Cele mai importante surse de hidrocarburi sunt gazele naturale și asociate petrolului, petrolul, cărbunele.
Pe rezerve gaz natural primul loc în lume aparține țării noastre. Gazul natural conține hidrocarburi cu greutate moleculară mică. Are următoarea compoziție aproximativă (în volum): 80-98% metan, 2-3% din omologii săi cei mai apropiați - etan, propan, butan și o cantitate mică de impurități - hidrogen sulfurat Н 2 S, azot N 2, nobil gaze, monoxid de carbon (IV) CO 2 și vapori de apă H 2 O . Compoziția gazului este specifică fiecărui câmp. Există următorul model: cu cât este mai mare greutatea moleculară relativă a hidrocarburii, cu atât este mai puțin conținută în gazele naturale.
Gazul natural este utilizat pe scară largă ca combustibil ieftin cu o putere calorică mare (în timpul arderii a 1m 3 se eliberează până la 54.400 kJ). Este unul dintre cele mai bune tipuri de combustibil pentru nevoile casnice și industriale. În plus, gazul natural servește ca materie primă valoroasă pentru industria chimică: pentru producția de acetilenă, etilenă, hidrogen, funingine, diverse materiale plastice, acid acetic, coloranți, medicamente și alte produse.
Gazele petroliere asociate se află în depozite împreună cu uleiul: sunt dizolvate în acesta și sunt situate deasupra uleiului, formând un „capac”. Când uleiul este extras la suprafață, gazele sunt separate de acesta din cauza unei scăderi accentuate a presiunii. Anterior, gazele asociate nu au fost folosite și au fost arse în timpul producției de petrol. În zilele noastre, ele sunt capturate și utilizate ca combustibil și materii prime chimice valoroase. Gazele asociate conțin mai puțin metan decât gazul natural, dar mai mult etan, propan, butan și hidrocarburi superioare. În plus, conțin în principal aceleași impurități ca și în gazele naturale: H 2 S, N 2, gaze nobile, vapori de H 2 O, CO 2 . Hidrocarburile individuale (etan, propan, butan etc.) sunt extrase din gazele asociate, iar prelucrarea lor face posibilă obținerea hidrocarburilor nesaturate prin dehidrogenare - propilenă, butilenă, butadienă, din care apoi se sintetizează cauciucuri și materiale plastice. Un amestec de propan și butan (gaz lichefiat) este utilizat ca combustibil de uz casnic. Benzina (un amestec de pentan și hexan) este utilizată ca aditiv la benzină pentru o mai bună aprindere a combustibilului la pornirea motorului. Acizii organici, alcoolii și alte produse se obțin prin oxidarea hidrocarburilor.
Ulei- lichid uleios inflamabil de culoare maro închis sau aproape negru cu miros caracteristic. Este mai ușor decât apa (= 0,73-0,97 g / cm 3), practic insolubil în apă. Din punct de vedere al compoziției, uleiul este un amestec complex de hidrocarburi de diferite greutăți moleculare, deci nu are un punct de fierbere specific.
Uleiul este format în principal din hidrocarburi lichide (în ele se dizolvă hidrocarburi solide și gazoase). De obicei, aceștia sunt alcani (majoritatea cu structură normală), cicloalcani și arene, al căror raport în uleiurile din diferite domenii variază foarte mult. Uleiul Ural conține mai multe arene. Pe lângă hidrocarburi, uleiul conține oxigen, sulf și compuși organici azotati.
De obicei nu se folosește țiței. Pentru a obține produse valoroase din punct de vedere tehnic din ulei, acesta este prelucrat.
Prelucrare primară uleiul constă în distilarea acestuia. Distilarea se efectuează la rafinării după separarea gazelor asociate. La distilarea uleiului, se obțin produse uleioase ușoare:
benzina ( t balot = 40-200 ° C) conține hidrocarburi C 5 -C 11,
nafta ( t balot = 150-250 ° С) conține С 8 –С 14 hidrocarburi,
kerosen ( t balot = 180-300 ° C) conține hidrocarburi C 12 -C 18,
motorină ( t balot > 275 ° C),
iar în rest - un lichid negru vâscos - păcură.
Păcură este prelucrată în continuare. Se distilează sub presiune redusă (pentru a preveni descompunerea) și se eliberează uleiuri lubrifiante: fus, mașină, cilindru etc. Vaselina și parafina sunt izolate din păcura unor tipuri de ulei. Păcura reziduală după distilare - gudron - după oxidarea parțială este utilizată pentru obținerea asfaltului. Principalul dezavantaj al distilării petrolului este randamentul redus de benzină (nu mai mult de 20%).
Produsele de distilare a petrolului au diverse aplicații.
Benzinăîn cantități mari este folosit ca combustibil pentru aviație și automobile. De obicei, constă din hidrocarburi care conțin în medie 5 până la 9 atomi de C în molecule. Nafta folosit ca combustibil pentru tractoare, precum și ca solvent în industria vopselelor și lacurilor. Cantități mari din acesta sunt transformate în benzină. Kerosen este folosit ca combustibil pentru tractoare, avioane cu reacție și rachete, precum și pentru nevoile casnice. Ulei solar - motorină- este utilizat ca combustibil pentru motor și uleiuri lubrifiante- pentru ungerea mecanismelor. Petrolatum folosit în medicină. Constă dintr-un amestec de hidrocarburi lichide și solide. Parafină Se folosește pentru obținerea acizilor carboxilici mai ridicați, pentru impregnarea lemnului în producția de chibrituri și creioane, pentru fabricarea lumânărilor, lustruitului pentru pantofi etc. Se compune dintr-un amestec de hidrocarburi solide. Păcurăîn plus față de prelucrarea pentru uleiuri lubrifiante și benzină, este folosit ca combustibil lichid pentru cazan.
La metode de procesare secundare petrol, există o schimbare în structura hidrocarburilor care alcătuiesc compoziția sa. Dintre aceste metode, cracarea hidrocarburilor petroliere este de mare importanță pentru a crește randamentul benzinei (până la 65–70%).
Cracare- procesul de descompunere a hidrocarburilor conținute în ulei, care are ca rezultat formarea de hidrocarburi cu mai puțini atomi de C în moleculă. Există două tipuri principale de fisurare: termică și catalitică.
Fisura termica efectuată prin încălzirea materiei prime (pacură etc.) la o temperatură de 470–550 ° C și o presiune de 2–6 MPa. În acest caz, moleculele de hidrocarburi cu un număr mare de atomi de C sunt împărțite în molecule cu un număr mai mic de atomi de hidrocarburi atât saturate, cât și nesaturate. De exemplu:
(mecanism radical),
În acest fel, se obține în principal benzină cu motor. Producția sa din petrol ajunge la 70%. Fisura termica a fost descoperita de inginerul rus V.G. Shukhov in 1891.
Crăparea catalitică efectuate în prezența catalizatorilor (de obicei aluminosilicați) la 450–500 ° C și presiune atmosferică. Această metodă este utilizată pentru a obține benzină aeriană cu un randament de până la 80%. Acest tip de cracare se aplică în principal fracțiunilor de petrol și kerosen. În cracarea catalitică, împreună cu reacțiile de clivaj, apar reacții de izomerizare. Ca urmare a acestuia din urmă, se formează hidrocarburi saturate cu un schelet de carbon ramificat de molecule, ceea ce îmbunătățește calitatea benzinei:
Benzina crăpată catalitic are o calitate superioară. Procesul de obținere a acestuia se desfășoară mult mai rapid, cu un consum mai mic de energie termică. În plus, crăparea catalitică produce relativ multe hidrocarburi cu lanț ramificat (compuși izo), care au o mare valoare pentru sinteza organică.
La t= 700 ° C și peste, apare piroliza.
Piroliza- descompunerea substanțelor organice fără acces la aer la temperaturi ridicate. În piroliza uleiului, principalii produse de reacție sunt hidrocarburile gazoase nesaturate (etilenă, acetilenă) și hidrocarburile aromatice - benzen, toluen, etc. aromatizare.
Aromatizare- transformarea alcanilor și cicloalcanilor în arene. Când fracțiile grele de produse petroliere sunt încălzite în prezența unui catalizator (Pt sau Mo), hidrocarburile care conțin 6-8 atomi de C într-o moleculă sunt transformate în hidrocarburi aromatice. Aceste procese au loc în timpul reformării (rafinării benzinei).
Reformarea Este aromatizarea benzinelor, efectuată prin încălzirea acestora în prezența unui catalizator, de exemplu Pt. În aceste condiții, alcanii și cicloalcanii sunt transformați în hidrocarburi aromatice, drept urmare și numărul octanic al benzinelor crește semnificativ. Aromatizarea este utilizată pentru a obține hidrocarburi aromatice individuale (benzen, toluen) din fracțiunile de benzină petrolieră.
În ultimii ani, hidrocarburile petroliere au fost utilizate pe scară largă ca sursă de materii prime chimice. În diverse moduri, ele sunt utilizate pentru obținerea de substanțe necesare producerii materialelor plastice, fibre textile sintetice, cauciuc sintetic, alcooli, acizi, detergenți sintetici, explozivi, pesticide, grăsimi sintetice etc.
Cărbune la fel ca gazul natural și petrolul, este o sursă de energie și o materie primă chimică valoroasă.
Principala metodă de prelucrare a cărbunelui bituminos este cocsificabil(distilarea uscată). În timpul cocsificării (încălzirea la 1000 ° C - 1200 ° C fără acces la aer), se obțin diverse produse: cocs, gudron de cărbune, apă supra-rășină și gaz pentru cuptor de cocs (diagramă).
Sistem
Coca-Cola este utilizată ca agent de reducere în producția de fontă brută la instalațiile metalurgice.
Gudronul de cărbune servește ca sursă de hidrocarburi aromatice. Este supus distilării de rectificare și obține benzen, toluen, xilen, naftalină, precum și fenoli, compuși care conțin azot, etc. Pitch - o masă groasă neagră rămasă după distilarea rășinii, este utilizată pentru a prepara electrozi și gudron de acoperiș. hârtie.
Amoniacul, sulfatul de amoniu, fenolul etc. se obțin din apă supra-rășinoasă.
Gazul pentru cocserie este utilizat pentru încălzirea cuptoarelor de cocs (în timpul arderii de 1m 3, se eliberează aproximativ 18.000 kJ), dar este supus în principal prelucrării chimice. Deci, hidrogenul este eliberat din acesta pentru sinteza amoniacului, care este apoi folosit pentru a obține îngrășăminte cu azot, precum și metan, benzen, toluen, sulfat de amoniu, etilenă.
Trimite-ți munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos
Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.
Postat pe http://www.allbest.ru/
Instituție de învățământ profesional bugetară
Regiunea Voronej
Colegiul Medical Rossosh
Subiect: „Petrol, gaze naturale și cărbune asociat și cărbune”
Realizat de elevi din 101 grupe
Kovalskaya Victoria
Verificat de profesorul: Grineva N.A.
Rossosh 2015
Introducere
Petrol, gaze naturale și asociate, cărbune.
Principalele surse de hidrocarburi sunt gazele naturale, petrolul și cărbunele asociate.
cracarea cărbunelui de petrol
Uleiul este un combustibil fosil lichid de culoare maro închis, cu o densitate de 0,70 - 1,04 g/cm?. Uleiul este un amestec complex de substanțe - în principal hidrocarburi lichide. Din punct de vedere al compoziției, uleiurile sunt parafinice, naftenice și aromatice. Cu toate acestea, cel mai frecvent tip de ulei este amestecat. Pe lângă hidrocarburi, compoziția uleiului include impurități de oxigen organic și compuși de sulf, precum și apă și săruri de calciu și magneziu dizolvate în acesta. Conținut în ulei și impurități mecanice - nisip și argilă. Uleiul este o materie primă valoroasă pentru combustibilii de înaltă calitate. După purificarea din apă și alte impurități nedorite, uleiul este procesat. Principala metodă de rafinare a petrolului este distilarea. Se bazează pe diferența de puncte de fierbere a hidrocarburilor care alcătuiesc uleiul. Deoarece uleiul conține sute de substanțe diferite, dintre care multe au puncte de fierbere similare, separarea hidrocarburilor individuale este aproape imposibilă. Prin urmare, prin distilare, uleiul este separat în fracțiuni care fierb într-un interval de temperatură destul de larg. Prin distilare la presiune normală, uleiul este separat în patru fracții: benzină (30-180 ° C), kerosen (120-315 ° C), motorină (180-350 ° C) și păcură (reziduuri după distilare). Cu o distilare mai amănunțită, fiecare dintre aceste fracții poate fi împărțită în câteva fracții mai înguste. Astfel, eterul de petrol (40-70 ° C), benzina însăși (70-120 ° C) și nafta (120-180 ° C) pot fi izolate din fracțiunea de benzină (un amestec de hidrocarburi C5 - C12). Eterul de petrol conține pentan și hexan. Este un solvent excelent pentru grăsimi și rășini. Benzina conține hidrocarburi saturate neramificate de la pentani la decani, cicloalcani (ciclopentan și ciclohexan) și benzen. După o prelucrare adecvată, benzina este folosită ca combustibil pentru aviație și automobile
GHEAŢĂ. Nafta care conține hidrocarburi C8 - C14 și kerosen (un amestec de hidrocarburi C12 - C18) este utilizată ca combustibil pentru dispozitivele de încălzire și iluminat de uz casnic. Kerosenul în cantități mari (după curățare minuțioasă) este folosit ca combustibil pentru avioanele cu reacție și rachete.
Fracția diesel de rafinare a petrolului - combustibil pentru motoarele diesel. Păcura este un amestec de hidrocarburi cu fierbere ridicată. Uleiurile lubrifiante se obțin din păcură prin distilare sub presiune redusă. Restul distilării păcurii se numește gudron. Din el se obține bitum. Aceste produse sunt utilizate în construcția drumurilor. Păcura este folosită și ca combustibil pentru cazan.
Principala metodă de rafinare a petrolului este diferitele tipuri de fisurare, adică transformarea termocatalitică a constituenților uleiului. Există următoarele tipuri principale de fisurare.
Cracarea termică - descompunerea hidrocarburilor are loc sub influența temperaturilor ridicate (500-700 ° C). De exemplu, molecule de pentan și pentan sunt formate din molecula decanului de hidrocarburi saturate C10H22:
C10H22> C5H12 + C5H10
pentan pentenă
Crăparea catalitică se efectuează și la temperaturi ridicate, dar în prezența unui catalizator, ceea ce face posibilă controlul procesului și conducerea acestuia în direcția dorită. În timpul cracării petrolului se formează hidrocarburi nesaturate, care sunt utilizate pe scară largă în sinteza organică industrială.
Gazele naturale și asociate petrolului
Gaz natural. Gazul natural conține în principal metan (aproximativ 93%). Pe lângă metan, gazul natural conține și alte hidrocarburi, precum și azot, CO2 și, adesea, hidrogen sulfurat. Gazul natural generează multă căldură în timpul arderii. În acest sens, este semnificativ superior altor combustibili. Prin urmare, 90% din cantitatea totală de gaze naturale este consumată ca combustibil în centralele electrice locale, întreprinderile industriale și în viața de zi cu zi. Restul de 10% este folosit ca materie primă valoroasă pentru industria chimică. În acest scop, metanul, etanul și alți alcani sunt izolați din gazul natural. Produsele care pot fi obținute din metan au o mare importanță industrială.
Gaze petroliere asociate. Se dizolvă în ulei sub presiune. Când este adus la suprafață, presiunea scade și solubilitatea scade, ca urmare a cărei gaze sunt eliberate din ulei. Gazele asociate conțin metan și omologii săi, precum și gaze necombustibile - azot, argon și CO2. Gazele asociate sunt procesate la instalațiile de procesare a gazelor. Produc metan, etan, propan, butan și benzină care conțin hidrocarburi cu 5 sau mai mulți atomi de carbon. Etanul și propanul sunt supuse deshidrogenării pentru a obține hidrocarburi nesaturate - etilenă și propilenă. Un amestec de propan și butan (gaz lichefiat) este utilizat ca combustibil de uz casnic. Benzina este adăugată la benzina obișnuită pentru a accelera aprinderea acesteia la pornirea motorului cu ardere internă.
Cărbune
Cărbune. Prelucrarea cărbunelui se realizează în trei direcții principale: cocsificare, hidrogenare și combustie incompletă. Cocsificarea are loc în cuptoarele de cocs la o temperatură de 1000-1200 ° C. La această temperatură, fără acces la oxigen, cărbunele suferă transformări chimice complexe, în urma cărora se formează cocs și produse volatile. Coca-Cola răcită este trimisă la instalațiile metalurgice. Când produsele volatile (gazul de cocserie) sunt răcite, gudronul de cărbune și apa cu amoniac sunt condensate. Amoniacul, benzenul, hidrogenul, metanul, CO2, azotul, etilena etc. rămân necondiționate. Trecând aceste produse printr-o soluție de acid sulfuric, se eliberează sulfat de amoniu, care este folosit ca îngrășământ mineral. Benzenul este preluat într-un solvent și distilat din soluție. Ulterior, gazul de cocserie este utilizat ca combustibil sau ca materie primă chimică. Gudronul de cărbune se obține în cantități nesemnificative (3%). Dar, având în vedere amploarea producției, gudronul de cărbune este considerat ca o materie primă pentru producerea unui număr de substanțe organice. Dacă produsele care fierb până la 350 ° C sunt îndepărtate din rășină, atunci rămâne o masă solidă - pas. Se folosește la fabricarea lacurilor. Hidrogenarea cărbunelui se efectuează la o temperatură de 400-600 ° C la o presiune de hidrogen de până la 25 MPa în prezența unui catalizator. Aceasta formează un amestec de hidrocarburi lichide, care poate fi utilizat ca combustibil pentru motor. Avantajul acestei metode este capacitatea de a hidrogena cărbune brun de calitate scăzută. Arderea incompletă a cărbunelui dă monoxid de carbon (II). Pe un catalizator (nichel, cobalt) la presiune normală sau ridicată de hidrogen și CO, puteți obține benzină care conține hidrocarburi saturate și nesaturate:
nCO + (2n + 1) H2> CnH2n + 2 + nH2O;
nCO + 2nH2> CnH2n + nH2O.
Dacă distilarea uscată a cărbunelui se efectuează la 500-550 ° C, se obține gudron care, împreună cu bitumul, este utilizat în industria construcțiilor ca liant în fabricarea acoperișurilor, a acoperirilor hidroizolante (pâslă de acoperiș, pâslă de acoperiș, etc.).
Astăzi există un pericol serios de catastrofă ecologică. Nu există practic niciun loc pe pământ în care natura să nu sufere de activitățile întreprinderilor industriale și ale vieții umane. Când lucrați cu produse de distilare a uleiului, trebuie să aveți grijă ca acestea să nu cadă în sol și în corpurile de apă. Solul saturat cu produse petroliere își pierde fertilitatea timp de multe decenii și este foarte dificil să-l restabiliți. Numai în 1988, când conductele de petrol au fost avariate, aproximativ 110.000 de tone de petrol au ajuns într-unul dintre cele mai mari lacuri. Sunt cunoscute cazuri tragice de deversare de păcură și ulei în râuri, unde se depun specii valoroase de pești. Centralele termice pe cărbune reprezintă un pericol grav de poluare a aerului - sunt principala sursă de poluare. Centralele hidroelectrice care funcționează în câmpiile râurilor au un impact negativ asupra corpurilor de apă. Este bine cunoscut faptul că transportul rutier poluează puternic atmosfera cu produse de ardere incompletă a benzinei. Oamenii de știință se confruntă cu sarcina de a minimiza gradul de poluare a mediului.
Concluzie
Uleiul natural conține întotdeauna apă, săruri minerale și diverse impurități mecanice. Prin urmare, înainte de a fi prelucrat pentru prelucrare, uleiul natural suferă deshidratare, desalinizare și o serie de alte operațiuni preliminare.
Caracteristicile distilării uleiului:
1. Metoda de obținere a produselor petroliere prin distilarea unei fracții după alta din petrol, similară cu modul în care se efectuează într-un laborator, este inacceptabilă pentru condițiile industriale.
2. Este foarte neproductiv, costisitor și nu oferă o distribuție suficient de clară a hidrocarburilor în fracții în conformitate cu greutatea moleculară a acestora.
Toate aceste dezavantaje sunt lipsite de metoda de distilare a uleiului pe instalații tubulare care funcționează continuu:
1. Unitatea constă dintr-un cuptor tubular pentru încălzirea uleiului și o coloană de distilare, în care uleiul este separat în fracțiuni (distilate), amestecuri individuale de hidrocarburi în funcție de punctele lor de fierbere - benzină, nafta, kerosen etc.;
2. În cuptorul cu tuburi, o țeavă lungă este situată sub formă de bobină;
3. Cuptorul este încălzit prin arderea păcurii sau a gazului;
4. Uleiul este alimentat continuu prin conductă, se încălzește până la 320-350 ° C și intră în coloana de distilare sub forma unui amestec de lichid și vapori.
Caracteristicile gazului natural.
1. Principalul constituent al gazului natural este metanul.
2. Pe lângă metan, gazul natural conține etan, propan, butan.
3. În general, cu cât este mai mare greutatea moleculară a hidrocarburii, cu atât este mai mică în gazele naturale.
4. Compoziția gazelor naturale din diferite domenii nu este aceeași. Compoziția sa medie (în procente în volum) este următoarea: a) CH4 - 80-97; b) C2H6 - 0,5-4,0; c) C3H8 - 0,2-1,5.
5. Ca combustibil, gazul natural are avantaje mari față de combustibilii solizi și lichizi.
6. Căldura de ardere este mult mai mare, la ardere nu lasă cenuşă.
7. Produsele de ardere sunt mult mai ecologice.
8. Gazul natural este utilizat pe scară largă în centralele termice, centralele termice din fabrică și în diferite cuptoare industriale.
Aplicații de gaze naturale
1. Arderea gazelor naturale în furnalele înalte poate reduce consumul de cocs, poate reduce conținutul de sulf din fontă și poate crește semnificativ productivitatea cuptorului.
2. Utilizarea gazelor naturale în gospodărie.
3. În prezent, începe să fie folosit în vehicule (în cilindri de înaltă presiune), ceea ce face economie de benzină, reduce uzura motorului și, datorită arderii mai complete a combustibilului, menține un bazin de aer curat.
4. Gazul natural este o sursă importantă de materii prime pentru industria chimică, iar rolul său în acest sens va crește.
5. Hidrogenul, acetilena și funinginea se obțin din metan.
Caracteristicile gazului petrolier asociat:
1. Gazul petrolier asociat prin origine este și gazul natural;
2. A primit o denumire specială deoarece se află în zăcăminte împreună cu petrolul - se dizolvă în acesta și se află deasupra uleiului, formând un „capac” de gaz; 3) când uleiul este extras la suprafață, se separă de acesta din cauza unei scăderi puternice a presiunii.
Modalități de utilizare a gazelor petroliere asociate.
1. Anterior, gazul asociat nu era folosit și era imediat ars în câmp.
2. În zilele noastre, este captat din ce în ce mai mult, deoarece, la fel ca gazul natural, este un combustibil bun și o materie primă chimică valoroasă.
3. Posibilitățile de utilizare a gazului asociat sunt chiar mult mai largi decât cele ale gazului natural; alaturi de metan, contine cantitati semnificative de alte hidrocarburi: etan, propan, butan, pentan.
Cărbune:
Cărbunele este una dintre cele mai valoroase resurse de combustibil și energie ale omenirii. Uneori se numește lumina soarelui pietrificată. Ca urmare a descompunerii prelungite și a transformării chimice a maselor gigantice de copaci și ierburi moarte, care au avut loc în așa-numita perioadă Carbonifer - acum 210-280 milioane de ani, marea majoritate a rezervelor actuale ale acestei materii prime s-au acumulat în intestinelor. Rezervele sale mondiale depășesc 15 trilioane de tone. Pe planeta noastră se extrage mult mai mult cărbune decât orice alt mineral: aproximativ 2,5 miliarde de tone pe an, sau aproximativ 700 kg pentru fiecare locuitor al Pământului.
Utilizarea cărbunelui este foarte diversă și largă. Este folosit pentru generarea de energie electrică în termocentrale și este ars și în alte scopuri energetice; cocsul este obținut din acesta pentru producția metalurgică, iar alte 300 de produse industriale sunt fabricate în timpul prelucrării chimice. Recent, s-a înregistrat o creștere a consumului de cărbune pentru noi scopuri - producția de ceară de rocă, materiale plastice, combustibil gazos cu conținut ridicat de calorii, materiale compozite carbon-grafit cu conținut ridicat de carbon, elemente rare - germaniu și galiu.
De mai multe secole, cărbunele a fost și rămâne unul dintre principalele tipuri de combustibil tehnologic și energetic, iar importanța sa ca materie primă pentru industria chimică este în creștere. Prin urmare, din ce în ce mai multe zăcăminte noi de cărbune sunt explorate, se construiesc cariere și mine pentru producerea acestuia.
Bibliografie
1. Alena Igorevna Titarenko. Cheat Sheet organic
Postat pe Allbest.ur
Documente similare
Principalele stări ale gazelor naturale care apar în interiorul pământului și sub formă de hidrați de gaz în oceanele și zonele de permafrost ale continentelor. Compoziția chimică și proprietățile fizice ale gazului natural, câmpurile și producția acestuia. Utilizarea gazelor petroliere asociate.
prezentare adaugata 03/08/2011
Scopuri și obiective, procese principale și scheme tehnologice ale unităților de tratare a gazelor petroliere asociate. Metode de purificare a gazelor din condensat de gaz, ulei, picături, fin dispersate, umiditate aerosol și impurități mecanice de nămol. Curățarea absorbției gazelor.
rezumat, adăugat 01/11/2013
Metode de producere a gazului de sinteză, gazeificare a cărbunelui. Noi soluții inginerești în gazificarea cărbunelui. Conversia metanului în gaz de sinteză. Sinteza Fischer-Tropsch. Proiectarea hardware și tehnică a procesului. Produse derivate din gaz de sinteză.
teză, adăugată la 01/04/2009
Caracterizarea proprietăților fizice și chimice ale uleiului, producția acestuia, compoziția și tipurile de fracțiuni în timpul distilării. Caracteristici ale rafinării petrolului, esența cracarei catalitice și a cocsării. Aplicarea petrolului și problemele de mediu ale rafinăriilor de petrol.
prezentare adaugata la 16.05.2013
Gazul natural este unul dintre cei mai importanți combustibili fosili, ocupând poziții cheie în bilanțul de combustibil și energie al multor țări. Gazele petroliere asociate ca subproduse ale producției de petrol. Extracția, prelucrarea, transportul și utilizarea gazelor.
prezentare adaugata la 01/08/2012
Studiul principalelor funcții, proprietăți și principii ale catalizatorilor. Importanța catalizatorilor în prelucrarea petrolului și gazelor. Principalele etape ale rafinării petrolului, în special utilizarea catalizatorilor. Bazele pregătirii catalizatorilor solizi pentru rafinarea petrolului.
rezumat, adăugat la 05.10.2010
Metode primare și de bază de rafinare a petrolului. Creșterea randamentului benzinei și a altor produse ușoare. Procesele de prelucrare distructivă a materiilor prime petroliere. Compoziția produselor de rasă directă. Tipuri de procese de cracare. Schema tehnologică a unității de fisurare.
termen de hârtie, adăugat 29.03.2009
Esența conceptului de „gaze petroliere”. O trăsătură caracteristică a compoziției gazelor petroliere asociate. Găsirea petrolului și a gazelor. Caracteristicile obținerii gazului. Benzină, fracțiune propan-moloz, gaz uscat. Aplicarea gazelor petroliere asociate. Rute de utilizare APG.
prezentare adăugată la 18.05.2011
Proprietățile fizice și chimice ale petrolului. Metode de distilare, avantajele și dezavantajele acestora. Influența parametrilor tehnologici asupra acestui proces. Caracterizarea și aplicarea produselor petroliere obținute la unitatea de distilare în vid atmosferic.
hârtie de termen, adăugată 03/05/2015
Istoria utilizării uleiului ca materie primă pentru producerea de compuși organici. Principalele regiuni și câmpuri petroliere. Fracțiuni de ulei, în special prepararea acestuia pentru prelucrare. Esența crăparii, tipurile de produse petroliere și soiurile de benzină.
Rafinarea petrolului
Uleiul este un amestec multicomponent de diferite substanțe, în principal hidrocarburi. Aceste componente diferă unele de altele în ceea ce privește punctele de fierbere. În acest sens, dacă uleiul este încălzit, atunci mai întâi se vor evapora din acesta cele mai ușoare componente de fierbere, apoi compușii cu un punct de fierbere mai mare etc. Acest fenomen se bazează rafinare primară a petrolului constând în distilare (rectificare) ulei. Acest proces se numește primar, deoarece se presupune că în cursul său nu au loc transformări chimice ale substanțelor, iar uleiul este separat doar în fracții cu puncte de fierbere diferite. Mai jos este o diagramă schematică a coloanei de distilare cu o scurtă descriere a procesului de distilare în sine:
Înainte de procesul de rectificare, uleiul este preparat într-un mod special, și anume, ele scapă de apă impură cu săruri dizolvate și impurități mecanice solide. Uleiul astfel preparat intră în cuptorul tubular, unde este încălzit la o temperatură ridicată (320-350 o C). După încălzirea într-un cuptor tubular, uleiul cu o temperatură ridicată intră în partea inferioară a coloanei de distilare, unde fracțiile individuale sunt evaporate și vaporii lor cresc în coloana de distilare. Cu cât este mai mare secțiunea coloanei de rectificare, cu atât temperatura este mai scăzută. Astfel, următoarele fracții sunt selectate la diferite înălțimi:
1) gaze de distilare (luate chiar în partea de sus a coloanei și, prin urmare, punctul lor de fierbere nu depășește 40 ° C);
2) fracția de benzină (punctul de fierbere de la 35 la 200 о С);
3) fracțiunea de nafta (punctul de fierbere de la 150 la 250 aproximativ C);
4) fracția de kerosen (punct de fierbere de la 190 la 300 aproximativ C);
5) fracția de motorină (punct de fierbere de la 200 la 300 o C);
6) păcură (punct de fierbere peste 350 o C).
Trebuie remarcat faptul că fracțiunile medii eliberate în timpul distilării petrolului nu îndeplinesc standardele privind calitatea combustibililor. În plus, în urma distilării uleiului, se formează o cantitate considerabilă de păcură, care este departe de cel mai solicitat produs. În acest sens, după rafinarea primară a petrolului, sarcina este de a crește randamentul fracțiilor mai scumpe, în special, benzină, precum și de a îmbunătăți calitatea acestor fracțiuni. Aceste sarcini sunt rezolvate folosind diferite procese. rafinare secundară a petrolului , de exemplu, cum ar fi cracareșireformarea .
Trebuie remarcat faptul că numărul proceselor utilizate în rafinarea secundară a petrolului este mult mai mare și că atingem doar unele dintre cele principale. Să ne dăm seama acum care este semnificația acestor procese.
Cracare (termică sau catalitică)
Acest proces este conceput pentru a crește randamentul fracției de benzină. În acest scop, fracțiunile grele, de exemplu păcura, sunt supuse unei încălziri puternice, cel mai adesea în prezența unui catalizator. Ca urmare a acestui efect, moleculele cu lanț lung care alcătuiesc fracțiunile grele sunt rupte și se formează hidrocarburi cu o greutate moleculară mai mică. De fapt, acest lucru duce la un randament suplimentar de fracție de benzină, care este mai valoros decât păcura originală. Esența chimică a acestui proces este reflectată de ecuația:
Reformarea
Acest proces îndeplinește sarcina de a îmbunătăți calitatea fracției de benzină, în special creșterea stabilității detonației sale (numărul octanic). Această caracteristică a benzinei este indicată la benzinării (benzină 92, 95, 98 etc.).
Ca urmare a procesului de reformare, crește proporția de hidrocarburi aromatice în fracția de benzină, care, printre alte hidrocarburi, are unul dintre cele mai mari cifre octanice. O astfel de creștere a proporției de hidrocarburi aromatice se realizează în principal ca urmare a reacțiilor de dehidrociclizare care au loc în timpul procesului de reformare. De exemplu, cu încălzire suficient de puternică n-hexanul în prezența unui catalizator de platină, se transformă în benzen, iar n-heptanul, în mod similar, în toluen:
Prelucrarea cărbunelui
Principala metodă de prelucrare a cărbunelui bituminos este cocsificabil . Cocsificarea cărbunelui se numește proces în care cărbunele este încălzit fără acces la aer. În același timp, ca urmare a unei astfel de încălziri, patru produse principale sunt izolate de cărbune:
1) Cola
Un solid care este aproape pur carbon.
2) Gudron de cărbune
Conține un număr mare de compuși predominanți aromatici, cum ar fi omologi de benzen, fenoli, alcooli aromatici, naftalină, omologi de naftalină, etc;
3) Apă de amoniac
În ciuda numelui său, această fracție, pe lângă amoniac și apă, conține și fenol, hidrogen sulfurat și alți compuși.
4) Gaz de cocserie
Principalele componente ale gazului de cocserie sunt hidrogen, metan, dioxid de carbon, azot, etilenă etc.
Japonezii se confruntă cu combustibilul gazului viitorului? 13 ianuarie 2013
Japonia a început astăzi producția experimentală de hidrat de metan, un tip de gaz natural, ale cărui rezerve, potrivit unui număr de experți, pot rezolva în mare măsură problemele energetice ale țării. Nava specială de cercetare „Chikyu” / „Pământ” / a început să foreze în Oceanul Pacific la 70 km sud de Peninsula Atsumi lângă orașul Nagoya de pe coasta de est a insulei japoneze principale Honshu.
În ultimul an, specialiștii japonezi au efectuat o serie de experimente privind forarea fundului mării Pacificului în căutarea hidraților de metan. De această dată, intenționează să testeze producția pe scară largă a resurselor energetice și extragerea gazului metan din acesta. Dacă va avea succes, dezvoltarea comercială a câmpului din apropierea orașului Nagoya va începe în 2018.
Hidratul de metan sau hidratul de metan este o combinație de gaz metan cu apă, care seamănă în aparență cu zăpada sau gheața topită. Această resursă este răspândită în natură - de exemplu, în zona permafrost. Există rezerve mari de hidrați de metan sub fundul oceanului, care până acum era considerat neprofitabil de dezvoltat. Cu toate acestea, experții japonezi susțin că au găsit tehnologii relativ rentabile.
Rezervele de hidrați de metan doar în zona de sud a orașului Nagoya sunt estimate la 1 trilion de metri cubi. În teorie, pot satisface pe deplin nevoile Japoniei de gaze naturale timp de 10 ani. Una peste alta, conform previziunilor experților, depozitele de hidrați de metan sub fundul oceanului în regiunile adiacente ale țării vor fi suficiente timp de aproximativ 100 de ani. Cu toate acestea, costul acestui combustibil, ținând cont de costurile de procesare, transport și alte costuri, este încă mai mare decât prețul pieței pentru gazul natural convențional.
În prezent, Japonia este lipsită de resurse energetice și le importă complet. Tokyo, în special, este cel mai mare cumpărător de gaz natural lichefiat din lume. Recent, după accidentul de la centrala nucleară Fukushima-1 și oprirea treptată a tuturor centralelor nucleare, nevoile de energie ale Japoniei au crescut.
În ciuda dezvoltării surselor alternative de energie, combustibilii fosili încă păstrează și, pentru viitorul previzibil, vor păstra un rol major în bilanțul combustibililor planetei. Conform previziunilor experților ExxonMobil, consumul de resurse energetice în următorii 30 de ani pe planetă va crește la jumătate. Pe măsură ce productivitatea depozitelor cunoscute de hidrocarburi scade, noi depozite mari sunt descoperite din ce în ce mai puțin, iar utilizarea cărbunelui dăunează mediului. Cu toate acestea, rezervele în scădere ale hidrocarburilor convenționale pot fi compensate.
Aceiași experți ExxonMobil nu sunt înclinați să dramatizeze situația. În primul rând, tehnologiile de producție a petrolului și gazului evoluează. Astăzi, în Golful Mexic, de exemplu, petrolul este extras dintr-o adâncime de 2,5-3 km sub suprafața apei, astfel de adâncimi erau de neconceput acum 15 ani. În al doilea rând, sunt dezvoltate tehnologii pentru prelucrarea tipurilor complexe de hidrocarburi (uleiuri grele și cu conținut ridicat de sulf) și surogate de petrol (bitum, nisipuri petroliere). Acest lucru vă permite să reveniți și să reluați zonele miniere tradiționale, precum și să începeți exploatarea în zone noi. De exemplu, în Tatarstan, cu sprijinul Shell, începe producția așa-numitului „petrol greu”. În Kuzbass sunt în curs de dezvoltare proiecte pentru extracția metanului din straturile de cărbune.
A treia direcție de menținere a nivelului producției de hidrocarburi este asociată cu căutarea modalităților de utilizare a tipurilor lor neconvenționale. Printre noile tipuri promițătoare de materii prime cu hidrocarburi, oamenii de știință disting hidratul de metan, ale cărui rezerve de pe planetă, conform estimărilor aproximative, sunt de cel puțin 250 trilioane de metri cubi (în ceea ce privește valoarea energetică, aceasta este de 2 ori valoarea tuturor rezervele de petrol, cărbune și gaz de pe planetă combinate)...
Hidratul de metan este un compus supramolecular de metan cu apă. Mai jos este un model molecular al hidratului de metan. În jurul moleculei de metan se formează o rețea de molecule de apă (gheață). Conexiunea este stabilă la temperaturi scăzute și presiuni ridicate. De exemplu, hidratul de metan este stabil la temperaturi de 0 ° C și presiuni de 25 bar sau mai mult. Această presiune are loc la o adâncime a oceanului de aproximativ 250 m. La presiunea atmosferică, hidratul de metan rămâne stabil la o temperatură de -80 ° C.
Model cu hidrat de metan
Dacă hidratul de metan este încălzit sau presiunea scade, compusul se descompune în apă și gaz natural (metan). Dintr-un metru cub de hidrat de metan la presiune atmosferică normală, se pot obține 164 metri cubi de gaz natural.
Departamentul de Energie al SUA estimează că rezervele planetei de hidrat de metan sunt enorme. Cu toate acestea, până acum acest compus nu este practic folosit ca resursă energetică. Departamentul a dezvoltat și implementează un întreg program (program R&D) pentru căutarea, evaluarea și comercializarea producției de hidrat de metan.
O movilă de hidrat de metan pe fundul mării
Nu este o coincidență faptul că Statele Unite sunt gata să aloce fonduri semnificative pentru dezvoltarea tehnologiilor de extracție a hidratului de metan. Gazul natural reprezintă aproape 23% din soldul combustibilului din țară. Cea mai mare parte a gazelor naturale din SUA este obținută prin conducte din Canada. În 2007, consumul de gaze naturale în țară se ridica la 623 miliarde de metri cubi. m. Până în 2030, poate crește cu 18-20%. Utilizarea zăcămintelor convenționale de gaze naturale în SUA, Canada și offshore nu este posibilă pentru a asigura acest nivel de producție.
Dar aici, după cum se spune, există o altă problemă: împreună cu gazul se va ridica o masă uriașă de apă, din care gazul va trebui purificat cu toată diligența posibilă. Nu există astfel de motoare, pe scurt ar fi indiferent chiar și 1% din masa combustibilului sub formă de cloruri și alte săruri ale oceanului. Motorele vor muri primele, turbinele vor dura puțin mai mult. Este un motor Stirling EXTERNAL cu ardere?
Așadar, furnizarea de gaz direct din stratul inferior către conductă nu va funcționa în niciun fel. Golovnikov, la curățare, japonezii mușcă deasupra acoperișului. Și apoi cei verzi vor aborda poluarea din grosimea oceanului prin straturile sale de fund. Cel mai probabil, un flux de nisip și alte impurități vor fi trase de-a lungul fluxului și vor fi vizibile din spațiu. Ca un jet din Bosfor în Marea Marmara.
Pentru mine, acest proiect și perspectivele sale îmi amintesc de controversatul și în mare măsură controversat proiectul de gaze de șist.
surse
1. Surse naturale de hidrocarburi: gaz, petrol, cărbune. Prelucrarea și aplicarea lor practică.
Principalele surse naturale de hidrocarburi sunt petrolul, gazele naturale și cărbunele asociate și cărbunele.
Gazele naturale și asociate petrolului.
Gazul natural este un amestec de gaze, a cărui componentă principală este metanul, restul fiind etanul, propanul, butanul și o cantitate mică de impurități - azot, monoxid de carbon (IV), hidrogen sulfurat și vapori de apă. 90% din acesta este consumat ca combustibil, restul de 10% este folosit ca materie prima pentru industria chimica: obtinerea de hidrogen, etilena, acetilena, funingine, diverse materiale plastice, medicamente etc.
Gazul petrolier asociat este și gaz natural, dar apare împreună cu petrolul - este deasupra petrolului sau dizolvat în acesta sub presiune. Gazul asociat conține 30-50% metan, restul este reprezentat de omologii săi: etan, propan, butan și alte hidrocarburi. În plus, conține aceleași impurități ca în gazele naturale.
Trei fracții de gaz asociat:
1. Benzină pe benzină; se adaugă la benzină pentru a îmbunătăți pornirea motorului;
2. Amestecul propan-butan; folosit ca combustibil de uz casnic;
3. Gaz uscat; sunt utilizate pentru a obține acitelenă, hidrogen, etilenă și alte substanțe, din care sunt produse cauciucuri, materiale plastice, alcooli, acizi organici etc.
Ulei.
Uleiul este un lichid uleios galben sau maro deschis până la negru cu miros caracteristic. Este mai ușor decât apa și practic insolubil în ea. Uleiul este un amestec de aproximativ 150 de hidrocarburi amestecat cu alte substanțe, deci nu are un punct de fierbere specific.
90% din uleiul produs este utilizat ca materie primă pentru producerea diferitelor tipuri de combustibili și lubrifianți. În același timp, petrolul este o materie primă valoroasă pentru industria chimică.
Eu numesc țiței extras din măruntaiele pământului. Țițeiul nu este folosit, este prelucrat. Petrolul brut este purificat din gaze, apă și impurități mecanice și apoi supus distilării fracționate.
Distilarea este procesul de separare a amestecurilor în componente individuale sau fracții, pe baza diferenței dintre punctele lor de fierbere.
La distilarea uleiului, mai multe fracții de produse petroliere sunt izolate:
1. Fracția gazoasă (tboil = 40 ° С) conține alcani normali și ramificati СН4 - С4Н10;
2. Fracția de benzină (bp = 40 - 200 ° С) conține hidrocarburi С 5 Н 12 - С 11 Н 24; în timpul distilării repetate, produse din ulei ușor sunt eliberate din amestec, fierbând în temperaturi mai scăzute: eter de petrol, aviație și benzină pentru motor;
3. Fracțiunea nafta (benzină grea, bp = 150 - 250 ° C), conține hidrocarburi din compoziția C 8 H 18 - C 14 H 30, este utilizată ca combustibil pentru tractoare, locomotive diesel, camioane;
4. Fracția de kerosen (tfierbere = 180 - 300 ° C) include hidrocarburi din compoziția C 12 H 26 - C 18 H 38; este folosit ca combustibil pentru avioane cu reacție, rachete;
5. Pacura (bp = 270 - 350 ° C) este folosită ca motorină și este crăpată pe scară largă.
După distilarea fracțiunilor, rămâne un lichid vâscos întunecat - păcură. Motorina, vaselina, parafina sunt izolate din păcură. Reziduul din distilarea păcurii este gudronul, este utilizat în producția de materiale pentru construcția drumurilor.
Reciclarea uleiului se bazează pe procese chimice:
1. Cracare - divizarea moleculelor mari de hidrocarburi în altele mai mici. Faceți distincție între fisurarea termică și cea catalitică, care este mai frecventă în prezent.
2. Reformarea (aromatizarea) este transformarea alcanilor și cicloalcanilor în compuși aromatici. Acest proces se realizează prin încălzirea benzinei la presiune ridicată în prezența unui catalizator. Reformarea este utilizată pentru a obține hidrocarburi aromatice din fracțiunile de benzină.
3. Piroliza produselor petroliere se realizează prin încălzirea produselor petroliere la o temperatură de 650 - 800 ° C, principalele produse de reacție sunt hidrocarburi gazoase și aromatice nesaturate.
Uleiul este o materie primă pentru producerea nu numai a combustibilului, ci și a multor substanțe organice.
Cărbune.
Cărbunele bituminos este, de asemenea, o sursă de energie și o materie primă chimică valoroasă. Compoziția cărbunelui conține în principal substanțe organice, precum și apă, minerale care formează cenușă la ardere.
Unul dintre tipurile de procesare a cărbunelui este cocsificarea - acesta este procesul de încălzire a cărbunelui la o temperatură de 1000 ° C fără acces la aer. Cocsificarea cu cărbune se efectuează în cuptoarele de cocs. Coca-Cola este formată din carbon aproape pur. Este utilizat ca agent de reducere în producția de furnal de fontă brută în instalațiile metalurgice.
Volatile în timpul condensării gudron de cărbune (conține multe substanțe organice diferite, dintre care majoritatea sunt aromate), apă cu amoniac (conține amoniac, săruri de amoniu) și gaz de cocs (conține amoniac, benzen, hidrogen, metan, monoxid de carbon (II), etilenă , azot și alte substanțe).
Se încarcă ...