Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen. Erdgas: Zusammensetzung, Verwendung als Brennstoff. Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen, ihre Verarbeitung Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen Nachricht

Herkunft fossiler Brennstoffe.

Neben der Tatsache, dass alle lebenden Organismen aus organischen Stoffen bestehen, sind die Hauptquellen organischer Verbindungen: Erdöl, Kohle, Erd- und Erdölbegleitgase.

Öl, Kohle und Erdgas sind Quellen für Kohlenwasserstoffe.

Diese natürlichen Ressourcen werden verwendet:

· Als Brennstoff (Energie- und Wärmequelle) – das ist konventionelle Verbrennung;

In Form von Rohstoffen zur Weiterverarbeitung – das ist organische Synthese.

Theorien zur Herkunft organischer Substanzen:

1- Theorie des organischen Ursprungs.

Nach dieser Theorie entstanden Ablagerungen aus den Überresten ausgestorbener pflanzlicher und tierischer Organismen, die sich in der dicken Erdkruste unter Einwirkung von Bakterien, hohem Druck und Temperatur in ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen verwandelten.

2- Theorie der mineralischen (vulkanischen) Herkunft des Öls.

Nach dieser Theorie wurden Öl, Kohle und Erdgas in der Anfangsphase der Entstehung des Planeten Erde gebildet. Dabei verbinden sich die Metalle mit Kohlenstoff und bilden Karbide. Durch die Reaktion von Karbiden mit Wasserdampf entstanden in den Tiefen des Planeten gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Methan und Acetylen. Und unter dem Einfluss von Erhitzung, Strahlung und Katalysatoren wurden daraus weitere im Öl enthaltene Verbindungen gebildet. In den oberen Schichten der Lithosphäre verdampften flüssige Ölbestandteile, die Flüssigkeit verdickte sich, wurde zu Asphalt und dann zu Kohle.

Diese Theorie wurde zuerst von D. I. Mendeleev zum Ausdruck gebracht, und im 20. Jahrhundert simulierte der französische Wissenschaftler P. Sabatier den beschriebenen Prozess im Labor und erhielt ein ölähnliches Kohlenwasserstoffgemisch.

Hauptkomponente Erdgas ist Methan. Es enthält auch Ethan, Propan, Butan. Je höher das Molekulargewicht des Kohlenwasserstoffs ist, desto weniger ist er im Erdgas enthalten.

Anwendung: Bei der Verbrennung von Erdgas wird viel Wärme freigesetzt, sodass es in der Industrie als energieeffizienter und kostengünstiger Brennstoff dient. Erdgas ist auch eine Rohstoffquelle für die chemische Industrie: die Produktion von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, verschiedenen Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten und anderen Produkten.

Begleitende Erdölgase natürlich über Öl gefunden oder unter Druck darin gelöst. Früher wurden Erdölbegleitgase nicht verwendet, sie wurden verbrannt. Derzeit werden sie aufgefangen und als Brennstoff und wertvolle chemische Rohstoffe verwendet. Begleitgase enthalten weniger Methan als Erdgas, aber viel mehr Homologe. Begleitende Erdölgase werden zu einer engeren Zusammensetzung getrennt.

Zum Beispiel: Naturbenzin – Benzin wird eine Mischung aus Pentan, Hexan und anderen Kohlenwasserstoffen zugesetzt, um den Motorstart zu verbessern; als Brennstoff wird Propan-Butan-Fraktion in Form von Flüssiggas verwendet; trockenes Gas – in seiner Zusammensetzung erdgasähnlich – dient zur Herstellung von Acetylen, Wasserstoff, aber auch als Kraftstoff, teilweise werden Erdölbegleitgase einer weitergehenden Trennung unterzogen und daraus einzelne Kohlenwasserstoffe gewonnen, aus denen dann ungesättigte Kohlenwasserstoffe gewonnen werden.

Kohle bleibt einer der häufigsten Brennstoffe und Rohstoffe für die organische Synthese. Welche Kohlearten gibt es, woher kommt die Kohle und mit welchen Produkten wird sie gewonnen – das sind die Hauptfragen, denen wir uns heute im Unterricht widmen werden. Als Quelle für Chemikalien wurde Kohle früher als Öl und Erdgas verwendet.

Kohle ist kein Einzelstoff. Es besteht aus: freiem Kohlenstoff (bis 10 %), organischen Stoffen, die außer Kohlenstoff und Wasserstoff Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten, Mineralien, die beim Verbrennen von Kohle als Schlacke zurückbleiben.

Kohle ist ein fester fossiler Brennstoff organischen Ursprungs. Nach der biogenen Hypothese entstand es aus abgestorbenen Pflanzen durch die vitale Aktivität von Mikroorganismen im Karbon des Paläozoikums (vor etwa 300 Millionen Jahren). Kohle ist billiger als Öl, sie ist gleichmäßiger in der Erdkruste verteilt, ihre natürlichen Reserven übersteigen die des Öls bei weitem und werden laut Wissenschaftlern noch in einem Jahrhundert nicht erschöpft sein.

Die Kohlebildung aus Pflanzenresten (Inkohlung) erfolgt in mehreren Stufen: Torf – Braunkohle – Steinkohle – Anthrazit.

Der Inkohlungsprozess besteht in einer allmählichen Erhöhung des relativen Kohlenstoffgehalts in organischen Stoffen aufgrund seiner Verarmung an Sauerstoff und Wasserstoff. Die Bildung von Torf und Braunkohle erfolgt durch den biochemischen Abbau von Pflanzenresten ohne Sauerstoff. Die Umwandlung von Braunkohle in Gestein erfolgt unter dem Einfluss erhöhter Temperaturen und Drücke, die mit Gebirgsbildungs- und Vulkanprozessen verbunden sind.

NATÜRLICHE QUELLEN VON KOHLENWASSERSTOFFEN

Kohlenwasserstoffe sind alle so verschieden -
Flüssig, fest und gasförmig.
Warum gibt es so viele davon in der Natur?
Es ist unersättlicher Kohlenstoff.

Tatsächlich ist dieses Element wie kein anderes „unersättlich“: Es strebt danach, Ketten zu bilden, gerade und verzweigte, dann Ringe, dann Gitter aus einer Vielzahl seiner Atome. Daher die vielen Verbindungen von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen.

Kohlenwasserstoffe sind sowohl Erdgas - Methan als auch ein anderes brennbares Haushaltsgas, das mit Flaschen gefüllt ist - Propan C 3 H 8. Kohlenwasserstoffe sind Öl, Benzin und Kerosin. Und auch - ein organisches Lösungsmittel C 6 H 6, Paraffin, aus dem Neujahrskerzen hergestellt werden, Vaseline aus einer Apotheke und sogar eine Plastiktüte für Lebensmittelverpackungen ...

Die wichtigsten natürlichen Quellen von Kohlenwasserstoffen sind Mineralien - Kohle, Öl, Gas.

KOHLE

Weltweit bekannter 36 tausend Kohlebecken und Lagerstätten, die zusammen besetzen 15% Territorien des Globus. Kohlefelder können sich über Tausende von Kilometern erstrecken. Insgesamt sind die allgemeinen geologischen Kohlereserven auf der Erde 5 Billionen 500 Milliarden Tonnen, einschließlich erkundeter Lagerstätten - 1 Billion 750 Milliarden Tonnen.

Es gibt drei Hauptarten fossiler Kohlen. Beim Verbrennen von Braunkohle Anthrazit ist die Flamme unsichtbar, die Verbrennung ist rauchlos und Kohle macht beim Verbrennen ein lautes Knacken.

Anthrazitist die älteste fossile Kohle. Unterscheidet sich durch die große Dichte und den Glanz. Enthält bis zu 95% Kohlenstoff.

Kohle- enthält bis zu 99% Kohlenstoff. Von allen fossilen Kohlen ist sie die am weitesten verbreitete.

Braunkohle- enthält bis zu 72% Kohlenstoff. Hat eine braune Farbe. Als jüngste fossile Kohle behält sie oft Spuren der Struktur des Baumes, aus dem sie entstanden ist. Unterscheidet sich durch hohe Hygroskopizität und hohen Aschegehalt ( von 7 % bis 38 %), Daher wird es nur als lokaler Brennstoff und als Rohstoff für die chemische Verarbeitung verwendet. Durch Hydrierung werden insbesondere wertvolle Arten flüssiger Kraftstoffe gewonnen: Benzin und Kerosin.

Kohlenstoff ist der Hauptbestandteil von Kohle 99% ), Braunkohle ( bis zu 72%). Der Ursprung des Namens Kohlenstoff, dh „tragende Kohle“. In ähnlicher Weise enthält der lateinische Name "Carboneum" an der Basis die Wurzel Carbo-Kohle.

Wie Öl enthält Kohle eine große Menge an organischer Substanz. Neben organischen Stoffen gehören dazu auch anorganische Stoffe wie Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst - Kohle. Eine der Hauptmethoden der Kohleverarbeitung ist die Verkokung - die Kalzinierung ohne Luftzugang. Durch die Verkokung, die bei einer Temperatur von 1000 0 C durchgeführt wird, entsteht:

Koksofengas- es besteht aus Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, Verunreinigungen aus Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen.

Kohlenteer - enthält mehrere hundert verschiedene organische Substanzen, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterocyclische Verbindungen.

Top-Teer- oder Ammoniakwasser - enthalten, wie der Name schon sagt, gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen.

Koks– fester Verkokungsrückstand, praktisch reine Kohle.

Koks wird zur Herstellung von Eisen und Stahl verwendet, Ammoniak wird zur Herstellung von Stickstoff und kombinierten Düngemitteln verwendet, und die Bedeutung organischer Verkokungsprodukte kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Wie ist die Verbreitungsgeographie dieses Minerals?

Der Hauptteil der Kohleressourcen fällt auf die nördliche Hemisphäre - Asien, Nordamerika, Eurasien. Welche Länder stechen in Bezug auf Reserven und Kohleförderung hervor?

China, USA, Indien, Australien, Russland.

Länder sind die Hauptexporteure von Kohle.

USA, Australien, Russland, Südafrika.

Hauptimportzentren.

Japan, Überseeeuropa.

Es ist ein sehr umweltschädlicher Kraftstoff. Während des Kohlebergbaus kommt es zu Explosionen und Methanbränden, und es treten bestimmte Umweltprobleme auf.

Umweltverschmutzung - Dies ist jede unerwünschte Änderung des Zustands dieser Umwelt aufgrund menschlicher Aktivitäten. Dies geschieht auch im Bergbau. Stellen Sie sich eine Situation in einem Kohleabbaugebiet vor. Zusammen mit Kohle steigt eine riesige Menge an Abfallgestein an die Oberfläche, das, da es unnötig ist, einfach auf Deponien gebracht wird. Allmählich gebildet Abfallhaufen- riesige, mehrere zehn Meter hohe, kegelförmige Berge aus taubem Gestein, die das Erscheinungsbild der natürlichen Landschaft verzerren. Und wird die gesamte Kohle, die an die Oberfläche gefördert wird, zwangsläufig zum Verbraucher exportiert? Natürlich nicht. Schließlich ist der Prozess nicht hermetisch. Unmengen an Kohlenstaub setzen sich auf der Erdoberfläche ab. Dadurch verändert sich die Zusammensetzung von Böden und Grundwasser, was sich zwangsläufig auf die Flora und Fauna der Region auswirkt.

Kohle enthält radioaktiven Kohlenstoff - C, aber nachdem der Brennstoff verbrannt wurde, gelangt der gefährliche Stoff zusammen mit Rauch in die Luft, ins Wasser, in den Boden und wird zu Schlacke oder Asche gebacken, die zur Herstellung von Baumaterialien verwendet werden. Dadurch „glühen“ Wände und Decken in Wohngebäuden und stellen eine Gefahr für die menschliche Gesundheit dar.

ÖL

Öl ist der Menschheit seit der Antike bekannt. An den Ufern des Euphrat wurde es abgebaut

6-7 Tausend Jahre v äh . Es wurde zur Beleuchtung von Wohnungen, zur Herstellung von Mörsern, als Medizin und Salbe sowie zur Einbalsamierung verwendet. Öl in der Antike war eine gewaltige Waffe: Feurige Flüsse ergossen sich auf die Köpfe derer, die die Festungsmauern stürmten, brennende Pfeile, die in Öl getaucht waren, flogen in die belagerten Städte. Öl war ein fester Bestandteil des Brandsatzes, der unter dem Namen in die Geschichte einging "Griechisches Feuer" Im Mittelalter diente es vor allem der Straßenbeleuchtung.

Mehr als 600 Öl- und Gasbecken wurden erkundet, 450 werden erschlossen , und die Gesamtzahl der Ölfelder erreicht 50.000.

Unterscheiden Sie zwischen Leicht- und Schweröl. Leichtöl wird mit Pumpen oder im Brunnenverfahren aus dem Untergrund gefördert. Aus solchem ​​Öl werden vor allem Benzin und Kerosin hergestellt. Schwere Ölsorten werden manchmal sogar im Bergbauverfahren (in der Republik Komi) gewonnen und daraus Bitumen, Heizöl und verschiedene Öle hergestellt.

Öl ist der vielseitigste Brennstoff, kalorienreich. Seine Gewinnung ist relativ einfach und billig, da bei der Ölförderung keine Menschen unter Tage abgesenkt werden müssen. Der Transport von Öl durch Pipelines ist kein großes Problem. Der Hauptnachteil dieser Art von Kraftstoff ist die geringe Verfügbarkeit von Ressourcen (ca. 50 Jahre ) . Die allgemeinen geologischen Reserven belaufen sich auf 500 Milliarden Tonnen, einschließlich der erkundeten 140 Milliarden Tonnen .

BEIM 2007 Russische Wissenschaftler haben der Weltgemeinschaft bewiesen, dass die im Arktischen Ozean gelegenen Unterwasserkämme von Lomonosov und Mendeleev eine Schelfzone des Festlandes sind und daher zur Russischen Föderation gehören. Der Chemielehrer wird über die Zusammensetzung des Öls und seine Eigenschaften berichten.

Öl ist ein „Energiebündel“. Mit nur 1 ml davon können Sie einen ganzen Eimer Wasser um ein Grad erhitzen, und um einen Eimer-Samowar zum Kochen zu bringen, benötigen Sie weniger als ein halbes Glas Öl. Hinsichtlich der Energiekonzentration pro Volumeneinheit steht Öl unter den Naturstoffen an erster Stelle. Auch radioaktive Erze können in dieser Hinsicht nicht mithalten, da der Gehalt an radioaktiven Stoffen in ihnen so gering ist, dass 1 mg gewonnen werden können. Kernbrennstoff muss tonnenweise Gestein verarbeitet werden.

Öl ist nicht nur die Grundlage des Brennstoff- und Energiekomplexes eines jeden Staates.

Hier sind die berühmten Worte von D. I. Mendeleev angebracht „Öl zu verbrennen ist dasselbe wie einen Hochofen zu heizen Banknoten". Jeder Tropfen Öl enthält mehr als 900 verschiedene chemische Verbindungen, mehr als die Hälfte der chemischen Elemente des Periodensystems. Dies ist wirklich ein Wunder der Natur, die Grundlage der petrochemischen Industrie. Etwa 90 % des geförderten Öls wird als Brennstoff verwendet. Trotz “ 10 % besitzen“ , Die petrochemische Synthese liefert viele tausend organische Verbindungen, die die dringenden Bedürfnisse der modernen Gesellschaft befriedigen. Kein Wunder, dass die Menschen Öl respektvoll „schwarzes Gold“, „das Blut der Erde“ nennen.

Öl ist eine ölige dunkelbraune Flüssigkeit mit einem rötlichen oder grünlichen Farbton, manchmal schwarz, rot, blau oder hell und sogar transparent mit einem charakteristischen stechenden Geruch. Manchmal ist Öl weiß oder farblos wie Wasser (z. B. auf dem Surukhanskoye-Feld in Aserbaidschan, auf einigen Feldern in Algerien).

Die Zusammensetzung des Öls ist nicht gleich. Aber alle enthalten normalerweise drei Arten von Kohlenwasserstoffen - Alkane (hauptsächlich normale Struktur), Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe. Das Verhältnis dieser Kohlenwasserstoffe im Öl verschiedener Felder ist unterschiedlich: Beispielsweise ist Mangyshlak-Öl reich an Alkanen und Öl in der Region Baku ist reich an Cycloalkanen.

Die wichtigsten Ölreserven befinden sich auf der Nordhalbkugel. Gesamt 75 Länder der Welt produzieren Öl, aber 90% seiner Produktion fallen auf den Anteil von nur 10 Ländern. Nahe ? Weltölreserven befinden sich in Entwicklungsländern. (Der Lehrer ruft an und zeigt auf der Karte).

Hauptproduktionsländer:

Saudi-Arabien, USA, Russland, Iran, Mexiko.

Gleichzeitig mehr 4/5 Der Ölverbrauch fällt auf den Anteil der wirtschaftlich entwickelten Länder, die die Hauptimportländer sind:

Japan, Übersee, USA.

Öl in seiner rohen Form wird nirgendwo verwendet, aber raffinierte Produkte werden verwendet.

Öl-Raffination

Eine moderne Anlage besteht aus einem Ölheizofen und einer Destillationskolonne, in der das Öl abgeschieden wird Fraktionen - einzelne Kohlenwasserstoffgemische nach ihrem Siedepunkt: Benzin, Naphtha, Kerosin. Der Ofen hat ein langes Rohr, das zu einer Spule gewickelt ist. Der Ofen wird durch die Verbrennungsprodukte von Heizöl oder Gas beheizt. Der Spule wird kontinuierlich Öl zugeführt: Dort wird es in Form einer Mischung aus Flüssigkeit und Dampf auf 320 - 350 0 C erhitzt und tritt in die Destillationskolonne ein. Die Destillationskolonne ist ein stählerner zylindrischer Apparat mit einer Höhe von etwa 40 m. Es hat im Inneren mehrere Dutzend horizontale Trennwände mit Löchern - die sogenannten Platten. Öldämpfe, die in die Säule eintreten, steigen auf und strömen durch die Löcher in den Platten. Da sie beim Aufwärtsbewegen allmählich abkühlen, verflüssigen sie sich teilweise. Schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe werden bereits auf den ersten Böden verflüssigt und bilden eine Gasölfraktion; flüchtigere Kohlenwasserstoffe werden oben gesammelt und bilden eine Kerosinfraktion; noch höher - Naphtha-Fraktion. Die flüchtigsten Kohlenwasserstoffe verlassen die Kolonne als Dämpfe und bilden nach Kondensation Benzin. Ein Teil des Benzins wird der Kolonne zur „Bewässerung“ wieder zugeführt, was zu einer besseren Betriebsweise beiträgt. (Eintrag in ein Notizbuch). Benzin - enthält Kohlenwasserstoffe C5 - C11, siedet im Bereich von 40 0 ​​​​C bis 200 0 C; Naphtha - enthält C8 - C14 Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 120 0 C bis 240 0 C Kerosin - enthält C12 - C18 Kohlenwasserstoffe, siedet bei einer Temperatur von 180 0 C bis 300 0 C; Gasöl – enthält Kohlenwasserstoffe C13 – C15, abdestilliert bei einer Temperatur von 230 0 C bis 360 0 C; Schmieröle - C16 - C28, sieden bei einer Temperatur von 350 0 C und darüber.

Nach der Destillation leichter Produkte aus Öl bleibt eine viskose schwarze Flüssigkeit zurück - Heizöl. Es ist ein wertvolles Gemisch aus Kohlenwasserstoffen. Schmieröle werden aus Heizöl durch zusätzliche Destillation gewonnen. Der nicht destillierbare Teil des Heizöls wird als Teer bezeichnet, der im Bauwesen und beim Pflastern von Straßen verwendet wird (Demonstration eines Videofragments). Die wertvollste Fraktion der direkten Destillation von Öl ist Benzin. Die Ausbeute dieser Fraktion übersteigt jedoch 17-20 Gew.-% Rohöl nicht. Es stellt sich das Problem: Wie kann der ständig steigende Bedarf der Gesellschaft an Kraftstoff für Autos und Flugzeuge gedeckt werden? Die Lösung wurde Ende des 19. Jahrhunderts von einem russischen Ingenieur gefunden Wladimir Grigorjewitsch Schuchow. BEIM 1891 Jahr führte er erstmals eine industrielle knacken Kerosinfraktion von Öl, wodurch die Benzinausbeute auf 65-70% (berechnet als Rohöl) gesteigert werden konnte. Nur für die Entwicklung des Prozesses des thermischen Crackens von Erdölprodukten hat die dankbare Menschheit den Namen dieser einzigartigen Person in der Geschichte der Zivilisation mit goldenen Buchstaben eingeschrieben.

Die durch die Ölrektifikation gewonnenen Produkte werden einer chemischen Verarbeitung unterzogen, die eine Reihe komplexer Prozesse umfasst, darunter das Cracken von Erdölprodukten (aus dem englischen "Cracking" - Splitting). Es gibt verschiedene Arten des Crackens: thermisches, katalytisches, Hochdruckcracken, Reduktion. Thermisches Cracken besteht in der Spaltung von Kohlenwasserstoffmolekülen mit einer langen Kette in kürzere unter dem Einfluss hoher Temperatur (470-550 0 C). Bei dieser Spaltung entstehen neben Alkanen auch Alkene:

Derzeit ist das katalytische Cracken am weitesten verbreitet. Es wird bei einer Temperatur von 450-500 0 C durchgeführt, jedoch mit einer höheren Geschwindigkeit, und ermöglicht es Ihnen, Benzin von höherer Qualität zu erhalten. Unter den Bedingungen des katalytischen Crackens finden neben Spaltungsreaktionen Isomerisierungsreaktionen statt, dh die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen mit normaler Struktur in verzweigte Kohlenwasserstoffe.

Die Isomerisierung beeinflusst die Qualität von Benzin, da das Vorhandensein von verzweigten Kohlenwasserstoffen seine Oktanzahl stark erhöht. Als Cracken werden die sogenannten Sekundärprozesse der Ölraffination bezeichnet. Eine Reihe anderer katalytischer Prozesse, wie z. B. das Reformieren, werden ebenfalls als sekundär eingestuft. Reformieren- Dies ist die Aromatisierung von Benzinen durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators, beispielsweise Platin. Unter diesen Bedingungen werden Alkane und Cycloalkane in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt, wodurch auch die Oktanzahl von Benzin deutlich ansteigt.

Ökologie und Ölfeld

Für die petrochemische Produktion ist die Umweltproblematik besonders relevant. Die Ölförderung ist mit Energiekosten und Umweltverschmutzung verbunden. Eine gefährliche Verschmutzungsquelle der Ozeane ist die Offshore-Ölförderung, und die Ozeane werden auch während des Öltransports verschmutzt. Jeder von uns hat im Fernsehen die Folgen von Öltankerunfällen gesehen. Schwarze, ölbedeckte Ufer, schwarze Brandung, erstickende Delfine, Vögel, deren Flügel in zähflüssigem Heizöl stecken, Menschen in Schutzanzügen, die mit Schaufeln und Eimern Öl sammeln. Ich möchte die Daten einer schweren Umweltkatastrophe zitieren, die sich im November 2007 in der Straße von Kertsch ereignet hat. 2.000 Tonnen Ölprodukte und etwa 7.000 Tonnen Schwefel gelangten ins Wasser. Die Tuzla-Nehrung, die sich am Zusammenfluss des Schwarzen und des Asowschen Meeres befindet, und die Tschuschka-Nehrung haben am meisten unter der Katastrophe gelitten. Nach dem Unfall setzte sich Heizöl auf dem Boden ab, das eine kleine herzförmige Muschel tötete, die Hauptnahrung der Meeresbewohner. Es wird 10 Jahre dauern, das Ökosystem wiederherzustellen. Mehr als 15.000 Vögel starben. Ein Liter Öl, das ins Wasser gefallen ist, verteilt sich fleckenweise auf einer Fläche von 100 qm. Obwohl der Ölfilm sehr dünn ist, bildet er eine unüberwindbare Barriere für den Weg des Sauerstoffs von der Atmosphäre zur Wassersäule. Dadurch werden der Sauerstoffhaushalt und der Ozean gestört. "ersticken". Plankton, das Rückgrat der Nahrungskette der Ozeane, stirbt. Derzeit sind etwa 20% der Fläche des Weltozeans mit Ölverschmutzungen bedeckt, und die von Ölverschmutzung betroffene Fläche wächst. Abgesehen davon, dass der Weltozean mit einem Ölfilm bedeckt ist, können wir ihn auch an Land beobachten. In den Ölfeldern Westsibiriens beispielsweise wird jährlich mehr Öl ausgelaufen, als ein Tanker aufnehmen kann – bis zu 20 Millionen Tonnen. Etwa die Hälfte dieses Öls landet durch Unfälle im Boden, der Rest sind „geplante“ Brunnen und Lecks bei der Inbetriebnahme von Brunnen, Erkundungsbohrungen und Reparaturen von Pipelines. Die größte Fläche des ölverseuchten Landes fällt nach Angaben des Umweltausschusses des Autonomen Kreises der Jamal-Nenzen auf den Purovsky-Bezirk.

ERD- UND ASSOZIIERTES ERDGAS

Erdgas enthält Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, die Hauptbestandteile sind Methan. Sein Gehalt im Gas verschiedener Felder reicht von 80 % bis 97 %. Neben Methan - Ethan, Propan, Butan. Anorganisch: Stickstoff - 2 %; CO2; H2O; H2S, Edelgase. Bei der Verbrennung von Erdgas wird viel Wärme frei.

Erdgas als Kraftstoff übertrifft in seinen Eigenschaften sogar Erdöl, es ist kalorienreicher. Dies ist der jüngste Zweig der Kraftstoffindustrie. Gas ist noch einfacher zu fördern und zu transportieren. Er ist der sparsamste aller Kraftstoffe. Allerdings gibt es auch Nachteile: den aufwändigen interkontinentalen Gastransport. Tanker - Methanmist, der Gas in verflüssigtem Zustand transportiert, sind äußerst komplexe und teure Strukturen.

Es wird verwendet als: effektiver Brennstoff, Rohstoff in der chemischen Industrie, bei der Herstellung von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten usw. Produktion. Erdölgas enthält weniger Methan, aber mehr Propan, Butan und andere höhere Kohlenwasserstoffe. Wo wird das Gas produziert?

Mehr als 70 Länder der Welt verfügen über kommerzielle Gasreserven. Außerdem verfügen die Entwicklungsländer wie beim Öl über sehr große Reserven. Aber die Gasförderung wird hauptsächlich von entwickelten Ländern durchgeführt. Sie haben Möglichkeiten, es zu nutzen oder Gas an andere Länder zu verkaufen, die sich auf demselben Kontinent wie sie befinden. Der internationale Gashandel ist weniger aktiv als der Ölhandel. Etwa 15 % des weltweit produzierten Gases gelangt auf den internationalen Markt. Fast 2/3 der Weltgasproduktion werden von Russland und den USA bereitgestellt. Die führende Gasproduktionsregion nicht nur in unserem Land, sondern auch in der Welt ist zweifellos der Autonome Kreis der Jamalo-Nenzen, in dem sich diese Industrie seit 30 Jahren entwickelt. Unsere Stadt Novy Urengoy wird zu Recht als Gashauptstadt anerkannt. Die größten Vorkommen sind Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Das Urengoi-Feld ist im Guinness-Buch der Rekorde aufgeführt. Die Reserven und die Produktion der Lagerstätte sind einzigartig. Erkundete Reserven übersteigen 10 Billionen. m 3 , 6 trln. m 3. Im Jahr 2008 plant JSC „Gazprom“, 598 Mrd. m 3 „blaues Gold“ auf dem Urengoi-Feld zu fördern.

Erdgas und Ökologie

Die Unvollkommenheit der Technologie der Öl- und Gasförderung, deren Transport verursacht die ständige Verbrennung des Gasvolumens in den Wärmeeinheiten von Kompressorstationen und in Fackeln. Kompressorstationen sind für etwa 30 % dieser Emissionen verantwortlich. An Fackelanlagen werden jährlich etwa 450.000 Tonnen Erd- und Begleitgas verbrannt, während mehr als 60.000 Tonnen Schadstoffe in die Atmosphäre gelangen.

Öl, Gas, Kohle sind wertvolle Rohstoffe für die chemische Industrie. In naher Zukunft werden sie im Brennstoff- und Energiekomplex unseres Landes einen Ersatz finden. Derzeit suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, Sonnen- und Windenergie sowie Kernbrennstoff zu nutzen, um Öl vollständig zu ersetzen. Wasserstoff ist der vielversprechendste Kraftstoff der Zukunft. Die Reduzierung des Öleinsatzes in der thermischen Energietechnik ist nicht nur der Weg zu einer rationelleren Nutzung, sondern auch zur Erhaltung dieses Rohstoffs für künftige Generationen. Kohlenwasserstoffrohstoffe sollten nur in der verarbeitenden Industrie verwendet werden, um eine Vielzahl von Produkten zu erhalten. Leider ändert sich die Situation noch nicht und bis zu 94 % des geförderten Öls werden als Brennstoff verwendet. D. I. Mendeleev sagte weise: „Öl zu verbrennen ist dasselbe wie den Ofen mit Banknoten zu heizen.“

Während des Unterrichts können Sie sich mit dem Thema „Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die derzeit von der Menschheit verbraucht wird, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie erfahren etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) und was mit dem Öl passiert, nachdem es gefördert wurde.

Thema: Kohlenwasserstoffe begrenzen

Lektion: Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen

Etwa 90 % der von der modernen Zivilisation verbrauchten Energie wird durch die Verbrennung natürlicher fossiler Brennstoffe – Erdgas, Öl und Kohle – erzeugt.

Russland ist ein Land, das reich an natürlichen fossilen Brennstoffen ist. In Westsibirien und im Ural gibt es große Erdöl- und Erdgasvorkommen. Steinkohle wird in den Becken von Kusnezk, Südjakutsk und anderen Regionen abgebaut.

Erdgas besteht im Mittel zu 95 Vol.-% aus Methan.

Neben Methan enthält Erdgas aus verschiedenen Feldern Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Schwefelwasserstoff und andere leichte Alkane - Ethan, Propan und Butane.

Erdgas wird aus unterirdischen Lagerstätten gewonnen, wo es unter hohem Druck steht. Methan und andere Kohlenwasserstoffe entstehen aus organischen Stoffen pflanzlichen und tierischen Ursprungs bei deren Zersetzung ohne Luftzutritt. Methan entsteht ständig und laufend durch die Aktivität von Mikroorganismen.

Methan kommt auf den Planeten des Sonnensystems und ihren Satelliten vor.

Reines Methan ist geruchlos. Das im Alltag verwendete Gas hat jedoch einen charakteristischen unangenehmen Geruch. Dies ist der Geruch von speziellen Zusatzstoffen - Mercaptanen. Der Geruch von Mercaptanen ermöglicht es Ihnen, ein Leck von Haushaltsgas rechtzeitig zu erkennen. Gemische von Methan mit Luft sind explosiv in einem weiten Bereich von Verhältnissen - von 5 bis 15 Vol.-% Gas. Wenn Sie also Gas im Raum riechen, können Sie nicht nur ein Feuer anzünden, sondern auch elektrische Schalter verwenden. Der kleinste Funke kann eine Explosion verursachen.

Reis. 1. Öl aus verschiedenen Feldern

Öl- eine dicke Flüssigkeit wie Öl. Seine Farbe reicht von hellgelb bis braun und schwarz.

Reis. 2. Ölfelder

Öl aus verschiedenen Feldern ist in seiner Zusammensetzung sehr unterschiedlich. Reis. 1. Der Hauptbestandteil von Öl sind Kohlenwasserstoffe mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen. Grundsätzlich sind diese Kohlenwasserstoffe gesättigt, d.h. Alkane. Reis. 2.

Die Zusammensetzung des Öls umfasst auch organische Verbindungen, die Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff enthalten.Öl enthält Wasser und anorganische Verunreinigungen.

Im Öl sind Gase gelöst, die bei der Gewinnung freigesetzt werden - verbundene Erdölgase. Dies sind Methan, Ethan, Propan, Butane mit Verunreinigungen aus Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff.

Kohle, wie Öl, ist eine komplexe Mischung. Der Kohlenstoffanteil darin macht 80-90% aus. Der Rest sind Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und einige andere Elemente. Bei Braunkohle der Anteil an Kohlenstoff und organischen Stoffen ist geringer als bei Stein. Noch weniger Bio Ölschiefer.

In der Industrie wird Kohle ohne Luft auf 900-1100 0 C erhitzt. Dieser Vorgang wird aufgerufen Verkokung. Das Ergebnis ist Koks mit hohem Kohlenstoffgehalt, Koksgas und Kohlenteer, die für die Metallurgie benötigt werden. Aus Gas und Teer werden viele organische Substanzen freigesetzt. Reis. 3.

Reis. 3. Das Gerät des Koksofens

Erdgas und Erdöl sind die wichtigsten Rohstoffquellen für die chemische Industrie. Öl, wie es produziert wird, oder "Rohöl", ist selbst als Brennstoff schwierig zu verwenden. Daher wird Rohöl in Fraktionen (aus dem englischen "fraction" - "part") unterteilt, wobei Unterschiede in den Siedepunkten seiner Bestandteile verwendet werden.

Das Verfahren zur Trennung von Öl, basierend auf den unterschiedlichen Siedepunkten seiner Kohlenwasserstoffe, wird als Destillation oder Destillation bezeichnet. Reis. 4.

Reis. 4. Produkte der Ölraffination

Die Fraktion, die bei etwa 50 bis 180 0 C destilliert wird, wird als Benzin.

Kerosin siedet bei Temperaturen von 180-300 0 C.

Ein dicker schwarzer Rückstand, der keine flüchtigen Substanzen enthält, wird genannt Heizöl.

Es gibt auch eine Reihe von Zwischenfraktionen, die in engeren Bereichen sieden - Petrolether (40-70 0 C und 70-100 0 C), Testbenzin (149-204 ° C) und auch Gasöl (200-500 0 C) . Sie werden als Lösungsmittel verwendet. Heizöl kann unter vermindertem Druck destilliert werden, so werden daraus Schmieröle und Paraffine gewonnen. Fester Rückstand aus der Destillation von Heizöl - Asphalt. Es wird zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.

Die Verarbeitung von Erdölbegleitgasen ist ein eigener Industriezweig und ermöglicht die Gewinnung einer Reihe wertvoller Produkte.

Zusammenfassung der Lektion

Während des Unterrichts haben Sie sich mit dem Thema „Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die derzeit von der Menschheit verbraucht wird, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie haben etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) gelernt, darüber, was mit Öl passiert, nachdem es gefördert wurde.

Referenzliste

1. Rudzitis G.E. Chemie. Grundlagen der Allgemeinen Chemie. Klasse 10: Lehrbuch für Bildungseinrichtungen: Grundstufe / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. -M.: Bildung, 2012.

2. Chemie. 10. Klasse. Profilebene: Lehrbuch. für Allgemeinbildung Institutionen / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V. V. Lunin und andere - M.: Drofa, 2008. - 463 p.

3. Chemie. Klasse 11. Profilebene: Lehrbuch. für Allgemeinbildung Institutionen / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V. V. Lunin und andere - M.: Drofa, 2010. - 462 p.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Aufgabensammlung der Chemie für Studienanfänger. - 4. Aufl. - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2012. - 278 p.

Hausaufgaben

1. Nr. 3, 6 (S. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemie: Organische Chemie. Klasse 10: Lehrbuch für Bildungseinrichtungen: Grundstufe / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. -M.: Bildung, 2012.

2. Was ist der Unterschied zwischen Erdölbegleitgas und Erdgas?

3. Wie wird die Ölraffination durchgeführt?

Natürliche Quelle von Kohlenwasserstoffen	Seine Hauptmerkmale
Öl	Mehrstoffgemisch, das hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen besteht. Kohlenwasserstoffe werden hauptsächlich durch Alkane, Cycloalkane und Arene repräsentiert.
Begleitgas	Bei der Ölgewinnung entsteht ein Gemisch, das fast ausschließlich aus Alkanen mit einer langen Kohlenstoffkette von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besteht, daher der Ursprung des Namens. Es gibt einen Trend: Je niedriger das Molekulargewicht des Alkans, desto höher sein Anteil im Erdölbegleitgas.
Erdgas	Ein Gemisch, das überwiegend aus niedermolekularen Alkanen besteht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan. Sein Anteil kann je nach Gasfeld zwischen 75 und 99 % liegen. An zweiter Stelle in der Konzentration steht mit großem Abstand Ethan, Propan ist noch weniger enthalten usw. Der grundlegende Unterschied zwischen Erdgas und Erdölbegleitgas besteht darin, dass der Anteil an Propan und isomeren Butanen im Erdölbegleitgas deutlich höher ist.
Kohle	Mehrstoffgemisch aus verschiedenen Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Auch die Zusammensetzung von Kohle enthält eine erhebliche Menge an anorganischen Stoffen, deren Anteil deutlich höher ist als in Öl.

Öl-Raffination

Öl ist ein Mehrstoffgemisch aus verschiedenen Stoffen, hauptsächlich Kohlenwasserstoffen. Diese Komponenten unterscheiden sich voneinander in Siedepunkten. In diesem Zusammenhang werden beim Erhitzen von Öl zuerst die am leichtesten siedenden Komponenten verdampft, dann Verbindungen mit einem höheren Siedepunkt usw. Basierend auf diesem Phänomen primäre Ölraffination , bestehend aus Destillation (Berichtigung) Öl. Dieser Prozess wird primär genannt, da davon ausgegangen wird, dass während seines Ablaufs keine chemischen Umwandlungen von Stoffen stattfinden und Öl nur in Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten getrennt wird. Unten ist ein schematisches Diagramm einer Destillationskolonne mit einer kurzen Beschreibung des Destillationsprozesses selbst:

Vor dem Rektifikationsprozess wird das Öl auf besondere Weise aufbereitet, nämlich von verunreinigtem Wasser mit darin gelösten Salzen und von festen mechanischen Verunreinigungen befreit. Das so vorbereitete Öl gelangt in den Röhrenofen, wo es auf eine hohe Temperatur (320-350 o C) erhitzt wird. Nach der Erwärmung in einem Röhrenofen gelangt das Hochtemperaturöl in den unteren Teil der Destillationskolonne, wo einzelne Fraktionen verdampfen und deren Dämpfe die Destillationskolonne hinaufsteigen. Je höher der Querschnitt der Destillationskolonne ist, desto niedriger ist ihre Temperatur. Somit werden die folgenden Brüche in unterschiedlichen Höhen genommen:

1) Destillationsgase (ganz oben aus der Kolonne entnommen, daher übersteigt ihr Siedepunkt 40 ° C nicht);

2) Benzinfraktion (Siedepunkt von 35 bis 200 o C);

3) Naphthafraktion (Siedepunkte von 150 bis 250 o C);

4) Kerosinfraktion (Siedepunkte von 190 bis 300 o C);

5) Dieselfraktion (Siedepunkt von 200 bis 300 o C);

6) Heizöl (Siedepunkt über 350 o C).

Es ist zu beachten, dass die bei der Ölrektifikation isolierten durchschnittlichen Fraktionen nicht den Standards für die Kraftstoffqualität entsprechen. Außerdem entsteht durch die Öldestillation eine beträchtliche Menge Heizöl – bei weitem nicht das am meisten nachgefragte Produkt. Dabei geht es darum, nach der Primärverarbeitung von Öl die Ausbeute an teureren, insbesondere Benzinfraktionen zu steigern sowie die Qualität dieser Fraktionen zu verbessern. Diese Aufgaben werden mit verschiedenen Verfahren gelöst. Öl-Raffination , wie zum Beispiel knacken undreformieren .

Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Prozesse, die bei der Sekundärverarbeitung von Öl verwendet werden, viel größer ist und wir nur einige der wichtigsten ansprechen. Lassen Sie uns nun verstehen, was diese Prozesse bedeuten.

Cracken (thermisch oder katalytisch)

Dieses Verfahren soll die Ausbeute der Benzinfraktion erhöhen. Zu diesem Zweck werden schwere Fraktionen, wie beispielsweise Heizöl, stark erhitzt, meistens in Gegenwart eines Katalysators. Als Ergebnis dieser Aktion werden langkettige Moleküle, die Teil der schweren Fraktionen sind, zerrissen und Kohlenwasserstoffe mit einem niedrigeren Molekulargewicht werden gebildet. Tatsächlich führt dies zu einer zusätzlichen Ausbeute einer wertvolleren Benzinfraktion als das ursprüngliche Heizöl. Die chemische Essenz dieses Prozesses spiegelt sich in der Gleichung wider:

Reformieren

Dieses Verfahren hat die Aufgabe, die Qualität der Benzinfraktion zu verbessern, insbesondere deren Klopffestigkeit (Oktanzahl) zu erhöhen. Es ist diese Eigenschaft von Benzin, die an Tankstellen angegeben wird (92., 95., 98. Benzin usw.).

Durch den Reformierungsprozess steigt der Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen in der Benzinfraktion, die neben anderen Kohlenwasserstoffen eine der höchsten Oktanzahlen aufweist. Eine solche Erhöhung des Anteils an aromatischen Kohlenwasserstoffen wird hauptsächlich durch die während des Reformierungsprozesses ablaufenden Dehydrocyclisierungsreaktionen erreicht. Zum Beispiel bei ausreichender Erwärmung n-Hexan in Gegenwart eines Platinkatalysators verwandelt es sich in Benzol und n-Heptan auf ähnliche Weise - in Toluol:

Kohleverarbeitung

Die Hauptmethode der Kohleverarbeitung ist Verkokung . Kohleverkokung bezeichnet den Prozess, bei dem Kohle ohne Zugang zu Luft erhitzt wird. Gleichzeitig werden durch eine solche Erwärmung vier Hauptprodukte aus Kohle isoliert:

1) Cola

Eine feste Substanz, die fast aus reinem Kohlenstoff besteht.

2) Kohlenteer

Enthält eine große Anzahl verschiedener überwiegend aromatischer Verbindungen, wie Benzol, seine Homologen, Phenole, aromatische Alkohole, Naphthalin, Naphthalin-Homologe usw.;

3) Ammoniakwasser

Trotz ihres Namens enthält diese Fraktion neben Ammoniak und Wasser auch Phenol, Schwefelwasserstoff und einige andere Verbindungen.

4) Kokereigas

Die Hauptbestandteile von Kokereigas sind Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid, Stickstoff, Ethylen usw.

Die wichtigsten Quellen für Kohlenwasserstoffe sind Erd- und Erdölbegleitgase, Öl und Kohle.

Durch Reserven Erdgas der erste Platz der Welt gehört unserem Land. Erdgas enthält niedermolekulare Kohlenwasserstoffe. Es hat die folgende ungefähre Zusammensetzung (nach Volumen): 80-98% Methan, 2-3% seiner nächsten Homologen - Ethan, Propan, Butan und eine kleine Menge an Verunreinigungen - Schwefelwasserstoff H 2 S, Stickstoff N 2 , Edelgase , Kohlenmonoxid (IV ) CO 2 und Wasserdampf H 2 O . Die Zusammensetzung des Gases ist feldspezifisch. Dabei gilt folgendes Muster: Je höher das relative Molekulargewicht des Kohlenwasserstoffs ist, desto weniger ist im Erdgas enthalten.

Erdgas ist als billiger Brennstoff mit hohem Heizwert weit verbreitet (Verbrennung von 1m 3 setzt bis zu 54.400 kJ frei). Es ist eine der besten Brennstoffarten für den häuslichen und industriellen Bedarf. Darüber hinaus ist Erdgas ein wertvoller Rohstoff für die chemische Industrie: die Produktion von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, verschiedenen Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten und anderen Produkten.

Begleitende Erdölgase befinden sich zusammen mit Öl in Lagerstätten: Sie sind darin gelöst und befinden sich über dem Öl und bilden eine Gas-„Kappe“. Beim Fördern von Öl an die Oberfläche werden Gase aufgrund eines starken Druckabfalls davon getrennt. Bisher wurden Begleitgase nicht verwendet und bei der Ölförderung abgefackelt. Derzeit werden sie aufgefangen und als Brennstoff und wertvolle chemische Rohstoffe verwendet. Begleitgase enthalten weniger Methan als Erdgas, aber mehr Ethan, Propan, Butan und höhere Kohlenwasserstoffe. Außerdem enthalten sie im Wesentlichen die gleichen Verunreinigungen wie im Erdgas: H 2 S, N 2, Edelgase, H 2 O-Dampf, CO 2 . Einzelne Kohlenwasserstoffe (Ethan, Propan, Butan usw.) werden aus Begleitgasen gewonnen, ihre Verarbeitung ermöglicht es, durch Dehydrierung ungesättigte Kohlenwasserstoffe zu gewinnen - Propylen, Butylen, Butadien, aus denen dann Kautschuke und Kunststoffe synthetisiert werden. Als Haushaltsbrennstoff wird ein Gemisch aus Propan und Butan (Flüssiggas) verwendet. Naturbenzin (eine Mischung aus Pentan und Hexan) wird als Benzinzusatz zur besseren Zündung des Kraftstoffs beim Starten des Motors verwendet. Die Oxidation von Kohlenwasserstoffen erzeugt organische Säuren, Alkohole und andere Produkte.

Öl- ölige brennbare Flüssigkeit von dunkelbrauner oder fast schwarzer Farbe mit charakteristischem Geruch. Es ist leichter als Wasser (= 0,73–0,97 g / cm 3), praktisch unlöslich in Wasser. Aufgrund seiner Zusammensetzung ist Öl ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen mit unterschiedlichen Molekulargewichten und hat daher keinen bestimmten Siedepunkt.

Öl besteht hauptsächlich aus flüssigen Kohlenwasserstoffen (in ihnen sind feste und gasförmige Kohlenwasserstoffe gelöst). Üblicherweise sind dies Alkane (meist normal aufgebaut), Cycloalkane und Arene, deren Anteil in Ölen aus verschiedenen Bereichen stark schwankt. Uralöl enthält mehr Arene. Öl enthält neben Kohlenwasserstoffen Sauerstoff, Schwefel und stickstoffhaltige organische Verbindungen.

Rohöl wird normalerweise nicht verwendet. Um aus Öl technisch wertvolle Produkte zu gewinnen, wird es einer Aufbereitung unterzogen.

Primäre VerarbeitungÖl besteht in seiner Destillation. Die Destillation wird in Raffinerien nach der Abtrennung von Begleitgasen durchgeführt. Bei der Destillation von Öl werden Leichtölprodukte gewonnen:

Benzin ( t kip \u003d 40–200 ° С) enthält Kohlenwasserstoffe С 5 -С 11,

Naphtha ( t kip \u003d 150–250 ° С) enthält Kohlenwasserstoffe С 8 -С 14,

Kerosin ( t kip \u003d 180–300 ° С) enthält Kohlenwasserstoffe С 12 -С 18,

Gasöl ( t kip > 275 °C),

und im Rest - eine viskose schwarze Flüssigkeit - Heizöl.

Öl wird weiterverarbeitet. Es wird unter reduziertem Druck destilliert (um Zersetzung zu verhindern) und Schmieröle werden isoliert: Spindel, Motor, Zylinder usw. Vaseline und Paraffin werden aus Heizöl einiger Ölsorten isoliert. Der Rückstand von Heizöl nach der Destillation – Teer – nach partieller Oxidation wird zur Herstellung von Asphalt verwendet. Der Hauptnachteil der Ölraffination ist die geringe Benzinausbeute (nicht mehr als 20%).

Öldestillationsprodukte haben verschiedene Verwendungszwecke.

Benzin in großen Mengen als Flug- und Autotreibstoff verwendet. Es besteht in der Regel aus Kohlenwasserstoffen mit durchschnittlich 5 bis 9 C-Atomen in Molekülen. Naphtha Es wird als Kraftstoff für Traktoren sowie als Lösungsmittel in der Farben- und Lackindustrie verwendet. Große Mengen werden zu Benzin verarbeitet. Kerosin Es wird als Treibstoff für Traktoren, Düsenflugzeuge und Raketen sowie für den Hausbedarf verwendet. Solaröl - Gasöl- als Motorkraftstoff verwendet werden, und Schmieröle- zum Schmieren von Mechanismen. Vaseline in der Medizin verwendet. Es besteht aus einem Gemisch aus flüssigen und festen Kohlenwasserstoffen. Paraffin es wird zur Gewinnung höherer Carbonsäuren, zum Imprägnieren von Holz bei der Herstellung von Streichhölzern und Bleistiften, zur Herstellung von Kerzen, Schuhcreme usw. verwendet. Es besteht aus einem Gemisch fester Kohlenwasserstoffe. Heizöl Neben der Verarbeitung zu Schmierölen und Benzin wird es als flüssiger Brennstoff für Kessel verwendet.

Beim sekundäre VerarbeitungsmethodenÖl ist eine Veränderung in der Struktur der Kohlenwasserstoffe, aus denen es besteht. Unter diesen Methoden ist das Kracken von Ölkohlenwasserstoffen von großer Bedeutung, das durchgeführt wird, um die Benzinausbeute zu erhöhen (bis zu 65–70%).

Knacken- der Prozess der Spaltung von im Öl enthaltenen Kohlenwasserstoffen, wodurch Kohlenwasserstoffe mit einer geringeren Anzahl von C-Atomen im Molekül entstehen. Es gibt zwei Hauptarten des Crackens: thermisch und katalytisch.

Thermisches Cracken erfolgt durch Erhitzen des Ausgangsmaterials (Heizöl usw.) auf eine Temperatur von 470–550 °C und einen Druck von 2–6 MPa. Dabei werden Kohlenwasserstoffmoleküle mit einer großen Zahl von C-Atomen in Moleküle mit einer geringeren Zahl von Atomen sowohl gesättigter als auch ungesättigter Kohlenwasserstoffe gespalten. Zum Beispiel:

(Radikalmechanismus),

Auf diese Weise wird hauptsächlich Autobenzin gewonnen. Seine Leistung aus Öl erreicht 70%. Das thermische Cracken wurde 1891 vom russischen Ingenieur V. G. Shukhov entdeckt.

katalytische Zersetzung wird in Gegenwart von Katalysatoren (meist Alumosilikate) bei 450–500 °C und Atmosphärendruck durchgeführt. Auf diese Weise wird Flugbenzin mit einer Ausbeute von bis zu 80 % gewonnen. Diese Art des Crackens wird hauptsächlich Kerosin- und Gasölfraktionen von Öl ausgesetzt. Beim katalytischen Cracken treten neben Spaltungsreaktionen auch Isomerisierungsreaktionen auf. Infolgedessen werden gesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem verzweigten Kohlenstoffgerüst aus Molekülen gebildet, was die Benzinqualität verbessert:

Katalytisch gekracktes Benzin ist von höherer Qualität. Der Gewinnungsprozess verläuft viel schneller und verbraucht weniger Wärmeenergie. Außerdem entstehen beim katalytischen Cracken relativ viele verzweigtkettige Kohlenwasserstoffe (Isoverbindungen), die für die organische Synthese von großem Wert sind.

Beim t= 700 °C und darüber findet Pyrolyse statt.

Pyrolyse- Zersetzung organischer Substanzen ohne Luftzutritt bei hoher Temperatur. Während der Ölpyrolyse sind die Hauptreaktionsprodukte ungesättigte gasförmige Kohlenwasserstoffe (Ethylen, Acetylen) und aromatische Kohlenwasserstoffe - Benzol, Toluol usw. Da die Ölpyrolyse einer der wichtigsten Wege zur Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe ist, wird dieser Prozess oft als Ölaromatisierung bezeichnet.

Aromatisierung– Umwandlung von Alkanen und Cycloalkanen in Arene. Wenn schwere Fraktionen von Erdölprodukten in Gegenwart eines Katalysators (Pt oder Mo) erhitzt werden, werden Kohlenwasserstoffe mit 6–8 C-Atomen pro Molekül in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Diese Prozesse finden während der Reformierung (Veredelung von Benzin) statt.

Reformieren- Dies ist die Aromatisierung von Benzinen, die durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators, beispielsweise Pt, durchgeführt wird. Unter diesen Bedingungen werden Alkane und Cycloalkane in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt, wodurch auch die Oktanzahl von Benzin deutlich ansteigt. Aromatisierung wird verwendet, um einzelne aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol) aus Benzinfraktionen von Öl zu gewinnen.

In den letzten Jahren wurden Erdölkohlenwasserstoffe in großem Umfang als Quelle für chemische Rohmaterialien verwendet. Aus ihnen werden auf verschiedene Weise Stoffe gewonnen, die zur Herstellung von Kunststoffen, synthetischen Textilfasern, synthetischem Kautschuk, Alkoholen, Säuren, synthetischen Waschmitteln, Sprengstoffen, Pestiziden, synthetischen Fetten usw. benötigt werden.

Kohle es ist ebenso wie erdgas und erdöl ein energieträger und ein wertvoller chemischer rohstoff.

Die Hauptmethode der Kohleverarbeitung ist Verkokung(Trockendestillation). Beim Verkoken (Erhitzen auf 1000 °С - 1200 °С ohne Luftzutritt) entstehen verschiedene Produkte: Koks, Steinkohlenteer, Teerwasser und Kokereigas (Schema).

Planen

Koks wird als Reduktionsmittel bei der Eisenerzeugung in Hüttenwerken verwendet.

Kohlenteer dient als Quelle für aromatische Kohlenwasserstoffe. Es wird einer Rektifikationsdestillation unterzogen und es werden Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin sowie Phenole, stickstoffhaltige Verbindungen usw. erhalten.

Ammoniak, Ammoniumsulfat, Phenol etc. werden aus Teerwasser gewonnen.

Kokereigas wird zum Beheizen von Koksöfen verwendet (bei der Verbrennung von 1 m 3 werden ca. 18.000 kJ freigesetzt), aber überwiegend chemisch weiterverarbeitet. So wird daraus Wasserstoff für die Synthese von Ammoniak gewonnen, aus dem dann Stickstoffdünger sowie Methan, Benzol, Toluol, Ammoniumsulfat und Ethylen hergestellt werden.