repülőgépek, rakéták üzemanyagaként használják;
5. Gázolajat (fp = 270-350 °C) dízel üzemanyagként használnak, és nagy mennyiségben repesztik.
A frakciók lepárlása után sötét viszkózus folyadék marad vissza - fűtőolaj. A fűtőolajból dízelolajokat, vazelint, paraffint izolálnak. A fűtőolaj desztillációjának fennmaradó része kátrány, amelyet útépítési anyagok előállításához használnak fel.
A másodlagos olajfinomítás kémiai folyamatokon alapul:
1. Krakkolás - nagy szénhidrogén molekulák felosztása kisebb molekulákra. Különbséget kell tenni a termikus és a katalitikus krakkolás között, amely jelenleg gyakoribb.
2. A reformálás (aromatizálás) az alkánok és cikloalkánok átalakulása aromás vegyületekké. Ezt a folyamatot úgy hajtják végre, hogy a benzint katalizátor jelenlétében emelt nyomáson melegítik. A reformálást aromás szénhidrogének kinyerésére használják benzinfrakciókból.
3. A kőolajtermékek pirolízisét a kőolajtermékek 650-800 °C hőmérsékletre történő hevítésével hajtják végre, a fő reakciótermékek a telítetlen gáznemű és aromás szénhidrogének.
Az olaj nemcsak üzemanyag, hanem számos szerves anyag előállításának alapanyaga.
Szén.
A bitumenes szén energiaforrás és értékes vegyi alapanyag is. A szén összetétele elsősorban szerves anyagokat, valamint vizet, ásványi anyagokat tartalmaz, amelyek égéskor hamut képeznek.
A szénfeldolgozás egyik fajtája a kokszolás - ez a szén 1000 ° C-os hőmérsékletre történő felmelegítése levegő hozzáférése nélkül. A szén kokszolását kokszolókemencében végzik. A koksz szinte tiszta szénből áll. Redukálószerként használják a kohászati üzemekben az öntöttvas nagyolvasztókemencés gyártásánál.
Kondenzáció során illékony kőszénkátrány (sok különböző szerves anyagot tartalmaz, többségük aromás), ammóniás víz (ammóniát, ammóniumsókat tartalmaz) és kokszolókemence gáz (amóniát, benzolt, hidrogént, metánt, szén-monoxidot (II), etilént tartalmaz, nitrogén és egyéb anyagok).
Betöltés ...