Spojevi koji sadrže samo atome ugljika i vodika.

Ugljovodonici se dijele na ciklične (karbociklična jedinjenja) i aciklične.

Ciklična (karbociklička) jedinjenja nazivaju se spojevi koji uključuju jedan ili više ciklusa koji se sastoje samo od atoma ugljika (za razliku od heterocikličkih spojeva koji sadrže heteroatome - dušik, sumpor, kisik, itd.). Karbociklična jedinjenja se, pak, dijele na aromatična i nearomatska (aliciklična) jedinjenja.

Aciklični ugljovodonici uključuju organska jedinjenja čiji su ugljenični skelet molekula otvoreni lanci.

Ovi lanci mogu biti formirani jednostrukim vezama (al-kani), sadrže jednu dvostruku vezu (alkeni), dvije ili više dvostrukih veza (dieni ili polieni), jednu trostruku vezu (alkini).

Kao što znate, ugljični lanci su dio većine organskih tvari. Stoga je proučavanje ugljovodonika od posebne važnosti, jer su ova jedinjenja strukturna osnova drugih klasa organskih jedinjenja.

Osim toga, ugljikovodici, posebno alkani, glavni su prirodni izvori organskih spojeva i osnova najvažnijih industrijskih i laboratorijskih sinteza (Shema 1).

Već znate da su ugljovodonici najvažnija sirovina za hemijsku industriju. Zauzvrat, ugljovodonici su prilično rasprostranjeni u prirodi i mogu se izolovati iz različitih prirodnih izvora: nafte, prateće nafte i prirodnog gasa, uglja. Razmotrimo ih detaljnije.

Ulje- prirodna kompleksna mješavina ugljovodonika, uglavnom linearnih i razgranatih alkana, koja sadrži od 5 do 50 atoma ugljika u molekulima, sa drugim organskim supstancama. Njegov sastav značajno zavisi od mesta proizvodnje (ležišta), može, pored alkana, sadržati cikloalkane i aromatične ugljovodonike.

Gasovite i čvrste komponente ulja su otopljene u njegovim tekućim komponentama, što određuje njegovo agregatno stanje. Ulje je uljasta tečnost tamne (od smeđe do crne) boje karakterističnog mirisa, nerastvorljiva u vodi. Gustoća mu je manja od gustoće vode, pa se ulje, ulazeći u njega, širi po površini, sprječavajući otapanje kisika i drugih zračnih plinova u vodi. Očigledno, ulaskom u prirodna vodna tijela, ulje uzrokuje smrt mikroorganizama i životinja, što dovodi do ekoloških katastrofa, pa čak i katastrofa. Postoje bakterije koje mogu koristiti komponente ulja kao hranu, pretvarajući ih u bezopasne proizvode svoje vitalne aktivnosti. Jasno je da je korištenje kultura ovih bakterija ekološki najsigurniji i najperspektivniji način suzbijanja zagađenja nafte u procesu njene proizvodnje, transporta i prerade.

U prirodi, nafta i pridruženi naftni gas, o čemu će biti reči u nastavku, ispunjavaju šupljine u unutrašnjosti Zemlje. Budući da je mješavina različitih tvari, ulje nema konstantnu tačku ključanja. Jasno je da svaka njegova komponenta zadržava svoja pojedinačna fizička svojstva u smjesi, što omogućava razdvajanje ulja na njegove komponente. Da bi se to postiglo, pročišćava se od mehaničkih nečistoća, spojeva koji sadrže sumpor i podvrgava se takozvanoj frakcijskoj destilaciji ili rektificiranju.

Frakcijska destilacija je fizička metoda za odvajanje mješavine komponenti s različitim tačkama ključanja.

Destilacija se vrši u posebnim instalacijama - destilacionim kolonama, u kojima se ponavljaju ciklusi kondenzacije i isparavanja tečnih materija sadržanih u ulju (slika 9).

Pare nastale tokom ključanja mješavine supstanci obogaćene su komponentom koja je lakše ključala (tj. koja ima nižu temperaturu). Ove pare se sakupljaju, kondenzuju (ohlade na ispod tačke ključanja) i vraćaju do ključanja. U tom slučaju nastaju pare koje su još više obogaćene tvari niskog ključanja. Ponovljenim ponavljanjem ovih ciklusa moguće je postići skoro potpuno odvajanje supstanci sadržanih u smeši.

Destilacioni stup prima ulje zagrijano u cevastoj peći na temperaturu od 320-350 °C. Destilacijski stup ima horizontalne pregrade s rupama - takozvane ploče, na kojima se kondenziraju frakcije nafte. Lagane frakcije se akumuliraju na višim, a frakcije visokog ključanja na nižim.

U procesu rektifikacije ulje se dijeli na sljedeće frakcije:

Rektifikacijski plinovi - mješavina ugljovodonika male molekularne težine, uglavnom propana i butana, s tačkom ključanja do 40 ° C;

Benzinska frakcija (benzin) - ugljovodonici sastava od C 5 H 12 do C 11 H 24 (tačka ključanja 40-200 ° C); finijim odvajanjem ove frakcije dobijaju se benzin (petroleter, 40-70°C) i benzin (70-120°C);

Nafta frakcija - ugljovodonici sastava od C8H18 do C14H30 (tačka ključanja 150-250°C);

Frakcija kerozina - ugljovodonici sastava od C12H26 do C18H38 (tačka ključanja 180-300 °C);

Dizel gorivo - ugljovodonici sastava od C13H28 do C19H36 (tačka ključanja 200-350°C).

Ostatak destilacije ulja - lož ulje- sadrži ugljovodonike sa brojem atoma ugljenika od 18 do 50. Destilacijom pod sniženim pritiskom iz loživog ulja nastaje solarno ulje (C18H28-C25H52), ulja za podmazivanje (C28H58-C38H78), vazelin i parafin - topljive mešavine čvrstih ugljovodonika. Čvrsti ostatak destilacije lož ulja - katran i proizvodi njegove prerade - bitumen i asfalt koriste se za izradu putnih površina.

Proizvodi dobiveni kao rezultat rektifikacije ulja podvrgavaju se kemijskoj preradi koja uključuje niz složenih procesa. Jedan od njih je krekiranje naftnih derivata. Već znate da se lož ulje razdvaja na komponente pod sniženim pritiskom. To je zbog činjenice da se pri atmosferskom tlaku njegove komponente počinju raspadati prije nego što dostignu tačku ključanja. To je ono što leži u osnovi pucanja.

Pucanje - termička razgradnja naftnih derivata, što dovodi do stvaranja ugljikovodika sa manjim brojem atoma ugljika u molekuli.

Postoji nekoliko vrsta pucanja: termičko krekiranje, katalitičko krekiranje, krekiranje pod visokim pritiskom, redukcijsko krekiranje.

Termičko krekiranje se sastoji u cijepanju molekula ugljikovodika s dugim ugljikovim lancem na kraće pod utjecajem visoke temperature (470-550°C). U procesu ovog cijepanja, zajedno sa alkanima, nastaju alkeni.

Općenito, ova reakcija se može napisati na sljedeći način:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alkan alkan alken
dugi lanac

Rezultirajući ugljikovodici mogu ponovo proći kroz krekiranje kako bi se formirali alkani i alkeni s još kraćim lancem atoma ugljika u molekuli:

Tokom konvencionalnog termičkog krekiranja nastaju mnogi gasoviti ugljovodonici male molekularne težine, koji se mogu koristiti kao sirovine za proizvodnju alkohola, karboksilnih kiselina i jedinjenja velike molekularne težine (na primjer, polietilena).

katalitičko pucanje javlja se u prisustvu katalizatora, koji se koriste kao prirodni aluminosilikati sastava

Implementacija krekinga pomoću katalizatora dovodi do stvaranja ugljikovodika koji imaju razgranati ili zatvoreni lanac atoma ugljika u molekuli. Sadržaj ugljovodonika takve strukture u motornom gorivu značajno poboljšava njegovu kvalitetu, prvenstveno otpornost na udarce - oktanski broj benzina.

Krekiranje naftnih derivata odvija se na visokim temperaturama, pa se često stvaraju naslage ugljika (čađa) koje zagađuju površinu katalizatora, što naglo smanjuje njegovu aktivnost.

Čišćenje površine katalizatora od naslaga ugljika - njegova regeneracija - glavni je uvjet za praktičnu implementaciju katalitičkog krekinga. Najjednostavniji i najjeftiniji način regeneracije katalizatora je njegovo prženje, tokom kojeg se naslage ugljika oksidiraju atmosferskim kisikom. Plinoviti oksidacijski proizvodi (uglavnom ugljični dioksid i sumpor dioksid) uklanjaju se s površine katalizatora.

Katalitičko krekiranje je heterogeni proces koji uključuje čvrste (katalizator) i plinovite (para ugljikovodika) tvari. Očigledno je da je regeneracija katalizatora - interakcija čvrstih naslaga sa atmosferskim kisikom - također heterogen proces.

heterogene reakcije(gas - čvrsta) teče brže kako se površina čvrste tvari povećava. Zbog toga se katalizator drobi, a njegova regeneracija i krekiranje ugljovodonika vrši se u "fluidiziranom sloju", poznatom iz proizvodnje sumporne kiseline.

Sirovina za krekiranje, kao što je plinsko ulje, ulazi u konusni reaktor. Donji dio reaktora ima manji prečnik, tako da je protok pare napojne vrlo visok. Gas koji se kreće velikom brzinom hvata čestice katalizatora i prenosi ih u gornji dio reaktora, gdje se zbog povećanja njegovog promjera brzina protoka smanjuje. Pod dejstvom gravitacije, čestice katalizatora padaju u donji, uži deo reaktora, odakle se ponovo prenose prema gore. Dakle, svako zrno katalizatora je u stalnom kretanju i isprano je sa svih strana gasovitim reagensom.

Neka zrna katalizatora ulaze u vanjski, širi dio reaktora i, ne nailazeći na otpor strujanja plina, tonu u donji dio, gdje ih pokupi struja plina i odnese u regenerator. I tamo, u režimu "fluidiziranog sloja", katalizator se spaljuje i vraća u reaktor.

Tako katalizator cirkuliše između reaktora i regeneratora, a iz njih se uklanjaju plinoviti produkti krekiranja i prženja.

Korištenje katalizatora krekiranja omogućuje lagano povećanje brzine reakcije, smanjenje njene temperature i poboljšanje kvalitete proizvoda krekiranja.

Dobijeni ugljovodonici benzinske frakcije uglavnom imaju linearnu strukturu, što dovodi do niske otpornosti na udarce dobijenog benzina.

Kasnije ćemo razmotriti koncept „otpornosti na udarce“, za sada samo napominjemo da ugljikovodici s razgranatim molekulima imaju mnogo veću otpornost na detonaciju. Moguće je povećati udio izomernih razgranatih ugljovodonika u smjesi koja nastaje tokom krekinga dodavanjem katalizatora izomerizacije u sistem.

Naftna polja sadrže, po pravilu, velike akumulacije takozvanog povezanog naftnog gasa, koji se skuplja iznad nafte u zemljinoj kori i delimično se rastvara u njoj pod pritiskom gornjih stena. Kao i nafta, prateći naftni plin je vrijedan prirodni izvor ugljikovodika. Sadrži uglavnom alkane, koji u svojim molekulima imaju od 1 do 6 atoma ugljika. Očigledno je da je sastav pratećeg naftnog gasa mnogo lošiji od nafte. Međutim, uprkos tome, široko se koristi i kao gorivo i kao sirovina za hemijsku industriju. Do prije nekoliko decenija na većini naftnih polja sagorijevao se prateći naftni plin kao beskorisni dodatak nafti. Trenutno, na primjer, u Surgutu, najbogatijoj ruskoj ostavi za naftu, najjeftinija električna energija na svijetu se proizvodi korištenjem povezanog naftnog plina kao goriva.

Kao što je već napomenuto, prateći naftni gas je bogatiji sastavom raznim ugljovodonicima od prirodnog gasa. Podijeleći ih na razlomke, dobiju:

Prirodni benzin - vrlo isparljiva mješavina koja se sastoji uglavnom od lentana i heksana;

Propan-butan mješavina, koja se sastoji, kao što naziv govori, od propana i butana i lako prelazi u tečno stanje kada se pritisak poveća;

Suhi plin - mješavina koja uglavnom sadrži metan i etan.

Prirodni benzin, kao mješavina isparljivih komponenti male molekularne težine, dobro isparava čak i na niskim temperaturama. Ovo omogućava upotrebu benzina kao goriva za motore sa unutrašnjim sagorevanjem na krajnjem severu i kao dodatak motornom gorivu, što olakšava paljenje motora u zimskim uslovima.

Smjesa propan-butana u obliku ukapljenog plina koristi se kao gorivo za domaćinstvo (boce plina koje su vam poznate u zemlji) i za punjenje upaljača. Postepeni prelazak drumskog transporta na tečni gas jedan je od glavnih načina za prevazilaženje globalne krize goriva i rešavanje ekoloških problema.

Suvi gas, po sastavu blizak prirodnom gasu, takođe se široko koristi kao gorivo.

Međutim, korištenje pratećeg naftnog plina i njegovih komponenti kao goriva daleko je od najperspektivnijeg načina njegovog korištenja.

Mnogo je efikasnije koristiti povezane komponente naftnog gasa kao sirovine za hemijsku proizvodnju. Vodik, acetilen, nezasićeni i aromatični ugljovodonici i njihovi derivati ​​se dobijaju iz alkana, koji su deo pratećeg naftnog gasa.

Plinoviti ugljovodonici ne samo da mogu pratiti naftu u zemljinoj kori, već i formirati nezavisne akumulacije - ležišta prirodnog gasa.

Prirodni gas - mješavina plinovitih zasićenih ugljovodonika male molekulske težine. Glavna komponenta prirodnog gasa je metan, čiji se udio, ovisno o nalazištu, kreće od 75 do 99% zapremine. Osim metana, prirodni plin sadrži etan, propan, butan i izobutan, kao i dušik i ugljični dioksid.

Kao i prateći naftni plin, prirodni plin se koristi i kao gorivo i kao sirovina za proizvodnju raznih organskih i neorganskih tvari. Već znate da se iz metana, glavne komponente prirodnog gasa, dobijaju vodonik, acetilen i metil alkohol, formaldehid i mravlja kiselina, i mnoge druge organske supstance. Kao gorivo, prirodni gas se koristi u elektranama, u kotlovskim sistemima za zagrevanje vode stambenih i industrijskih objekata, u visokoj peći i ložištu. Paljenjem šibice i paljenjem plina u kuhinjskom plinskom štednjaku gradske kuće "pokrećete" lančanu reakciju oksidacije alkana koji su dio prirodnog plina. Pored nafte, prirodnih i pratećih naftnih gasova, ugalj je prirodni izvor ugljovodonika. 0n formira moćne slojeve u utrobi zemlje, njegove istražene rezerve znatno premašuju rezerve nafte. Kao i nafta, ugalj sadrži veliku količinu raznih organskih materija. Osim organskih, uključuje i neorganske tvari, kao što su voda, amonijak, sumporovodik i, naravno, sam ugljik - ugalj. Jedan od glavnih načina prerade uglja je koksovanje - kalcinacija bez pristupa zraka. Kao rezultat koksovanja, koje se provodi na temperaturi od oko 1000 ° C, nastaju:

Koksni plin, koji uključuje vodonik, metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid, nečistoće amonijaka, dušika i drugih plinova;
katran ugljena koji sadrži nekoliko stotina različitih organskih supstanci, uključujući benzen i njegove homologe, fenol i aromatične alkohole, naftalen i razna heterociklička jedinjenja;
suprakatran ili amonijačna voda, koja sadrži, kako naziv govori, otopljeni amonijak, kao i fenol, sumporovodik i druge tvari;
koks - čvrsti ostatak koksovanja, gotovo čisti ugljenik.

korišćena koksa u proizvodnji gvožđa i čelika, amonijaka - u proizvodnji azotnih i kombinovanih đubriva, a značaj proizvoda organskog koksanja teško se može precijeniti.

Dakle, prateća nafta i prirodni gasovi, ugalj nisu samo najvredniji izvori ugljovodonika, već i deo jedinstvene ostave nezamenljivih prirodnih resursa, čije je pažljivo i razumno korišćenje neophodan uslov za progresivni razvoj ljudskog društva.

1. Navedite glavne prirodne izvore ugljovodonika. Koje su organske tvari uključene u svaki od njih? Šta im je zajedničko?

2. Opišite fizička svojstva ulja. Zašto nema konstantnu tačku ključanja?

3. Nakon sumiranja medijskih izvještaja, opisati ekološke katastrofe uzrokovane izlivanjem nafte i način prevladavanja njihovih posljedica.

4. Šta je ispravljanje? Na čemu se zasniva ovaj proces? Navedite frakcije dobivene kao rezultat rektifikacije ulja. Po čemu se razlikuju jedni od drugih?

5. Šta je cracking? Dajte jednadžbe tri reakcije koje odgovaraju pucanju naftnih derivata.

6. Koje vrste pucanja poznajete? Šta je zajedničko ovim procesima? Po čemu se razlikuju jedni od drugih? Koja je suštinska razlika između različitih vrsta napuknutih proizvoda?

7. Zašto je prateći naftni gas tako nazvan? Koje su njegove glavne komponente i njihova upotreba?

8. Po čemu se prirodni gas razlikuje od pratećeg naftnog gasa? Šta im je zajedničko? Navedite jednadžbe reakcija sagorijevanja svih vama poznatih komponenti povezanog naftnog plina.

9. Navedite jednadžbe reakcije koje se mogu koristiti za dobivanje benzena iz prirodnog plina. Navedite uslove za ove reakcije.

10. Šta je koksanje? Koji su njeni proizvodi i njihov sastav? Navedite jednadžbe reakcija tipičnih za vama poznate produkte koksovanja uglja.

11. Objasnite zašto je spaljivanje nafte, uglja i pratećeg naftnog plina daleko od najracionalnijeg načina njihovog korištenja.

Suva destilacija uglja.

Aromatični ugljovodonici se uglavnom dobijaju suvom destilacijom uglja. Kada se ugalj zagreva u retortama ili pećima za koksanje bez vazduha na 1000–1300 °C, organska materija uglja se razlaže i formira čvrste, tečne i gasovite proizvode.

Čvrsti proizvod suhe destilacije - koks - je porozna masa koja se sastoji od ugljika s primjesom pepela. Koks se proizvodi u ogromnim količinama i troši ga uglavnom metalurška industrija kao redukciono sredstvo u proizvodnji metala (prvenstveno željeza) iz ruda.

Tečni proizvodi suhe destilacije su crni viskozni katran (katran uglja), a vodeni sloj koji sadrži amonijak je amonijačna voda. Ugljeni katran se dobija u prosjeku 3% mase originalnog uglja. Amonijačna voda je jedan od važnih izvora proizvodnje amonijaka. Gasoviti proizvodi suhe destilacije uglja nazivaju se koksnim plinom. Koksni gas ima različit sastav u zavisnosti od vrste uglja, načina koksovanja itd. Koksni gas koji nastaje u baterijama koksnih peći prolazi kroz niz apsorbera koji hvataju pare katrana, amonijaka i lakog ulja. Lako ulje dobiveno kondenzacijom iz koksnog plina sadrži 60% benzena, toluena i drugih ugljovodonika. Najveći dio benzena (do 90%) se dobija na ovaj način, a samo malo - frakcionisanjem katrana ugljena.

Prerada katrana ugljena. Katran ugljena ima izgled crne smolaste mase sa karakterističnim mirisom. Trenutno je više od 120 različitih proizvoda izolovano iz katrana ugljena. Među njima su aromatični ugljikovodici, kao i aromatične tvari kisele prirode koje sadrže kisik (fenoli), tvari bazične prirode koje sadrže dušik (piridin, kinolin), tvari koje sadrže sumpor (tiofen) itd.

Ugljeni katran se podvrgava frakcijskoj destilaciji, kao rezultat toga, dobiva se nekoliko frakcija.

Lako ulje sadrži benzen, toluen, ksilene i neke druge ugljovodonike. Srednje ili karbonsko ulje sadrži brojne fenole.

Teška, ili kreozot, nafta: Od ugljovodonika u teškoj nafti, sadržan je naftalen.

Dobivanje ugljovodonika iz nafte Nafta je jedan od glavnih izvora aromatičnih ugljovodonika. Većina vrsta

ulje sadrži samo vrlo malu količinu aromatičnih ugljikovodika. Od domaće nafte bogate aromatičnim ugljovodonicima je nafta Uralskog (Permskog) polja. Ulje "Drugog Bakua" sadrži do 60% aromatičnih ugljovodonika.

Zbog nedostatka aromatičnih ugljovodonika, sada se koristi „aroma ulja“: naftni proizvodi se zagrijavaju na temperaturi od oko 700 ° C, zbog čega se 15-18% aromatičnih ugljovodonika može dobiti iz produkata razgradnje ulja. .

32. Sinteza, fizička i hemijska svojstva aromatičnih ugljovodonika

1. Sinteza iz aromatičnih ugljovodonika i masni halo derivati ​​u prisustvu katalizatora (Friedel-Craftsova sinteza).

2. Sinteza iz soli aromatičnih kiselina.

Kada se suve soli aromatičnih kiselina zagreju sa soda vapnom, soli se razlažu i formiraju ugljovodonike. Ova metoda je slična proizvodnji masnih ugljikovodika.

3. Sinteza iz acetilena. Ova reakcija je zanimljiva kao primjer sinteze benzena iz masnih ugljikovodika.

Kada se acetilen prođe kroz zagrijani katalizator (na 500 °C), trostruke veze acetilena se raskidaju i tri njegova molekula polimeriziraju u jednu molekulu benzena.

Fizička svojstva Aromatični ugljovodonici su tečnosti ili čvrste materije sa

karakterističan miris. Ugljovodonici koji nemaju više od jednog benzenskog prstena u svojim molekulima su lakši od vode. Aromatični ugljovodonici su slabo rastvorljivi u vodi.

IR spektre aromatičnih ugljovodonika prvenstveno karakterišu tri regiona:

1) oko 3000 cm-1, zbog C-H rasteznih vibracija;

2) područje 1600–1500 cm-1 povezano sa skeletnim vibracijama aromatičnih veza ugljik-ugljenik i značajno varira u položaju vrha u zavisnosti od strukture;

3) površina ispod 900 cm-1 koja se odnosi na vibracije savijanja C-H aromatičnog prstena.

Hemijska svojstva Najvažnija opšta hemijska svojstva aromatičnih ugljovodonika su

njihova sklonost reakcijama supstitucije i visoka čvrstoća benzenskog jezgra.

Homolozi benzena imaju benzensko jezgro i bočni lanac u svojoj molekuli, na primjer, u ugljovodoniku C 6 H5 -C2 H5, grupa C6 H5 je benzensko jezgro, a C2 H5 je bočni lanac. Svojstva

benzenski prsten u molekulima homologa benzena približava se svojstvima samog benzena. Svojstva bočnih lanaca, koji su ostaci masnih ugljovodonika, približavaju se svojstvima masnih ugljovodonika.

Reakcije benzen-ugljovodonika mogu se podijeliti u četiri grupe.

33. Pravila orijentacije u jezgru benzena

Prilikom proučavanja supstitucijskih reakcija u jezgri benzena, ustanovljeno je da ako benzensko jezgro već sadrži bilo koju supstituentsku grupu, onda druga grupa ulazi u određeni položaj ovisno o prirodi prvog supstituenta. Dakle, svaki supstituent u jezgri benzena ima određeno usmjeravajuće, ili orijentirajuće, djelovanje.

Na položaj novouvedenog supstituenta utiče i priroda samog supstituenta, odnosno elektrofilna ili nukleofilna priroda aktivnog reagensa. Ogromna većina najvažnijih supstitucijskih reakcija u benzenskom prstenu su reakcije elektrofilne supstitucije (zamjena atoma vodika odvojenog u obliku protona pozitivno nabijenom česticom) - reakcije halogeniranja, sulfoniranja, nitriranja itd.

Sve zamjene su podijeljene u dvije grupe prema prirodi njihovog vođenja.

1. Supstituenti prve vrste u reakcijama elektrofilna supstitucija usmjerava naknadno uvedene grupe u orto- i para-pozicije.

Supstituenti ove vrste uključuju, na primjer, sljedeće grupe, raspoređene u opadajućem redoslijedu njihove snage usmjeravanja: -NH2, -OH, -CH3.

2. Supstituenti druge vrste u reakcijama elektrofilna supstitucija usmjerava naknadno uvedene grupe na meta poziciju.

Supstituenti ove vrste uključuju sljedeće grupe, raspoređene u opadajućem redoslijedu njihove usmjeravajuće sile: -NO2, -C≡N, -SO3 H.

Supstituenti prve vrste sadrže jednostruke veze; supstituenti druge vrste karakteriziraju prisustvo dvostrukih ili trostrukih veza.

Supstituenti prve vrste u ogromnoj većini slučajeva olakšavaju reakcije supstitucije. Na primjer, da biste nitrirali benzen, potrebno ga je zagrijati mješavinom koncentrovane dušične i sumporne kiseline, dok se fenol C6 H5 OH može uspješno

nitrata sa razblaženom azotnom kiselinom na sobnoj temperaturi da bi se formirao orto- i paranitrofenol.

Supstituenti druge vrste općenito ometaju reakcije supstitucije. Zamjena u orto- i para-poziciji je posebno teška, a zamjena u meta-poziciji je relativno lakša.

Trenutno se utjecaj supstituenata objašnjava činjenicom da su supstituenti prve vrste donirajući elektrone (donatorske elektrone), odnosno njihovi elektronski oblaci su pomaknuti prema jezgru benzena, što povećava reaktivnost atoma vodika.

Povećanje reaktivnosti atoma vodika u prstenu olakšava tok reakcija elektrofilne supstitucije. Tako se, na primjer, u prisustvu hidroksila, slobodni elektroni atoma kisika pomjeraju prema prstenu, što povećava gustinu elektrona u prstenu, a elektronsku gustinu atoma ugljika u orto i para pozicijama na supstituent posebno povećava.

34. Pravila supstitucije u jezgru benzena

Pravila supstitucije u benzenskom prstenu su od velike praktične važnosti, jer omogućavaju predviđanje tijeka reakcije i odabir ispravnog puta za sintezu jedne ili druge željene tvari.

Mehanizam reakcija elektrofilne supstitucije u aromatičnom nizu. Savremene metode istraživanja omogućile su da se u velikoj mjeri razjasni mehanizam supstitucije u aromatičnim serijama. Zanimljivo je da se u mnogim aspektima, posebno u prvim fazama, mehanizam elektrofilne supstitucije u aromatičnom nizu pokazao sličnim mehanizmu elektrofilne adicije u masnom nizu.

Prvi korak u elektrofilnoj supstituciji je (kao u elektrofilnoj adiciji) formiranje p-kompleksa. Elektrofilna čestica Xd+ se vezuje za svih šest p-elektrona benzenskog prstena.

Druga faza je formiranje p-kompleksa. U ovom slučaju, elektrofilna čestica "izvlači" dva elektrona iz šest p-elektrona kako bi formirala običnu kovalentnu vezu. Rezultirajući p-kompleks više nema aromatičnu strukturu: to je nestabilna karbokatacija u kojoj su četiri p-elektrona u delokaliziranom stanju raspoređena između pet atoma ugljika, dok šesti atom ugljika prelazi u zasićeno stanje. Uvedeni supstituent X i atom vodonika nalaze se u ravni okomitoj na ravan šesteročlanog prstena. S-kompleks je intermedijer čije su formiranje i struktura dokazani brojnim metodama, posebno spektroskopijom.

Treća faza elektrofilne supstitucije je stabilizacija S-kompleksa, koja se postiže eliminacijom atoma vodika u obliku protona. Dva elektrona uključena u formiranje veze C-H, nakon uklanjanja protona, zajedno sa četiri delokalizovana elektrona od pet atoma ugljenika, daju uobičajenu stabilnu aromatičnu strukturu supstituisanog benzena. Uloga katalizatora (obično A 1 Cl3) u ovom slučaju

Proces se sastoji u jačanju polarizacije haloalkila sa stvaranjem pozitivno nabijene čestice, koja ulazi u reakciju elektrofilne supstitucije.

Reakcije adicije Benzen ugljovodonici reaguju sa velikim poteškoćama

obezbojiti bromnom vodom i otopinom KMnO4. Međutim, pod posebnim uslovima reakcije

veze su i dalje moguće. 1. Dodatak halogena.

Kiseonik u ovoj reakciji igra ulogu negativnog katalizatora: u njegovom prisustvu reakcija se ne odvija. Dodatak vodika u prisustvu katalizatora:

C6 H6 + 3H2 → C6 H12

2. Oksidacija aromatičnih ugljovodonika.

Sam benzen je izuzetno otporan na oksidaciju - otporniji od parafina. Pod djelovanjem energetskih oksidatora (KMnO4 u kiseloj sredini i dr.) na homologe benzena, benzensko jezgro se ne oksidira, dok se bočni lanci podvrgavaju oksidaciji sa stvaranjem aromatičnih kiselina.

Prirodni izvori ugljovodonika su fosilna goriva - nafta i

gas, ugalj i treset. Nalazišta sirove nafte i gasa nastala su prije 100-200 miliona godina

nazad od mikroskopskih morskih biljaka i životinja za koje se ispostavilo da su

uključeni u sedimentne stijene nastale na dnu mora, Za razliku od

da su se ugalj i treset počeli formirati prije 340 miliona godina od biljaka,

raste na suvom.

Prirodni plin i sirova nafta se obično nalaze zajedno s vodom

naftonosni slojevi koji se nalaze između slojeva stijena (sl. 2). Termin

"prirodni gas" se odnosi i na gasove koji nastaju u prirodnom

stanja kao rezultat raspadanja uglja. Prirodni plin i sirova nafta

razvijen na svim kontinentima osim Antarktika. najveća

Proizvođači prirodnog gasa u svijetu su Rusija, Alžir, Iran i

Sjedinjene Države. Najveći proizvođači sirove nafte su

Venecuela, Saudijska Arabija, Kuvajt i Iran.

Prirodni gas se uglavnom sastoji od metana (tabela 1).

Sirova nafta je uljasta tečnost, čija boja može

biti najraznovrsniji - od tamno smeđe ili zelene do gotovo

bezbojan. Sadrži veliki broj alkana. Među njima su

ravnolančani alkani, razgranati alkani i cikloalkani sa brojem atoma

ugljenik pet do 40. Industrijski naziv za ove cikloalkane je numerisan. AT

sirovo ulje, osim toga, sadrži približno 10% aromatičnih

ugljovodonika, kao i male količine drugih jedinjenja koja sadrže

sumpora, kiseonika i azota.

Tabela 1 Sastav prirodnog gasa

Ugalj je najstariji poznati izvor energije

čovječanstvo. To je mineral (sl. 3), koji je nastao od

biljne materije tokom metamorfizma. Metamorfna

nazvane stene, čiji je sastav pretrpeo promene u uslovima

visokim pritiscima i visokim temperaturama. Proizvod prve faze u

proces stvaranja uglja je treset, koji je

razložene organske materije. Ugalj se nakon toga formira od treseta

prekrivena je sedimentnim stijenama. Ove sedimentne stijene se nazivaju

preopterećen. Preopterećene padavine smanjuju sadržaj vlage treseta.

U klasifikaciji uglja koriste se tri kriterijuma: čistoća (određena prema

relativni sadržaj ugljenika u procentima); tip (definisano

sastav originalne biljne materije); razred (u zavisnosti od

stepen metamorfizma).

Tabela 2 Sadržaj ugljika u nekim vrstama goriva i njihova kalorijska vrijednost

sposobnost

Fosilni ugljevi najnižeg kvaliteta su lignit i

lignit (tabela 2). Najbliži su tresetu i karakteriziraju ih relativno

karakterizira niži sadržaj vlage i široko se koristi u

industrija. Najsuvlji i najtvrđi tip uglja je antracit. Njegovo

koristi se za grijanje i kuhanje doma.

Posljednjih godina, zahvaljujući tehnološkom napretku, postaje sve više

ekonomična gasifikacija uglja. Proizvodi gasifikacije uglja uključuju

ugljični monoksid, ugljični dioksid, vodonik, metan i dušik. Koriste se u

kao gasovito gorivo ili kao sirovina za proizvodnju raznih

hemikalije i đubriva.

Ugalj, kao što je objašnjeno u nastavku, važan je izvor sirovina za

aromatična jedinjenja. Coal Represents

složena mješavina hemikalija, koje uključuju ugljik,

vodonik i kiseonik, kao i male količine azota, sumpora i drugih nečistoća

elementi. Pored toga, sastav uglja, u zavisnosti od njegovog kvaliteta, uključuje

različite količine vlage i raznih minerala.

Ugljovodonici se prirodno nalaze ne samo u fosilnim gorivima, već iu

u nekim materijalima biološkog porijekla. prirodna guma

je primjer prirodnog ugljikovodika polimera. molekula gume

sastoji se od hiljada strukturnih jedinica, koje su metilbuta-1,3-dien

(izopren);

prirodna guma. Otprilike 90% prirodne gume, koja

trenutno se kopa po cijelom svijetu, dobijeno od Brazilca

kaučukovca Hevea brasiliensis, uzgajana uglavnom u

ekvatorijalne zemlje Azije. Sok ovog drveta, koji je lateks

(koloidni vodeni rastvor polimera), sakupljen iz rezova napravljenih nožem na

kora. Lateks sadrži približno 30% gume. Njegovi sitni komadi

suspendovan u vodi. Sok se sipa u aluminijske posude, gdje se dodaje kiselina,

uzrokujući koagulaciju gume.

Mnoga druga prirodna jedinjenja takođe sadrže strukturni izopren

fragmenti. Na primjer, limonen sadrži dva dijela izoprena. Limonene

je glavna komponenta ulja ekstrahovanih iz kore citrusnog voća,

kao što su limuni i pomorandže. Ova veza pripada klasi veza,

zvani terpeni. Terpeni sadrže 10 atoma ugljika u svojim molekulima (C

10 spojeva) i uključuju dva izoprenska fragmenta povezana jedan s drugim

drugi uzastopno („od glave do repa“). Jedinjenja sa četiri izoprena

fragmenti (C 20 spojevi) nazivaju se diterpeni, a sa šest

fragmenti izoprena - triterpeni (C 30 spojevi). Skvalen

koji se nalazi u ulju jetre ajkule je triterpen.

Tetraterpeni (C 40 spojevi) sadrže osam izoprena

fragmenti. Tetraterpeni se nalaze u pigmentima biljnih i životinjskih masti.

porijeklo. Njihova obojenost je zbog prisustva dugo konjugovanog sistema

dvostruke veze. Na primjer, β-karoten je odgovoran za karakteristiku narandže

farbanje šargarepe.

Tehnologija prerade nafte i uglja

Krajem XIX vijeka. Pod uticajem napretka u oblasti termoenergetike, transporta, mašinstva, vojne i niza drugih industrija, potražnja je nemerljivo porasla i javila se hitna potreba za novim vrstama goriva i hemijskih proizvoda.

U to vrijeme je rođena i brzo napredovala industrija prerade nafte. Veliki poticaj razvoju industrije prerade nafte dao je izum i brzo širenje motora s unutarnjim sagorijevanjem koji radi na naftne derivate. Intenzivno se razvijala i tehnika prerade uglja, koji je ne samo jedna od glavnih vrsta goriva, već je, što je posebno važno istaći, u posmatranom periodu postala neophodna sirovina za hemijsku industriju. Veliku ulogu u ovom pitanju imala je hemija koksa. Koksare, koje su ranije isporučivale koks crnoj metalurgiji, pretvorile su se u koksohemijska preduzeća, koja su proizvodila i niz vrijednih hemijskih proizvoda: koksni plin, sirovi benzol, katran ugljena i amonijak.

Proizvodnja sintetičkih organskih tvari i materijala počela se razvijati na bazi proizvoda prerade nafte i uglja. Široko se koriste kao sirovine i poluproizvodi u raznim granama hemijske industrije.

Ulaznica broj 10

Target. Uopštiti znanje o prirodnim izvorima organskih jedinjenja i njihovoj preradi; pokazati uspjehe i izglede za razvoj petrohemije i kokshemije, njihovu ulogu u tehničkom napretku zemlje; produbljuju znanja iz predmeta ekonomske geografije o gasnoj industriji, savremenim pravcima prerade gasa, sirovinskim i energetskim problemima; razvijati samostalnost u radu sa udžbenikom, referentnom i naučno-popularnom literaturom.

PLAN

Prirodni izvori ugljovodonika. Prirodni gas. Povezani naftni gasovi.
Nafta i naftni proizvodi, njihova primjena.
Termičko i katalitičko krekiranje.
Proizvodnja koksa i problem dobijanja tečnog goriva.
Iz istorije razvoja OJSC Rosneft-KNOS.
Proizvodni kapacitet fabrike. Proizvedeni proizvodi.
Komunikacija sa hemijskom laboratorijom.
Zaštita životne sredine u fabrici.
Planovi postrojenja za budućnost.

Prirodni izvori ugljovodonika.
Prirodni gas. Povezani naftni gasovi

Prije Velikog domovinskog rata, industrijske zalihe prirodni gas bili su poznati u Karpatskom regionu, na Kavkazu, u regionu Volge i na severu (Komi ASSR). Proučavanje rezervi prirodnog gasa bilo je povezano samo sa istraživanjem nafte. Industrijske rezerve prirodnog gasa 1940. godine iznosile su 15 milijardi m 3 . Tada su otkrivena plinska polja na Sjevernom Kavkazu, Zakavkazju, Ukrajini, Povolžju, Centralnoj Aziji, Zapadnom Sibiru i Dalekom istoku. Na
1. januara 1976. istražene rezerve prirodnog gasa iznosile su 25,8 triliona m 3, od čega u evropskom delu SSSR-a 4,2 triliona m 3 (16,3%), 21,6 triliona m 3 (83,7 %), uključujući
18,2 triliona m 3 (70,5%) - u Sibiru i na Dalekom istoku, 3,4 triliona m 3 (13,2%) - u Centralnoj Aziji i Kazahstanu. Od 1. januara 1980. potencijalne rezerve prirodnog gasa iznosile su 80–85 triliona m 3 , istraženih 34,3 triliona m 3 . Štaviše, rezerve su se povećale uglavnom zbog otkrića ležišta u istočnom dijelu zemlje – istražene rezerve tamo su bile na nivou od oko
30,1 triliona m 3, što je bilo 87,8% u cijeloj Uniji.
Danas Rusija raspolaže sa 35% svetskih rezervi prirodnog gasa, što je više od 48 triliona m 3 . Glavna područja pojave prirodnog gasa u Rusiji i zemljama ZND (polja):

Zapadnosibirska provincija nafte i gasa:
Urengojskoje, Jamburškoje, Zapoljarnoje, Medvezje, Nadimskoje, Tazovskoje – Jamalo-Nenecki autonomni okrug;
Pohromskoye, Igrimskoye - Berezovskaya gasnonosna regija;
Meldžinskoe, Luginjecko, Ust-Silginskoje - Vasjuganska gasnonosna regija.
Volga-Uralska provincija nafte i gasa:
najznačajnije je Vuktilskoye, u Timan-Pechora naftno-gasnom regionu.
Centralna Azija i Kazahstan:
najznačajniji u Centralnoj Aziji je Gazli, u Ferganskoj dolini;
Kyzylkum, Bairam-Ali, Darvaza, Achak, Shatlyk.
Sjeverni Kavkaz i Zakavkazje:
Karadag, Duvanny - Azerbejdžan;
Dagestan Lights - Dagestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelagiadinskoye - Stavropoljska teritorija;
Leningradskoye, Maykopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Krasnodar Territory.

Takođe, nalazišta prirodnog gasa su poznata u Ukrajini, Sahalinu i na Dalekom istoku.
Po rezervama prirodnog gasa izdvaja se Zapadni Sibir (Urengojskoje, Jamburškoje, Zapoljarnoje, Medvežje). Industrijske rezerve ovdje dostižu 14 triliona m 3 . Jamalska gasno-kondenzatna polja (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye, itd.) sada dobijaju poseban značaj. Na njihovoj osnovi realizuje se projekat Yamal-Europe.
Proizvodnja prirodnog gasa je visoko koncentrisana i fokusirana na područja sa najvećim i najprofitabilnijim nalazištima. Samo pet ležišta - Urengojskoe, Jamburškoje, Zapoljarnoje, Medvezje i Orenburgskoje - sadrže 1/2 svih industrijskih rezervi Rusije. Rezerve Medvežja procjenjuju se na 1,5 biliona m 3 , a rezerve Urengoja na 5 triliona m 3 .
Sljedeća karakteristika je dinamična lokacija lokacija za proizvodnju prirodnog gasa, što se objašnjava brzim širenjem granica identifikovanih resursa, kao i relativnom lakoćom i jeftinošću njihovog uključivanja u razvoj. Za kratko vreme, glavni centri za vađenje prirodnog gasa preselili su se iz oblasti Volge u Ukrajinu, na Severni Kavkaz. Dalja teritorijalna pomjeranja uzrokovana su razvojem ležišta u Zapadnom Sibiru, Centralnoj Aziji, Uralu i Sjeveru.

Nakon raspada SSSR-a u Rusiji, došlo je do pada obima proizvodnje prirodnog gasa. Pad je primećen uglavnom u severnom ekonomskom regionu (8 milijardi m 3 1990. i 4 milijarde m 3 1994. godine), na Uralu (43 milijarde m 3 i 35 milijardi m i
555 milijardi m 3) i na Sjevernom Kavkazu (6 i 4 milijarde m 3). Proizvodnja prirodnog gasa ostala je na istom nivou u regionu Volge (6 milijardi kubnih metara) i u ekonomskim regionima Dalekog istoka.
Krajem 1994. godine postojao je trend rasta u nivou proizvodnje.
Od republika bivšeg SSSR-a najviše gasa daje Ruska Federacija, na drugom mjestu je Turkmenistan (više od 1/10), a slijede Uzbekistan i Ukrajina.
Od posebnog značaja je vađenje prirodnog gasa na šelfu Svetskog okeana. U 1987. godini, priobalna polja proizvela su 12,2 milijarde m 3 , ili oko 2% plina proizvedenog u zemlji. Proizvodnja pratećeg gasa u istoj godini iznosila je 41,9 milijardi m3. Za mnoga područja, jedna od rezervi gasovitog goriva je gasifikacija uglja i škriljaca. Podzemna gasifikacija uglja se vrši u Donbasu (Lisičansk), Kuzbasu (Kiselevsk) i Moskovskom basenu (Tula).
Prirodni gas je bio i ostao važan izvozni proizvod u ruskoj spoljnoj trgovini.
Glavni centri za preradu prirodnog gasa nalaze se na Uralu (Orenburg, Škapovo, Almetjevsk), u Zapadnom Sibiru (Nižnjevartovsk, Surgut), u oblasti Volge (Saratov), ​​na Severnom Kavkazu (Grozni) i drugim gasovima. nosećih provincija. Može se primijetiti da postrojenja za preradu plina teže izvorima sirovina - nalazištima i velikim plinovodima.
Najvažnija upotreba prirodnog gasa je kao gorivo. U posljednje vrijeme postoji trend povećanja udjela prirodnog gasa u bilansu goriva zemlje.

Najcjenjeniji prirodni gas sa visokim sadržajem metana je Stavropolj (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoj (95,16%).
Rezerve prirodnog gasa na našoj planeti su veoma velike (otprilike 1015 m 3). U Rusiji je poznato više od 200 nalazišta, nalaze se u Zapadnom Sibiru, u Volgo-Uralskom basenu, na Sjevernom Kavkazu. Rusija zauzima prvo mjesto u svijetu po rezervama prirodnog gasa.
Prirodni gas je najvredniji tip goriva. Prilikom sagorijevanja plina oslobađa se mnogo topline, pa služi kao energetski efikasno i jeftino gorivo u kotlovnicama, visokim pećima, otvorenim pećima i pećima za topljenje stakla. Upotreba prirodnog plina u proizvodnji omogućava značajno povećanje produktivnosti rada.
Prirodni plin je izvor sirovina za hemijsku industriju: proizvodnju acetilena, etilena, vodonika, čađi, raznih plastičnih masa, octene kiseline, boja, lijekova i drugih proizvoda.

Povezani naftni gas- ovo je gas koji postoji zajedno sa naftom, rastvoren je u nafti i nalazi se iznad njega, formirajući "gasnu kapu", pod pritiskom. Na izlazu iz bušotine pritisak opada, a prateći gas se odvaja od nafte. Ovaj plin nije korišten u prošlosti, već je jednostavno spaljen. Trenutno se hvata i koristi kao gorivo i vrijedna hemijska sirovina. Mogućnosti korištenja pratećih plinova su čak i šire od onih kod prirodnog plina. njihov sastav je bogatiji. Povezani plinovi sadrže manje metana od prirodnog plina, ali sadrže znatno više homologa metana. U cilju racionalnijeg korišćenja pratećeg gasa, deli se na mešavine užeg sastava. Nakon separacije dobijaju se gas benzin, propan i butan, suvi gas. Ekstrahiraju se i pojedinačni ugljovodonici - etan, propan, butan i drugi. Njihovom dehidrogenacijom dobijaju se nezasićeni ugljovodonici - etilen, propilen, butilen itd.

Nafta i naftni proizvodi, njihova primjena

Ulje je uljasta tečnost oštrog mirisa. Nalazi se na mnogim mjestima na svijetu, impregnira porozne stijene na različitim dubinama.
Prema većini naučnika, nafta je geohemijski izmenjeni ostaci biljaka i životinja koje su nekada nastanjivale zemaljsku kuglu. Ovu teoriju o organskom porijeklu ulja potkrepljuje činjenica da ulje sadrži neke dušične tvari – produkte raspadanja tvari prisutnih u biljnim tkivima. Postoje i teorije o anorganskom podrijetlu nafte: njeno nastajanje kao rezultat djelovanja vode u slojevima globusa na karbide vrućih metala (spojevi metala s ugljikom), nakon čega slijedi promjena nastalih ugljikovodika pod utjecajem visoke temperature, visokog pritiska, izloženosti metalima, vazduhu, vodoniku itd.
Kada se nafta vadi iz naftonosnih slojeva, koji ponekad leže u zemljinoj kori na dubini od nekoliko kilometara, nafta ili izlazi na površinu pod pritiskom plinova koji se nalaze na njoj, ili se ispumpava pumpama.

Naftna industrija je danas veliki nacionalni ekonomski kompleks koji živi i razvija se po sopstvenim zakonima. Šta danas nafta znači za nacionalnu ekonomiju zemlje? Nafta je sirovina za petrohemiju u proizvodnji sintetičkog kaučuka, alkohola, polietilena, polipropilena, širokog spektra raznih plastičnih masa i gotovih proizvoda od njih, veštačkih tkanina; izvor za proizvodnju motornih goriva (benzin, kerozin, dizel i mlazno gorivo), ulja i maziva, kao i kotlovsko i loživo gorivo (mazut), građevinski materijal (bitumen, katran, asfalt); sirovina za dobijanje niza proteinskih preparata koji se koriste kao aditivi u stočnoj hrani za stimulisanje njenog rasta.
Nafta je naše nacionalno bogatstvo, izvor moći zemlje, temelj njene ekonomije. Naftni kompleks Rusije obuhvata 148 hiljada naftnih bušotina, 48,3 hiljade km magistralnih naftovoda, 28 rafinerija nafte ukupnog kapaciteta više od 300 miliona tona nafte godišnje, kao i veliki broj drugih proizvodnih objekata.
U preduzećima naftne industrije i njenih uslužnih delatnosti zaposleno je oko 900.000 zaposlenih, uključujući oko 20.000 ljudi u oblasti nauke i naučnih usluga.
Proteklih decenija dogodile su se fundamentalne promjene u strukturi industrije goriva povezane sa smanjenjem udjela industrije uglja i rastom industrije vađenja i prerade nafte i plina. Ako su 1940. godine iznosili 20,5%, onda 1984. godine - 75,3% ukupne proizvodnje mineralnog goriva. Sada u prvi plan dolaze prirodni gas i površinski ugalj. Potrošnja nafte u energetske svrhe će se smanjiti, naprotiv, proširiće se njena upotreba kao hemijske sirovine. Trenutno u strukturi gorivno-energetskog bilansa nafta i gas učestvuju sa 74%, dok je učešće nafte u opadanju, dok je učešće gasa u porastu i iznosi oko 41%. Udio uglja je 20%, a preostalih 6% je električna energija.
Preradu nafte prvi su započeli braća Dubinin na Kavkazu. Primarna rafinacija nafte sastoji se od njene destilacije. Destilacija se vrši u rafinerijama nakon odvajanja naftnih plinova.

Različiti proizvodi od velike praktične važnosti su izolirani iz ulja. Prvo se iz njega uklanjaju otopljeni plinoviti ugljikovodici (uglavnom metan). Nakon destilacije hlapljivih ugljovodonika, ulje se zagrijava. Ugljovodonici s malim brojem atoma ugljika u molekuli, koji imaju relativno nisku tačku ključanja, prvi prelaze u stanje pare i destiliraju se. Kako temperatura smjese raste, ugljovodonici s višom tačkom ključanja se destiliraju. Na taj način se mogu sakupljati pojedinačne mješavine (frakcije) ulja. Najčešće se takvom destilacijom dobivaju četiri hlapljive frakcije, koje se zatim podvrgavaju daljnjem odvajanju.
Glavne frakcije nafte su sljedeće.
Benzinska frakcija, sakupljen od 40 do 200 °C, sadrži ugljovodonike od C 5 H 12 do C 11 H 24. Nakon dalje destilacije izdvojene frakcije, benzin (t kip = 40–70 °C), benzin
(t kip \u003d 70–120 ° C) - avijacija, automobil, itd.
Nafta frakcija, sakupljen u rasponu od 150 do 250 °C, sadrži ugljovodonike od C 8 H 18 do C 14 H 30. Nafta se koristi kao gorivo za traktore. Velike količine nafte prerađuju se u benzin.
Frakcija kerozina uključuje ugljovodonike od C 12 H 26 do C 18 H 38 sa tačkom ključanja od 180 do 300 °C. Kerozin se nakon prerade koristi kao gorivo za traktore, mlazne avione i rakete.
Frakcija gasnog ulja (t bala > 275 °C), inače se naziva dizel gorivo.
Ostatak nakon destilacije ulja - lož ulje- sadrži ugljikovodike s velikim brojem atoma ugljika (do više desetina) u molekuli. Ulje se također frakcioniše destilacijom pod smanjenim pritiskom kako bi se izbjeglo raspadanje. Kao rezultat, dobiti solarna ulja(dizel gorivo), ulja za podmazivanje(autotraktor, avijacija, industrija, itd.), petrolatum(tehnički vazelin se koristi za podmazivanje metalnih proizvoda radi zaštite od korozije, pročišćeni vazelin se koristi kao osnova za kozmetiku i u medicini). Od nekih vrsta ulja parafin(za proizvodnju šibica, svijeća i sl.). Nakon destilacije isparljivih komponenti iz lož ulja ostaje tar. Široko se koristi u izgradnji puteva. Uz preradu u ulja za podmazivanje, lož ulje se koristi i kao tečno gorivo u kotlovskim postrojenjima. Benzin dobijen destilacijom nafte nije dovoljan da pokrije sve potrebe. U najboljem slučaju, do 20% benzina se može dobiti iz nafte, ostalo su proizvodi visokog ključanja. S tim u vezi, hemija se suočila sa zadatkom pronalaženja načina da se dobije benzin u velikim količinama. Pogodan način pronađen je uz pomoć teorije strukture organskih spojeva koju je stvorio A.M. Butlerov. Proizvodi destilacije ulja visokog ključanja su neprikladni za upotrebu kao motorno gorivo. Njihova visoka tačka ključanja je zbog činjenice da su molekuli takvih ugljikovodika predugi lanci. Ako se razgrade velike molekule koje sadrže do 18 atoma ugljika, dobiju se proizvodi niskog ključanja poput benzina. Ovaj put je slijedio ruski inženjer V.G. Šuhov, koji je 1891. godine razvio metodu za cijepanje složenih ugljovodonika, kasnije nazvanu krekiranje (što znači cijepanje).

Temeljno poboljšanje krekinga bilo je uvođenje procesa katalitičkog krekinga u praksu. Ovaj proces prvi je izveo N.D. Zelinsky 1918. Katalitički kreking omogućio je dobivanje avionskog benzina u velikim razmjerima. U jedinicama za katalitičko krekiranje na temperaturi od 450 °C, pod djelovanjem katalizatora dolazi do cijepanja dugih ugljikovih lanaca.

Termičko i katalitičko krekiranje

Glavni način prerade naftnih frakcija su razne vrste krekiranja. Prvi put (1871–1878) krekiranje nafte u laboratorijskim i poluindustrijskim razmjerima izvršio je A.A. Letniy, zaposlenik Tehnološkog instituta u Sankt Peterburgu. Prvi patent za postrojenje za kreking prijavio je Šuhov 1891. Krekiranje je postalo široko rasprostranjeno u industriji od 1920-ih.
Krekiranje je termička razgradnja ugljikovodika i drugih sastojaka nafte. Što je temperatura viša, to je veća brzina pucanja i veći je prinos gasova i aromatika.
Krekiranjem naftnih frakcija, pored tečnih proizvoda, nastaje sirovina od najveće važnosti - gasovi koji sadrže nezasićene ugljovodonike (olefine).
Postoje sljedeće glavne vrste pucanja:
tečna faza (20–60 atm, 430–550 °C), daje nezasićeni i zasićeni benzin, prinos benzina je oko 50%, gasovi 10%;
headspace(normalan ili sniženi pritisak, 600 °C), daje nezasićeni aromatični benzin, prinos je manji nego kod krekinga u tečnoj fazi, stvara se velika količina gasova;
piroliza ulje (normalni ili sniženi pritisak, 650–700 °C), daje mešavinu aromatičnih ugljovodonika (pirobenzen), prinos od oko 15%, više od polovine sirovine se pretvara u gasove;
destruktivnom hidrogenacijom (pritisak vodonika 200–250 atm, 300–400 °C u prisustvu katalizatora - gvožđa, nikla, volframa, itd.), daje marginalni benzin sa prinosom do 90%;
katalitičko pucanje (300–500 °S u prisustvu katalizatora - AlCl 3 , aluminosilikata, MoS 3 , Cr 2 O 3 itd.), daje gasovite produkte i visokokvalitetni benzin sa prevlašću aromatičnih i zasićenih ugljovodonika izostrukture.
U tehnologiji tzv katalitičko reformiranje– pretvaranje benzina niskog kvaliteta u visokooktanske benzine visokog kvaliteta ili aromatične ugljovodonike.
Glavne reakcije tokom krekinga su reakcije cijepanja ugljikovodičnih lanaca, izomerizacije i ciklizacije. Slobodni ugljikovodični radikali igraju veliku ulogu u ovim procesima.

Proizvodnja koksa
i problem nabavke tečnog goriva

dionice kameni ugalj u prirodi daleko premašuju rezerve nafte. Stoga je ugalj najvažnija vrsta sirovine za hemijsku industriju.
Trenutno se u industriji koristi nekoliko načina prerade uglja: suha destilacija (koksiranje, polukoksovanje), hidrogenacija, nepotpuno sagorevanje i proizvodnja kalcijum karbida.

Suva destilacija uglja se koristi za dobijanje koksa u metalurgiji ili kućnog gasa. Pri koksovanju se dobijaju ugalj, koks, katran uglja, katran voda i koksni gasovi.
Ugljeni katran sadrži širok izbor aromatičnih i drugih organskih spojeva. Odvaja se na nekoliko frakcija destilacijom pri normalnom pritisku. Aromatični ugljovodonici, fenoli itd. dobijaju se iz katrana ugljena.
koksni gasovi sadrže uglavnom metan, etilen, vodonik i ugljični monoksid (II). Neki su spaljeni, neki reciklirani.
Hidrogenacija uglja se vrši na 400–600 °C pod pritiskom vodonika do 250 atm u prisustvu katalizatora, oksida gvožđa. Ovo proizvodi tečnu mješavinu ugljovodonika, koji se obično podvrgavaju hidrogenizaciji na niklu ili drugim katalizatorima. Mrki ugalj niskog kvaliteta može se hidrogenirati.

Kalcijum karbid CaC 2 se dobija iz uglja (koks, antracit) i kreča. Kasnije se pretvara u acetilen, koji se koristi u hemijskoj industriji svih zemalja u sve većem obimu.

Iz istorije razvoja OJSC Rosneft-KNOS

Istorija razvoja fabrike usko je povezana sa naftnom i gasnom industrijom Kubana.
Početak proizvodnje nafte u našoj zemlji je daleka prošlost. Još u X veku. Azerbejdžan je trgovao naftom sa raznim zemljama. Na Kubanu, industrijska proizvodnja nafte započela je 1864. godine u oblasti Maykop. Na zahtjev šefa Kubanske oblasti, generala Karmalina, D.I. Mendeljejev je 1880. dao mišljenje o sadržaju ulja u Kubanu: Ilskaya".
U godinama prvih petogodišnjih planova obavljeni su veliki istražni radovi i počela je komercijalna proizvodnja nafte. U radničkim naseljima kao gorivo za domaćinstvo djelimično se koristio prateći naftni gas, a najveći dio ovog vrijednog proizvoda je spaljen. Kako bi stalo na kraj rasipanju prirodnih resursa, Ministarstvo naftne industrije SSSR-a je 1952. godine odlučilo da izgradi fabriku za gas i benzin u selu Afipski.
Tokom 1963. godine potpisan je akt o puštanju u rad prve faze Afipskog gasnog i benzinskog postrojenja.
Početkom 1964. godine počela je prerada gasnih kondenzata sa Krasnodarskog kraja proizvodnjom A-66 benzina i dizel goriva. Sirovina je bio gas sa Kanevskog, Berezanskog, Lenjingradskog, Majkopskog i drugih velikih polja. Unapređivanjem proizvodnje, osoblje fabrike ovladalo je proizvodnjom avionskog benzina B-70 i benzina A-72.
U avgustu 1970. godine puštene su u rad dvije nove tehnološke jedinice za preradu plinskog kondenzata sa proizvodnjom aromata (benzen, toluen, ksilen): jedinica za sekundarnu destilaciju i jedinica za katalitički reforming. Istovremeno su izgrađeni prečistači sa biološkim tretmanom otpadnih voda i robna i sirovinska baza postrojenja.
Godine 1975. pušteno je u rad postrojenje za proizvodnju ksilena, a 1978. godine pušteno je u rad uvozno postrojenje za demetilaciju toluena. Postrojenje je postalo jedno od vodećih u Minneftepromu za proizvodnju aromatičnih ugljovodonika za hemijsku industriju.
U cilju poboljšanja upravljačke strukture preduzeća i organizacije proizvodnih jedinica januara 1980. godine osnovano je proizvodno udruženje Krasnodarnefteorgsintez. Udruženje je uključivalo tri fabrike: lokaciju u Krasnodaru (u funkciji od avgusta 1922.), rafineriju nafte Tuapse (u radu od 1929.) i rafineriju nafte Afipski (u radu od decembra 1963.).
U decembru 1993. godine preduzeće je reorganizovano, au maju 1994. godine OJSC Krasnodarnefteorgsintez je preimenovan u Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC.

Članak je pripremljen uz podršku Met S LLC. Ako se trebate riješiti kade od lijevanog željeza, lavaboa ili drugog metalnog smeća, onda bi najbolje rješenje bilo kontaktirati kompaniju Met C. Na sajtu koji se nalazi na "www.Metalloloms.Ru" možete, bez napuštanja ekrana monitora, naručiti demontažu i uklanjanje starog metala po povoljnoj ceni. Kompanija Met S zapošljava samo visoko kvalifikovane stručnjake sa dugogodišnjim radnim iskustvom.

Kraj biti

Ugljovodonici su od velikog ekonomskog značaja, jer služe kao najvažnija vrsta sirovine za dobijanje gotovo svih proizvoda savremene industrije organske sinteze i imaju široku upotrebu u energetske svrhe. Čini se da akumuliraju sunčevu toplinu i energiju, koje se oslobađaju tokom sagorijevanja. Treset, ugalj, uljni škriljci, nafta, prirodni i prateći naftni plinovi sadrže ugljik, čija je kombinacija s kisikom pri sagorijevanju praćena oslobađanjem topline.

ugalj	treset	ulje	prirodni gas
solidan	solidan	tečnost	gas
bez mirisa	bez mirisa	Jak miris	bez mirisa
ujednačen sastav	ujednačen sastav	mješavina supstanci	mješavina supstanci
stijena tamne boje s visokim sadržajem zapaljivih materija koja nastaje ukopavanjem akumulacija raznih biljaka u sedimentne slojeve	akumulacija poluraspadnute biljne mase akumulirane na dnu močvara i obraslih jezera	prirodna zapaljiva uljna tečnost, sastoji se od mešavine tečnih i gasovitih ugljovodonika	mješavina plinova koja nastaje u utrobi Zemlje tokom anaerobne razgradnje organskih tvari, plin pripada grupi sedimentnih stijena
Kalorična vrijednost - broj kalorija oslobođenih sagorijevanjem 1 kg goriva
7 000 - 9 000	500 - 2 000	10000 - 15000	?

Ugalj.

Ugalj je oduvijek bio obećavajuća sirovina za energiju i mnoge hemijske proizvode.

Od 19. stoljeća prvi veći potrošač uglja je transport, zatim se ugalj počinje koristiti za proizvodnju električne energije, metalurški koks, proizvodnju raznih proizvoda pri hemijskoj preradi, ugljično-grafitnih konstrukcijskih materijala, plastike, kamenog voska, sintetička, tečna i gasovita visokokalorična goriva, kiseline sa visokim sadržajem azota za proizvodnju đubriva.

Ugalj je složena mešavina makromolekularnih jedinjenja, koja uključuje sledeće elemente: C, H, N, O, S. Ugalj, kao i nafta, sadrži veliku količinu raznih organskih materija, kao i neorganskih materija, kao npr. , vodu, amonijak, sumporovodik i naravno sam ugljenik - ugalj.

Prerada kamenog uglja ide u tri glavna pravca: koksovanje, hidrogenacija i nepotpuno sagorevanje. Jedan od glavnih načina prerade uglja je koksiranje– kalcinacija bez pristupa vazduha u koksnim pećima na temperaturi od 1000–1200°C. Na ovoj temperaturi, bez pristupa kiseoniku, ugalj prolazi najsloženije hemijske transformacije, usled čega nastaju koks i hlapljivi proizvodi:

1. koksni gas (vodonik, metan, ugljen-monoksid i ugljen-dioksid, nečistoće amonijaka, azota i drugih gasova);

2. katran uglja (nekoliko stotina različitih organskih supstanci, uključujući benzen i njegove homologe, fenol i aromatične alkohole, naftalen i razna heterociklična jedinjenja);

3. suprakatran, odnosno amonijak, voda (otopljeni amonijak, kao i fenol, sumporovodik i druge supstance);

4. koks (čvrsti ostatak koksovanja, praktično čisti ugljenik).

Ohlađeni koks se šalje u metalurške pogone.

Kada se isparljivi proizvodi (gas iz koksne peći) ohlade, katran ugljena i amonijačna voda kondenzuju.

Propuštanjem nekondenzovanih proizvoda (amonijak, benzol, vodonik, metan, CO 2 , dušik, etilen, itd.) kroz rastvor sumporne kiseline, izoluje se amonijum sulfat koji se koristi kao mineralno đubrivo. Benzen se preuzima u rastvarač i destiluje iz rastvora. Nakon toga, koksni gas se koristi kao gorivo ili kao hemijska sirovina. Ugljeni katran se dobija u malim količinama (3%). Ali, s obzirom na obim proizvodnje, katran ugljena se smatra sirovinom za dobivanje niza organskih tvari. Ako se proizvodi koji ključaju do 350 ° C odmaknu od smole, ostaje čvrsta masa - smola. Koristi se za proizvodnju lakova.

Hidrogenacija uglja se vrši na temperaturi od 400-600°C pod pritiskom vodonika do 25 MPa u prisustvu katalizatora. U tom slučaju nastaje mješavina tekućih ugljikovodika, koja se može koristiti kao motorno gorivo. Dobivanje tečnog goriva iz uglja. Tečna sintetička goriva su visokooktanski benzin, dizel i kotlovska goriva. Za dobijanje tečnog goriva iz uglja potrebno je hidrogenacijom povećati njegov sadržaj vodonika. Hidrogenacija se provodi pomoću višestruke cirkulacije, što vam omogućava da cijelu organsku masu uglja pretvorite u tekućinu i plinove. Prednost ove metode je mogućnost hidrogenizacije mrkog uglja niskog kvaliteta.

Gasifikacija uglja omogućit će korištenje nekvalitetnog mrkog i crnog uglja u termoelektranama bez zagađivanja okoliša jedinjenjima sumpora. Ovo je jedina metoda za dobivanje koncentriranog ugljičnog monoksida (ugljičnog monoksida) CO. Nepotpunim sagorevanjem uglja nastaje ugljen monoksid (II). Na katalizatoru (nikl, kobalt) pri normalnom ili povišenom tlaku, vodik i CO mogu se koristiti za proizvodnju benzina koji sadrži zasićene i nezasićene ugljikovodike:

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Ako se suha destilacija uglja vrši na 500-550°C, onda se dobija katran koji se, uz bitumen, koristi u građevinskoj industriji kao vezivo u proizvodnji krovnih, hidroizolacionih premaza (krovnik, filc, itd.).

U prirodi, ugalj se nalazi u sljedećim regijama: Moskovska regija, basen Južnog Jakutska, Kuzbas, Donbas, basen Pechora, basen Tunguska, basen Lene.

Prirodni gas.

Prirodni gas je mešavina gasova čija je glavna komponenta metan CH 4 (od 75 do 98% u zavisnosti od polja), ostatak je etan, propan, butan i mala količina nečistoća - azota, ugljen monoksida (IV. ), sumporovodik i vodene pare, i, skoro uvek, vodonik sulfid i organska jedinjenja nafte - merkaptani. Upravo oni daju plinu specifičan neugodan miris, a kada se sagore dovode do stvaranja toksičnog sumpor-dioksida SO 2.

Općenito, što je veća molekularna težina ugljikovodika, to ga manje sadrži prirodni plin. Sastav prirodnog gasa iz različitih polja nije isti. Njegov prosječni sastav u procentima zapremine je sljedeći:

CH 4	C 2 H 6	C 3 H 8	C 4 H 10	N 2 i drugi gasovi
75-98	0,5 - 4	0,2 – 1,5	0,1 – 1	1-12

Metan nastaje tokom anaerobne (bez pristupa zraka) fermentacije biljnih i životinjskih ostataka, pa nastaje u donjim sedimentima i naziva se "močvarni" plin.

Naslage metana u hidratiziranom kristalnom obliku, tzv metan hidrat, nalazi ispod sloja permafrosta i na velikim dubinama okeana. Na niskim temperaturama (-800ºC) i visokim pritiscima, molekuli metana se nalaze u šupljinama kristalne rešetke vodenog leda. U ledenim prazninama od jednog kubnog metra metan hidrata "zapušeno" je 164 kubna metra gasa.

Komadići metan hidrata izgledaju kao prljavi led, ali u zraku izgaraju žuto-plavim plamenom. Procjenjuje se da je 10.000 do 15.000 gigatona ugljika pohranjeno na planeti u obliku metan hidrata (1 giga je 1 milijarda). Takve količine su višestruko veće od svih trenutno poznatih rezervi prirodnog gasa.

Prirodni plin je obnovljivi prirodni resurs, jer se kontinuirano sintetiše u prirodi. Naziva se i "biogas". Stoga mnogi naučnici za životnu sredinu danas povezuju izglede za prosperitetno postojanje čovječanstva upravo s korištenjem plina kao alternativnog goriva.

Kao gorivo, prirodni gas ima velike prednosti u odnosu na čvrsta i tečna goriva. Njegova kalorijska vrijednost je mnogo veća, kada sagorijeva, ne ostavlja pepeo, proizvodi izgaranja su mnogo ekološki prihvatljiviji. Stoga se oko 90% ukupne količine proizvedenog prirodnog plina sagorijeva kao gorivo u termoelektranama i kotlarnicama, u termičkim procesima u industrijskim preduzećima iu svakodnevnom životu. Oko 10% prirodnog plina koristi se kao vrijedna sirovina za hemijsku industriju: za proizvodnju vodonika, acetilena, čađi, razne plastike i lijekova. Metan, etan, propan i butan su izolovani iz prirodnog gasa. Proizvodi koji se mogu dobiti iz metana imaju veliki industrijski značaj. Metan se koristi za sintezu mnogih organskih supstanci - sintetskog gasa i dalje sinteze alkohola na njegovoj osnovi; rastvarači (ugljentetrahlorid, metilen hlorid, itd.); formaldehid; acetilena i čađi.

Prirodni gas formira samostalna ležišta. Glavna nalazišta prirodnih zapaljivih gasova nalaze se u Severnom i Zapadnom Sibiru, Volgo-Uralskom basenu, Severnom Kavkazu (Stavropolj), Republici Komi, Astrahanskoj oblasti, Barencovom moru.