Ühendid, mis sisaldavad ainult süsiniku ja vesiniku aatomeid.

Süsivesinikud jagunevad tsüklilisteks (karbotsüklilised ühendid) ja atsüklilisteks.

Tsüklilisteks (karbotsüklilisteks) ühenditeks nimetatakse ühendeid, mis sisaldavad ühte või mitut ainult süsinikuaatomitest koosnevat tsüklit (erinevalt heterotsüklilistest ühenditest, mis sisaldavad heteroaatomeid – lämmastik, väävel, hapnik jne). Karbotsüklilised ühendid jagunevad omakorda aromaatseteks ja mittearomaatseteks (alitsüklilisteks) ühenditeks.

Atsüklilised süsivesinikud hõlmavad orgaanilisi ühendeid, mille molekulide süsiniku karkass on avatud ahelaga.

Neid ahelaid võivad moodustada üksiksidemed (al-kaanid), need võivad sisaldada ühte kaksiksidet (alkeene), kahte või enamat kaksiksidet (dieenid või polüeenid), ühte kolmiksidet (alküünid).

Nagu teate, on süsinikuahelad osa enamikust orgaanilistest ainetest. Seega on süsivesinike uurimine eriti oluline, kuna need ühendid on teiste orgaaniliste ühendite klasside struktuurne alus.

Lisaks on süsivesinikud, eriti alkaanid, peamised looduslikud orgaaniliste ühendite allikad ning olulisemate tööstuslike ja laboratoorsete sünteeside aluseks (skeem 1).

Te juba teate, et süsivesinikud on keemiatööstuse kõige olulisem lähteaine. Süsivesinikud on omakorda looduses üsna laialt levinud ja neid saab eraldada erinevatest looduslikest allikatest: nafta, sellega seotud nafta ja maagaas, kivisüsi. Vaatleme neid üksikasjalikumalt.

Õli- süsivesinike, peamiselt hargnemata ja hargnenud ahelaga alkaanide looduslik komplekssegu, mis sisaldab molekulides 5–50 süsinikuaatomit, ja muude orgaaniliste ainetega. Selle koostis sõltub oluliselt selle tootmiskohast (ladustamiskohast), see võib lisaks alkaanidele sisaldada tsükloalkaane ja aromaatseid süsivesinikke.

Nafta gaasilised ja tahked komponendid lahustuvad selle vedelates komponentides, mis määrab selle agregatsiooni oleku. Õli on tumedat värvi (pruunist mustani) iseloomuliku lõhnaga õline vedelik, mis ei lahustu vees. Selle tihedus on väiksem kui vee tihedus, seetõttu levib õli sellesse sattudes pinnale, takistades hapniku ja muude õhugaaside lahustumist vees. Ilmselgelt põhjustab nafta sattumine looduslikesse veekogudesse mikroorganismide ja loomade surma, põhjustades keskkonnakatastroofe ja isegi katastroofe. On baktereid, mis võivad kasutada õli komponente toiduna, muutes selle oma elutähtsa tegevuse kahjututeks toodeteks. On selge, et nende bakterite kultuuride kasutamine on keskkonnale kõige ohutum ja paljutõotavam viis naftareostuse vastu võitlemiseks selle kaevandamise, transportimise ja töötlemise protsessis.

Looduses täidavad nafta ja sellega seotud naftagaas, millest tuleb juttu allpool, maa sisemuse õõnsusi. Erinevate ainete seguna ei ole õlil pidevat keemistemperatuuri. On selge, et iga selle komponent säilitab segus oma individuaalsed füüsikalised omadused, mis võimaldab eraldada õli selle komponentideks. Selleks puhastatakse see mehaanilistest lisanditest, väävlit sisaldavatest ühenditest ja allutatakse nn fraktsioneerivale destilleerimisele ehk rektifikatsioonile.

Fraktsionaalne destilleerimine on füüsikaline meetod erineva keemistemperatuuriga komponentide segu eraldamiseks.

Destilleerimine toimub spetsiaalsetes seadmetes - destilleerimiskolonnides, milles korratakse õlis sisalduvate vedelate ainete kondenseerumis- ja aurustumistsükleid (joonis 9).

Ainete segu keetmisel tekkivad aurud rikastatakse kergemalt keeva (st madalama temperatuuriga) komponendiga. Need aurud kogutakse kokku, kondenseeritakse (jahutatakse alla keemistemperatuuri) ja lastakse uuesti keema. Sel juhul moodustuvad aurud, mis on veelgi rikastatud madala keemistemperatuuriga ainega. Nende tsüklite korduval kordamisel on võimalik saavutada segus sisalduvate ainete peaaegu täielik eraldumine.

Destillatsioonikolonni saab toruahjus temperatuurini 320-350 °C kuumutatud õli. Destilleerimiskolonnis on horisontaalsed aukudega vaheseinad - nn plaadid, millele õlifraktsioonid kondenseeruvad. Kergelt keevad fraktsioonid kogunevad kõrgematele, kõrge keemistemperatuuridega fraktsioonid madalamatele.

Rektifitseerimise käigus jagatakse õli järgmisteks fraktsioonideks:

Rektifikatsioonigaasid - madala molekulmassiga süsivesinike, peamiselt propaani ja butaani segu, mille keemistemperatuur on kuni 40 ° C;

Bensiinifraktsioon (bensiin) - süsivesinikud koostisega C5H12 kuni C11H24 (keemistemperatuur 40-200 °C); selle fraktsiooni peenemal eraldamisel saadakse bensiin (petrooleeter, 40–70 ° C) ja bensiin (70–120 ° C);

Tööstusbensiini fraktsioon - süsivesinikud koostisega C8H18 kuni C14H30 (keemistemperatuur 150-250 °C);

Petrooleumi fraktsioon - süsivesinikud koostisega C12H26 kuni C18H38 (keemistemperatuur 180-300 °C);

Diislikütus - süsivesinikud koostisega C13H28 kuni C19H36 (keemistemperatuur 200-350 °C).

Õli destilleerimise jääk - kütteõli- sisaldab süsivesinikke süsinikuaatomite arvuga 18 kuni 50. Kütteõlist alandatud rõhul destilleerimisel saadakse päikeseõli (C18H28-C25H52), määrdeõlid (C28H58-C38H78), vaseliini ja parafiini – tahkete süsivesinike sulavad segud. Kütteõli destilleerimise tahket jääki - tõrva ja selle töötlemisprodukte - bituumenit ja asfalti kasutatakse teekatete valmistamiseks.

Õli rektifitseerimise tulemusena saadud tooted allutatakse keemilisele töötlemisele, mis hõlmab mitmeid keerulisi protsesse. Üks neist on naftasaaduste krakkimine. Te juba teate, et kütteõli jagatakse alandatud rõhu all komponentideks. See on tingitud asjaolust, et atmosfäärirõhul hakkavad selle komponendid lagunema enne keemistemperatuuri saavutamist. See on lõhenemise aluseks.

Pragunemine - naftasaaduste termiline lagunemine, mille tulemusena moodustuvad molekulis väiksema süsinikuaatomite arvuga süsivesinikud.

Krakkimist on mitut tüüpi: termiline krakkimine, katalüütiline krakkimine, kõrgsurvekrakkimine, redutseerimiskrakkimine.

Termiline krakkimine seisneb pika süsinikuahelaga süsivesinike molekulide lõhustamises lühemateks kõrge temperatuuri (470-550 °C) mõjul. Selle lõhenemise käigus moodustuvad koos alkaanidega alkeenid.

Üldiselt võib selle reaktsiooni kirjutada järgmiselt:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alkaan alkaan alkeen
pikk kett

Saadud süsivesinikke saab uuesti krakkida, et moodustada alkaane ja alkeene, mille molekulis on veelgi lühem süsinikuaatomite ahel:

Tavapärase termilise krakkimise käigus tekib palju madala molekulmassiga gaasilisi süsivesinikke, mida saab kasutada toorainena alkoholide, karboksüülhapete ja suure molekulmassiga ühendite (näiteks polüetüleeni) tootmiseks.

katalüütiline krakkimine esineb katalüsaatorite juuresolekul, mida kasutatakse kompositsiooni looduslike alumosilikaatidena

Katalüsaatorite abil krakkimise rakendamine viib süsivesinike moodustumiseni, mille molekulis on hargnenud või suletud süsinikuaatomite ahel. Sellise struktuuriga süsivesinike sisaldus mootorikütuses parandab oluliselt selle kvaliteeti, eelkõige löögikindlust – bensiini oktaanarvu.

Naftasaaduste krakkimine toimub kõrgel temperatuuril, mistõttu moodustuvad sageli süsiniku ladestused (tahm), mis saastavad katalüsaatori pinda, mis vähendab järsult selle aktiivsust.

Katalüsaatori pinna puhastamine süsiniku ladestustest - selle regenereerimine - on katalüütilise krakkimise praktilise rakendamise peamine tingimus. Lihtsaim ja odavaim viis katalüsaatori regenereerimiseks on selle röstimine, mille käigus süsiniku ladestused oksüdeeritakse õhuhapniku toimel. Katalüsaatori pinnalt eemaldatakse gaasilised oksüdatsiooniproduktid (peamiselt süsinikdioksiid ja vääveldioksiid).

Katalüütiline krakkimine on heterogeenne protsess, mis hõlmab tahkeid (katalüsaator) ja gaasilisi (süsivesinike aurud) aineid. On ilmne, et katalüsaatori regenereerimine – tahkete lademete vastasmõju atmosfäärihapnikuga – on samuti heterogeenne protsess.

heterogeensed reaktsioonid(gaas - tahke aine) voolab kiiremini, kui tahke aine pindala suureneb. Seetõttu katalüsaator purustatakse ning selle regenereerimine ja süsivesinike krakkimine viiakse läbi "keevkihis", mis on teile tuttav väävelhappe tootmisest.

Krakkimise lähteaine, näiteks gaasiõli, siseneb koonilisse reaktorisse. Reaktori alumine osa on väiksema läbimõõduga, mistõttu toiteauru voolukiirus on väga suur. Suurel kiirusel liikuv gaas püüab katalüsaatoriosakesed kinni ja kannab need reaktori ülemisse ossa, kus selle läbimõõdu suurenemise tõttu voolukiirus väheneb. Gravitatsiooni mõjul langevad katalüsaatoriosakesed reaktori alumisse kitsamasse ossa, kust need jälle ülespoole kantakse. Seega on iga katalüsaatori tera pidevas liikumises ja seda pestakse igast küljest gaasilise reaktiiviga.

Mõned katalüsaatoriterad sisenevad reaktori välimisse, laiemasse ossa ja vajuvad gaasivoolu takistust tundmata alumisse ossa, kus gaasivool need üles korjab ja regeneraatorisse kannab. Ka seal "keevkihi" režiimis katalüsaator põletatakse ja tagastatakse reaktorisse.

Seega ringleb katalüsaator reaktori ja regeneraatori vahel ning nendest eemaldatakse krakkimise ja röstimise gaasilised saadused.

Krakkimiskatalüsaatorite kasutamine võimaldab veidi tõsta reaktsiooni kiirust, alandada selle temperatuuri ja parandada krakitud toodete kvaliteeti.

Saadud bensiinifraktsiooni süsivesinikud on peamiselt lineaarse struktuuriga, mis toob kaasa saadud bensiini madala löögikindluse.

"Koputamiskindluse" kontseptsiooni käsitleme hiljem, praegu märgime ainult seda, et hargnenud molekulidega süsivesinikel on palju suurem detonatsioonikindlus. Krakkimisel tekkinud segus on võimalik suurendada isomeersete hargnenud ahelaga süsivesinike osakaalu, lisades süsteemi isomerisatsioonikatalüsaatoreid.

Naftaväljad sisaldavad reeglina suuri kuhjumeid nn assotsieerunud naftagaasist, mis koguneb maapõue nafta kohale ja lahustub selles osaliselt katvate kivimite survel. Sarnaselt naftaga on ka sellega seotud naftagaas väärtuslik looduslik süsivesinike allikas. See sisaldab peamiselt alkaane, mille molekulides on 1 kuni 6 süsinikuaatomit. Ilmselgelt on sellega seotud naftagaasi koostis palju vaesem kui nafta. Kuid vaatamata sellele kasutatakse seda laialdaselt nii kütusena kui ka keemiatööstuse toorainena. Veel mõnikümmend aastat tagasi põletati enamikul naftaväljadel sellega seotud naftagaasi kasutu lisandina naftale. Praegu toodetakse näiteks Venemaa rikkaimas naftasahvris Surgutis maailma odavaimat elektrit, kasutades kütusena sellega seotud naftagaasi.

Nagu juba märgitud, on seotud naftagaas mitmesuguste süsivesinike poolest rikkam kui maagaas. Jagades need murdosadeks, saavad nad:

Looduslik bensiin – väga lenduv segu, mis koosneb peamiselt lentaanist ja heksaanist;

Propaani-butaani segu, mis koosneb, nagu nimigi ütleb, propaanist ja butaanist ning muutub rõhu tõustes kergesti vedelaks;

Kuiv gaas - segu, mis sisaldab peamiselt metaani ja etaani.

Looduslik bensiin, mis on väikese molekulmassiga lenduvate komponentide segu, aurustub hästi isegi madalatel temperatuuridel. See võimaldab kasutada gaasibensiini Kaug-Põhjas sisepõlemismootorite kütusena ja mootorikütuse lisandina, mis muudab mootorite käivitamise talvistes tingimustes lihtsamaks.

Propaani-butaani segu vedelgaasina kasutatakse kodukütusena (maal teile tuttavad gaasiballoonid) ja tulemasinate täitmiseks. Maanteetranspordi järkjärguline üleminek vedelgaasile on üks peamisi viise ülemaailmsest kütusekriisist ülesaamiseks ja keskkonnaprobleemide lahendamiseks.

Kütusena kasutatakse laialdaselt ka kuiva gaasi, mis on koostiselt lähedane maagaasile.

Seotud naftagaasi ja selle komponentide kasutamine kütusena ei ole aga kaugeltki kõige lootustandvam viis selle kasutamiseks.

Palju tõhusam on kasutada seotud naftagaasi komponente kemikaalide tootmise lähteainena. Vesinik, atsetüleen, küllastumata ja aromaatsed süsivesinikud ja nende derivaadid saadakse alkaanidest, mis on osa seotud naftagaasist.

Gaasilised süsivesinikud ei saa mitte ainult maapõues naftaga kaasas käia, vaid moodustada ka iseseisvaid kogumeid – maagaasimaardlaid.

Maagaas - väikese molekulmassiga gaasiliste küllastunud süsivesinike segu. Maagaasi põhikomponendiks on metaan, mille osakaal on olenevalt valdkonnast 75-99 mahuprotsenti. Maagaas sisaldab lisaks metaanile etaani, propaani, butaani ja isobutaani, samuti lämmastikku ja süsihappegaasi.

Sarnaselt sellega seotud naftagaasile kasutatakse maagaasi nii kütusena kui ka toorainena erinevate orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete tootmiseks. Te juba teate, et vesinikku, atsetüleeni ja metüülalkoholi, formaldehüüdi ja sipelghapet ning paljusid teisi orgaanilisi aineid saadakse maagaasi põhikomponendist metaanist. Kütusena kasutatakse maagaasi elektrijaamades, elamute ja tööstushoonete vee soojendamise katlasüsteemides, kõrgahju- ja ahjutootmises. Löödes linnamaja köögi gaasipliidis tikku ja süüdates gaasi, "käivitatakse" maagaasi osaks olevate alkaanide oksüdatsiooni ahelreaktsioon. Lisaks naftale, looduslikele ja nendega seotud naftagaasidele on süsi looduslik süsivesinike allikas. 0n moodustab maa sisikonnas võimsaid kihte, selle uuritud varud ületavad oluliselt naftavarusid. Sarnaselt naftale sisaldab kivisüsi suures koguses erinevaid orgaanilisi aineid. Lisaks orgaanilisele sisaldab see ka anorgaanilisi aineid, nagu vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise - kivisüsi. Üks peamisi kivisöe töötlemise viise on koksimine – kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta. Temperatuuril umbes 1000 ° C läbiviidava koksimise tulemusena moodustuvad:

koksiahjugaas, mis sisaldab vesinikku, metaani, süsinikmonooksiidi ja süsinikdioksiidi, ammoniaagi lisandeid, lämmastikku ja muid gaase;
kivisöetõrv, mis sisaldab mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseeni ja selle homolooge, fenooli ja aromaatseid alkohole, naftaleeni ja erinevaid heterotsüklilisi ühendeid;
tõrvapealne või ammoniaagivesi, mis sisaldab, nagu nimigi ütleb, lahustunud ammoniaaki, samuti fenooli, vesiniksulfiidi ja muid aineid;
koks - koksimise tahke jääk, peaaegu puhas süsinik.

kasutatud koksi raua ja terase tootmisel, ammoniaagi tootmisel - lämmastiku ja kombineeritud väetiste tootmisel ning orgaaniliste koksitoodete tähtsust on vaevalt võimalik üle hinnata.

Seega ei ole nendega seotud nafta ja maagaasid, kivisüsi mitte ainult kõige väärtuslikumad süsivesinike allikad, vaid ka osa ainulaadsest asendamatute loodusvarade sahvrist, mille hoolikas ja mõistlik kasutamine on inimühiskonna järkjärgulise arengu vajalik tingimus.

1. Loetlege peamised looduslikud süsivesinike allikad. Milliseid orgaanilisi aineid igaüks neist sisaldab? Mis neil ühist on?

2. Kirjeldage õli füüsikalisi omadusi. Miks ei ole sellel pidevat keemistemperatuuri?

3. Pärast meediakajastuste kokkuvõtet kirjeldage naftareostusest põhjustatud keskkonnakatastroofe ja kuidas nende tagajärgedest üle saada.

4. Mis on parandamine? Millel see protsess põhineb? Nimetage õli rektifikatsiooni tulemusena saadud fraktsioonid. Kuidas need üksteisest erinevad?

5. Mis on krakkimine? Esitage naftasaaduste krakkimisele vastava kolme reaktsiooni võrrandid.

6. Milliseid krakkimise liike teate? Mis on neil protsessidel ühist? Kuidas need üksteisest erinevad? Mis on põhimõtteline erinevus erinevat tüüpi krakitud toodete vahel?

7. Miks on seostatud naftagaasi nii nimetatud? Millised on selle peamised komponendid ja nende kasutusalad?

8. Mille poolest maagaas erineb sellega seotud naftagaasist? Mis neil ühist on? Esitage kõigi teile teadaolevate seotud naftagaasi komponentide põlemisreaktsioonide võrrandid.

9. Esitage reaktsioonivõrrandid, mille abil saab maagaasist benseeni saada. Täpsustage nende reaktsioonide tingimused.

10. Mis on koksimine? Millised on selle tooted ja nende koostis? Esitage teile teadaolevate kivisöe koksistamise saaduste tüüpiliste reaktsioonide võrrandid.

11. Selgitage, miks nafta, kivisöe ja nendega seotud naftagaasi põletamine pole kaugeltki kõige ratsionaalsem viis nende kasutamiseks.

Kivisöe kuivdestilleerimine.

Aromaatseid süsivesinikke saadakse peamiselt kivisöe kuivdestilleerimisel. Kivisöe kuumutamisel ilma õhuta retortides või koksiahjudes 1000–1300 °C juures laguneb kivisöe orgaaniline aine tahketeks, vedelateks ja gaasilisteks toodeteks.

Kuivdestilleerimise tahke saadus – koks – on poorne mass, mis koosneb süsinikust ja tuha lisandist. Koksi toodetakse tohututes kogustes ja seda tarbib peamiselt metallurgiatööstus redutseeriva ainena metallide (peamiselt raua) tootmisel maakidest.

Kuivdestilleerimise vedelad saadused on must viskoosne tõrv (kivisöetõrv), ammoniaaki sisaldav vesikiht on ammoniaagivesi. Kivisöetõrva saadakse keskmiselt 3% algse kivisöe massist. Ammoniaagivesi on üks olulisi ammoniaagi tootmise allikaid. Kivisöe kuivdestilleerimise gaasilisi saadusi nimetatakse koksigaasiks. Koksiahju gaas on erineva koostisega, olenevalt söe kvaliteedist, koksistamise režiimist jne. Koksiahju akudes toodetud koksigaas juhitakse läbi rea absorbereid, mis püüavad kinni tõrva, ammoniaagi ja kerge õli aurud. Koksiahju gaasist kondenseerimisel saadud kerge õli sisaldab 60% benseeni, tolueeni ja muid süsivesinikke. Suurem osa benseenist (kuni 90%) saadakse sel viisil ja ainult väike osa - kivisöetõrva fraktsioneerimisel.

Kivisöetõrva töötlemine. Kivisöetõrval on iseloomuliku lõhnaga must vaigune mass. Praegu on kivisöetõrvast eraldatud üle 120 erineva toote. Nende hulgas on aromaatsed süsivesinikud, aga ka happelise olemusega aromaatsed hapnikku sisaldavad ained (fenoolid), aluselise iseloomuga lämmastikku sisaldavad ained (püridiin, kinoliin), väävlit sisaldavad ained (tiofeen) jne.

Kivisöetõrv allutatakse fraktsioneerivale destilleerimisele, mille tulemusena saadakse mitu fraktsiooni.

Kerge õli sisaldab benseeni, tolueeni, ksüleene ja mõningaid teisi süsivesinikke. Keskmine ehk karboolõli sisaldab mitmeid fenoole.

Raske ehk kreosootõli: Raske õli süsivesinikest sisaldab naftaleeni.

Süsivesinike saamine naftast Nafta on üks peamisi aromaatsete süsivesinike allikaid. Enamik liike

õli sisaldab vaid väga väikeses koguses aromaatseid süsivesinikke. Kodumaisest aromaatsete süsivesinike poolest rikkast naftast on pärit Uurali (Permi) maaõli. "Teise Bakuu" õli sisaldab kuni 60% aromaatseid süsivesinikke.

Aromaatsete süsivesinike vähesuse tõttu kasutatakse nüüd “õlimaitseainet”: naftasaadusi kuumutatakse temperatuuril umbes 700 °C, mille tulemusena saab õli lagunemissaadustest 15–18% aromaatsetest süsivesinikest. .

32. Aromaatsete süsivesinike süntees, füüsikalised ja keemilised omadused

1. Süntees aromaatsetest süsivesinikest ja rasvhapete halo derivaadid katalüsaatorite juuresolekul (Friedel-Craftsi süntees).

2. Süntees aromaatsete hapete sooladest.

Kui aromaatsete hapete kuivi sooli kuumutatakse naatriumlubjaga, lagunevad soolad süsivesinikeks. See meetod sarnaneb rasvaste süsivesinike tootmisega.

3. Süntees atsetüleenist. See reaktsioon pakub huvi kui näide benseeni sünteesist rasvastest süsivesinikest.

Kui atsetüleen lastakse läbi kuumutatud katalüsaatori (temperatuuril 500 °C), katkevad atsetüleeni kolmiksidemed ja kolm selle molekuli polümeriseeritakse üheks benseeni molekuliks.

Füüsikalised omadused Aromaatsed süsivesinikud on vedelikud või tahked ained

iseloomulik lõhn. Süsivesinikud, mille molekulides ei ole rohkem kui üks benseenitsükkel, on veest kergemad. Aromaatsed süsivesinikud lahustuvad vees vähe.

Aromaatsete süsivesinike IR-spektreid iseloomustavad peamiselt kolm piirkonda:

1) umbes 3000 cm-1 C-H venitusvibratsioonide tõttu;

2) 1600–1500 cm-1 piirkond, mis on seotud aromaatsete süsinik-süsinik sidemete skeletivõngetega ja olenevalt struktuurist oluliselt erinev piigi asendis;

3) ala 900 cm-1, mis on seotud aromaatse tsükli C-H paindevibratsioonidega.

Keemilised omadused Aromaatsete süsivesinike olulisemad üldised keemilised omadused on

nende kalduvus asendusreaktsioonidele ja benseeni tuuma suur tugevus.

Benseeni homoloogide molekulis on benseeni tuum ja kõrvalahel, näiteks süsivesinikus C 6 H5 - C2 H5, C6 H5 rühm on benseeni tuum ja C2 H5 on kõrvalahel. Omadused

benseeni tsükkel benseeni homoloogide molekulides läheneb benseeni enda omadustele. Külgahelate, mis on rasvhapete süsivesinike jäägid, omadused lähenevad rasvaste süsivesinike omadustele.

Benseeni süsivesinike reaktsioonid võib jagada nelja rühma.

33. Orienteerumisreeglid benseeni tuumas

Uurides asendusreaktsioone benseeni tuumas, selgus, et kui benseeni tuum sisaldab juba mõnda asendusrühma, siis teine ​​rühm siseneb teatud asendisse, sõltuvalt esimese asendaja olemusest. Seega on igal asendajal benseeni tuumas teatud suunav või orienteeriv toime.

Värskelt sisestatud asendaja asendit mõjutab ka asendaja enda iseloom, st aktiivse reagendi elektrofiilne või nukleofiilne olemus. Valdav enamus olulisematest asendusreaktsioonidest benseenitsüklis on elektrofiilsed asendusreaktsioonid (prootoni kujul eraldunud vesinikuaatomi asendamine positiivselt laetud osakesega) - halogeenimine, sulfoneerimine, nitrimisreaktsioonid jne.

Kõik asendajad jagunevad kahte rühma vastavalt nende suunava tegevuse iseloomule.

1. Esimest tüüpi asendajad reaktsioonides elektrofiilne asendus suunab järgnevad sisestatud rühmad orto- ja para-positsioonidesse.

Seda tüüpi asendajate hulka kuuluvad näiteks järgmised rühmad, mis on järjestatud nende suunamisvõimsuse kahanevas järjekorras: -NH2, -OH, -CH3.

2. Teist tüüpi asendajad reaktsioonides elektrofiilne asendus suunab järgnevad sisestatud rühmad metapositsiooni.

Seda tüüpi asendajate hulka kuuluvad järgmised rühmad, mis on järjestatud nende suunava jõu kahanevas järjekorras: -NO2, -C≡N, -SO3H.

Esimest tüüpi asendajad sisaldavad üksiksidemeid; teist tüüpi asendajaid iseloomustab kaksik- või kolmiksidemete olemasolu.

Esimest tüüpi asendajad hõlbustavad valdaval enamusel juhtudel asendusreaktsioone. Näiteks benseeni nitreerimiseks peate seda kuumutama kontsentreeritud lämmastik- ja väävelhappe seguga, samas kui fenool C6 H5 OH saab edukalt

nitraati toatemperatuuril lahjendatud lämmastikhappega, et moodustada orto- ja paranitrofenool.

Teist tüüpi asendajad takistavad üldiselt asendusreaktsioone. Eriti keeruline on asendus orto- ja para-asendis ning asendamine meta-asendis on suhteliselt lihtsam.

Praegu seletatakse asendajate mõju sellega, et esimest tüüpi asendajad on elektrone loovutavad (doonori elektronid), st nende elektronpilved on nihkunud benseeni tuuma suunas, mis suurendab vesinikuaatomite reaktsioonivõimet.

Vesinikuaatomite reaktiivsuse suurenemine tsüklis hõlbustab elektrofiilsete asendusreaktsioonide kulgu. Nii näiteks hüdroksüüli juuresolekul nihkuvad hapnikuaatomi vabad elektronid tsükli suunas, mis suurendab elektrontihedust tsüklis ning süsinikuaatomite elektrontihedust orto- ja para-asendis asendaja suhtes, eriti suureneb.

34. Asendusreeglid benseenitsüklis

Benseenitsükli asendusreeglitel on suur praktiline tähtsus, kuna need võimaldavad ennustada reaktsiooni kulgu ja valida õige tee ühe või teise soovitud aine sünteesiks.

Aromaatsete seeriate elektrofiilsete asendusreaktsioonide mehhanism. Kaasaegsed uurimismeetodid on võimaldanud aromaatsete seeriate asendusmehhanismi suures osas välja selgitada. Huvitav on see, et paljudes aspektides, eriti esimestes etappides, osutus aromaatsete seeriate elektrofiilse asendusmehhanismi mehhanism sarnaseks rasvaseeria elektrofiilse lisamise mehhanismiga.

Elektrofiilse asendamise esimene samm on (nagu elektrofiilse liitmise puhul) p-kompleksi moodustamine. Elektrofiilne osake Xd+ seondub benseenitsükli kõigi kuue p-elektroniga.

Teine etapp on p-kompleksi moodustumine. Sel juhul "tõmbab" elektrofiilne osake kuuest p-elektronist välja kaks elektroni, et moodustada tavaline kovalentne side. Saadud p-kompleksil pole enam aromaatset struktuuri: see on ebastabiilne karbokatatsioon, milles neli delokaliseeritud olekus p-elektroni on jaotunud viie süsinikuaatomi vahel, kuues süsinikuaatom aga läheb küllastunud olekusse. Sisestatud asendaja X ja vesinikuaatom asuvad kuueliikmelise tsükli tasapinnaga risti. S-kompleks on vaheühend, mille teket ja struktuuri on tõestatud mitmete meetoditega, eelkõige spektroskoopiaga.

Elektrofiilse asendamise kolmas etapp on S-kompleksi stabiliseerumine, mis saavutatakse vesinikuaatomi elimineerimisega prootoni kujul. Kaks elektroni, mis osalevad CH-sideme moodustumisel, annavad pärast prootoni eemaldamist koos nelja viiest süsinikuaatomist koosneva delokaliseeritud elektroniga asendatud benseeni tavapärase stabiilse aromaatse struktuuri. Katalüsaatori (tavaliselt A 1 Cl3) roll antud juhul

Protsess seisneb haloalküüli polarisatsiooni tugevdamises positiivselt laetud osakese moodustumisega, mis siseneb elektrofiilsesse asendusreaktsiooni.

Lisamisreaktsioonid Benseeni süsivesinikud reageerivad suurte raskustega

värvitustage broomvee ja KMnO4 lahusega. Kuid erilistel reaktsioonitingimustel

ühendused on endiselt võimalikud. 1. Halogeenide lisamine.

Selles reaktsioonis olev hapnik mängib negatiivse katalüsaatori rolli: selle juuresolekul reaktsioon ei kulge. Vesiniku lisamine katalüsaatori juuresolekul:

C6 H6 + 3H2 → C6 H12

2. Aromaatsete süsivesinike oksüdeerimine.

Benseen ise on erakordselt oksüdatsioonikindel – vastupidavam kui parafiinid. Energiliste oksüdeerivate ainete (happelises keskkonnas KMnO4 jne) toimel benseeni homoloogidele benseeni tuum ei oksüdeeru, kõrvalahelad aga oksüdeerivad koos aromaatsete hapete moodustumisega.

Looduslikud süsivesinike allikad on fossiilsed kütused – nafta ja

gaas, kivisüsi ja turvas. Toornafta ja gaasi maardlad tekkisid 100-200 miljonit aastat tagasi

tagasi mikroskoopilistest meretaimedest ja -loomadest, mis osutusid olevat

sisalduvad merepõhjas tekkinud settekivimite hulgas, Erinevalt

et kivisüsi ja turvas hakkasid taimedest moodustuma 340 miljonit aastat tagasi,

kasvab kuival maal.

Maagaasi ja toornaftat leidub tavaliselt koos veega

kivimikihtide vahel paiknevad õli kandvad kihid (joon. 2). Tähtaeg

"maagaas" kehtib ka gaaside kohta, mis tekivad looduslikus

söe lagunemise tulemusena. Maagaas ja toornafta

arenenud kõigil mandritel peale Antarktika. suurima

maagaasi tootjad maailmas on Venemaa, Alžeeria, Iraan ja

Ühendriigid. Suurimad toornafta tootjad on

Venezuela, Saudi Araabia, Kuveit ja Iraan.

Maagaas koosneb peamiselt metaanist (tabel 1).

Toornafta on õline vedelik, mille värvus võib olla

olema kõige mitmekesisem - tumepruunist või rohelisest kuni peaaegu

värvitu. See sisaldab suurel hulgal alkaane. Nende hulgas on

sirge ahelaga alkaanid, hargnenud alkaanid ja tsükloalkaanid aatomite arvuga

süsinik viis kuni 40. Nende tsükloalkaanide tööstuslik nimetus on nummerdatud. AT

toornafta sisaldab lisaks ligikaudu 10% aromaatseid aineid

süsivesinikke, aga ka väikeses koguses muid ühendeid, mis sisaldavad

väävel, hapnik ja lämmastik.

Tabel 1 Maagaasi koostis

Kivisüsi on teadaolevalt vanim energiaallikas

inimkond. Tegemist on mineraaliga (joon. 3), millest tekkis

taimne aine moonde ajal. Metamorfne

nimetatakse kivimiteks, mille koostis on tingimustes muutunud

kõrged rõhud ja kõrged temperatuurid. Esimese etapi toode aastal

kivisöe tekkeprotsess on turvas, mis on

lagunenud orgaaniline aine. Kivisüsi tekib turbast pärast

see on kaetud settekivimitega. Neid settekivimeid nimetatakse

ülekoormatud. Ülekoormatud sademed vähendavad turba niiskusesisaldust.

Söe klassifitseerimisel kasutatakse kolme kriteeriumi: puhtus (määratakse

suhteline süsinikusisaldus protsentides); tüüp (määratletud

algse taimse aine koostis); hinne (olenevalt

metamorfismi aste).

Tabel 2 Süsinikusisaldus teatud tüüpi kütuses ja nende kütteväärtus

võime

Madalaima kvaliteediga fossiilsetest kivisöest on pruunsüsi ja

pruunsöe (tabel 2). Need on turbale kõige lähemal ja neid iseloomustavad suhteliselt

mida iseloomustab madalam niiskusesisaldus ja seda kasutatakse laialdaselt

tööstusele. Kõige kuivem ja kõvem kivisöe klass on antratsiit. Tema

kasutatakse kodu kütmiseks ja toiduvalmistamiseks.

Viimastel aastatel on tänu tehnoloogilistele edusammudele seda üha enam

kivisöe ökonoomne gaasistamine. Söe gaasistamistoodete hulka kuuluvad

süsinikmonooksiid, süsinikdioksiid, vesinik, metaan ja lämmastik. Neid kasutatakse sisse

gaaskütusena või toorainena mitmesuguste

kemikaalid ja väetised.

Süsi, nagu allpool kirjeldatud, on oluline tooraineallikas

aromaatsed ühendid. Süsi esindab

kompleksne kemikaalide segu, mis sisaldab süsinikku,

vesinik ja hapnik, samuti vähesel määral lämmastikku, väävlit ja muid lisandeid

elemendid. Lisaks sisaldab kivisöe koostis sõltuvalt selle klassist

erinevas koguses niiskust ja erinevaid mineraale.

Süsivesinikke leidub looduslikult mitte ainult fossiilkütustes, vaid ka nendes

mõnedes bioloogilist päritolu materjalides. looduslik kumm

on näide looduslikust süsivesinikpolümeerist. kummi molekul

koosneb tuhandetest struktuuriüksustest, milleks on metüülbuta-1,3-dieen

(isopreen);

looduslik kumm. Ligikaudu 90% looduslikku kummi, mis

praegu kaevandatakse kogu maailmas, saadud brasiillaselt

kummipuu Hevea brasiliensis, mida kasvatatakse peamiselt aastal

Aasia ekvatoriaalsed riigid. Selle puu mahl, mis on lateks

(polümeeri kolloidne vesilahus), kogutud noaga tehtud sisselõigetest

koor. Lateks sisaldab umbes 30% kummi. Selle pisikesed tükid

vees suspendeeritud. Mahl valatakse alumiiniummahutitesse, kuhu lisatakse hapet,

põhjustades kummi hüübimist.

Paljud teised looduslikud ühendid sisaldavad ka isopreeni struktuuri

killud. Näiteks limoneen sisaldab kahte isopreeni fragmenti. Limoneen

on tsitrusviljade koorest ekstraheeritud õlide põhikomponent,

nagu sidrunid ja apelsinid. See ühendus kuulub ühenduste klassi,

nimetatakse terpeenideks. Terpeenide molekulid sisaldavad 10 süsinikuaatomit (C

10-ühendit) ja sisaldavad kahte üksteisega ühendatud isopreeni fragmenti

teine ​​järjestikku (“peast sabani”). Nelja isopreeniga ühendid

fragmente (C 20 ühendeid) nimetatakse diterpeenideks ja kuue

isopreeni fragmendid - triterpeenid (C 30 ühendid). Skvaleen

haimaksaõlis leiduv triterpeen.

Tetraterpeenid (C 40 ühendid) sisaldavad kaheksat isopreeni

killud. Tetraterpeene leidub taimsete ja loomsete rasvade pigmentides.

päritolu. Nende värvus on tingitud pika konjugeeritud süsteemi olemasolust

kaksiksidemed. Näiteks β-karoteen vastutab iseloomuliku oranži eest

porgandite värvimine.

Nafta ja kivisöe töötlemise tehnoloogia

XIX sajandi lõpus. soojusenergeetika, transpordi, masinaehituse, sõjanduse ja mitmete teiste tööstusharude arengu mõjul on nõudlus mõõtmatult kasvanud ning tekkinud on tungiv vajadus uut tüüpi kütuste ja keemiatoodete järele.

Sel ajal sündis ja kiiresti arenes nafta rafineerimistööstus. Tohutu tõuke naftatöötlemistööstuse arengule andis naftatoodetel töötava sisepõlemismootori leiutamine ja kiire levik. Intensiivselt arenes ka kivisöe töötlemise tehnika, mis ei ole mitte ainult üks peamisi kütuseliike, vaid mis on eriti tähelepanuväärne, muutunud vaadeldaval perioodil keemiatööstuse hädavajalikuks tooraineks. Suur roll selles küsimuses oli koksikeemial. Koksitehased, mis varustasid varem koksiga mustmetallurgiat, muutusid koksikeemiaettevõteteks, mis lisaks toodavad mitmeid väärtuslikke keemiatooteid: koksiahjugaasi, toorbenseeni, kivisöetõrva ja ammoniaaki.

Nafta ja kivisöe rafineerimistoodete baasil hakkas arenema sünteetiliste orgaaniliste ainete ja materjalide tootmine. Neid kasutatakse laialdaselt toorainena ja pooltoodetena keemiatööstuse erinevates harudes.

Pileti number 10

Sihtmärk.Üldistada teadmisi orgaaniliste ühendite looduslikest allikatest ja nende töötlemisest; näidata naftakeemia ja koksikeemia arengu õnnestumisi ja väljavaateid, nende rolli riigi tehnika arengus; süvendada majandusgeograafia kursusest teadmisi gaasitööstusest, gaasi töötlemise kaasaegsetest suundadest, toorainest ja energiaprobleemidest; arendada iseseisvust õpiku, teatme- ja populaarteadusliku kirjandusega töötamisel.

PLAAN

Looduslikud süsivesinike allikad. Maagaas. Seotud naftagaasid.
Nafta ja naftasaadused, nende kasutamine.
Termiline ja katalüütiline krakkimine.
Koksi tootmine ja vedelkütuse saamise probleem.
OJSC Rosneft-KNOSi arengu ajaloost.
Tehase tootmisvõimsus. Valmistatud tooted.
Suhtlemine keemialaboriga.
Keskkonnakaitse tehases.
Taimeplaanid tulevikuks.

Looduslikud süsivesinike allikad.
Maagaas. Seotud naftagaasid

Enne Suurt Isamaasõda tööstusvarud maagaas olid tuntud Karpaatide piirkonnas, Kaukaasias, Volga piirkonnas ja Põhjas (Komi ASSR). Maagaasivarude uurimist seostati ainult naftauuringutega. Tööstuslikud maagaasivarud moodustasid 1940. aastal 15 miljardit m 3 . Seejärel avastati gaasimaardlad Põhja-Kaukaasias, Taga-Kaukaasias, Ukrainas, Volga piirkonnas, Kesk-Aasias, Lääne-Siberis ja Kaug-Idas. peal
1. jaanuaril 1976 moodustasid uuritud maagaasi varud 25,8 triljonit m 3, millest 4,2 triljonit m 3 (16,3%) NSV Liidu Euroopa osas, 21,6 triljonit m 3 (83,7%), sh.
18,2 triljonit m 3 (70,5%) - Siberis ja Kaug-Idas, 3,4 triljonit m 3 (13,2%) - Kesk-Aasias ja Kasahstanis. 1. jaanuari 1980 seisuga ulatusid potentsiaalsed maagaasivarud 80-85 triljonit m 3 , uuritud - 34,3 triljonit m 3 . Veelgi enam, varud suurenesid peamiselt tänu maardlate leidmisele riigi idaosas - seal olid uuritud varud tasemel umbes
30,1 triljonit m 3, mis oli 87,8% üleliidulisest.
Tänapäeval on Venemaal 35% maailma maagaasivarudest, mis on enam kui 48 triljonit m 3 . Maagaasi peamised levikualad Venemaal ja SRÜ riikides (väljad):

Lääne-Siberi nafta- ja gaasiprovints:
Urengoiski, Jamburgskoje, Zapolarnoje, Medvežje, Nadõmskoje, Tazovskoje – Jamalo-Neenetsi autonoomne ringkond;
Pokhromskoje, Igrimskoje - Berezovskaja gaasi kandev piirkond;
Meldžinskoje, Luginetskoje, Ust-Silginskoje – Vasjugani gaasi kandev piirkond.
Volga-Uurali nafta- ja gaasiprovints:
kõige olulisem on Vuktylskoje, Timan-Petšora nafta- ja gaasipiirkonnas.
Kesk-Aasia ja Kasahstan:
kõige olulisem Kesk-Aasias on Gazli, Ferghana orus;
Kyzylkum, Bairam-Ali, Darvaza, Achak, Shatlyk.
Põhja-Kaukaasia ja Taga-Kaukaasia:
Karadag, Duvanny – Aserbaidžaan;
Dagestani tuled – Dagestan;
Severo-Stavropolskoje, Pelagiadinskoje - Stavropoli territoorium;
Leningradskoje, Maikopskoje, Staro-Minskoje, Berezanskoje – Krasnodari territoorium.

Samuti on maagaasimaardlad teada Ukrainas, Sahhalinis ja Kaug-Idas.
Maagaasivarude poolest paistab silma Lääne-Siber (Urengoiski, Jamburgskoje, Zapolarnoje, Medvežje). Tööstusvarud ulatuvad siin 14 triljonini m 3 . Jamali gaasikondensaadiväljad (Bovanenkovskoje, Kruzenshternskoje, Kharasaveyskoje jt) omandavad nüüd erilise tähtsuse. Nende alusel viiakse ellu Yamal-Europe projekt.
Maagaasi tootmine on väga kontsentreeritud ja keskendunud piirkondadele, kus on suurimad ja kasumlikumad maardlad. Ainult viis maardlat - Urengoyskoje, Yamburgskoje, Zapolyarnoye, Medvezhye ja Orenburgskoje - sisaldavad 1/2 kõigist Venemaa tööstusvarudest. Medvežje varud on hinnanguliselt 1,5 triljonit m 3 ja Urengoy varud 5 triljonit m 3 .
Järgmiseks tunnuseks on maagaasitootmiskohtade dünaamiline paiknemine, mis on seletatav tuvastatud ressursside piiride kiire laienemisega, aga ka nende arendusse kaasamise suhtelise lihtsuse ja odavusega. Lühikese ajaga kolisid peamised maagaasi ammutamise keskused Volga piirkonnast Ukrainasse, Põhja-Kaukaasiasse. Edasisi territoriaalseid nihkeid põhjustas maardlate areng Lääne-Siberis, Kesk-Aasias, Uuralites ja Põhjas.

Pärast NSV Liidu lagunemist Venemaal toimus maagaasi tootmise mahu langus. Langust täheldati peamiselt Põhja majanduspiirkonnas (1990. aastal 8 miljardit m 3 ja 1994. aastal 4 miljardit m 3 ), Uuralites (43 miljardit m 3 ja 35 miljardit m 3 ja
555 miljardit m 3) ja Põhja-Kaukaasias (6 ja 4 miljardit m 3). Maagaasi tootmine jäi samale tasemele Volga piirkonnas (6 miljardit kuupmeetrit) ja Kaug-Ida majanduspiirkondades.
1994. aasta lõpus oli tootmistasemes tõusutrend.
Endise NSV Liidu vabariikidest annab enim gaasi Venemaa Föderatsioon, teisel kohal on Türkmenistan (üle 1/10), järgnevad Usbekistan ja Ukraina.
Eriti oluline on maagaasi ammutamine Maailma ookeani šelfil. 1987. aastal tootsid avameremaardlad 12,2 miljardit m 3 ehk umbes 2% riigis toodetud gaasist. Seotud gaasitootmine oli samal aastal 41,9 miljardit kuupmeetrit. Paljude piirkondade jaoks on üheks gaasilise kütuse varuks kivisöe ja põlevkivi gaasistamine. Söe maa-alune gaasistamine toimub Donbassis (Lysichansk), Kuzbassis (Kiselevsk) ja Moskva basseinis (Tula).
Maagaas on olnud ja jääb Venemaa väliskaubanduses oluliseks eksporditooteks.
Peamised maagaasi töötlemise keskused asuvad Uuralites (Orenburg, Shkapovo, Almetjevsk), Lääne-Siberis (Nižnevartovsk, Surgut), Volga piirkonnas (Saratov), ​​Põhja-Kaukaasias (Groznõi) ja muudes gaasi- kandvad provintsid. Võib märkida, et gaasitöötlemistehased kipuvad tooraineallikaid - maardlaid ja suuri gaasitorusid.
Maagaasi kõige olulisem kasutusala on kütusena. Viimasel ajal on olnud tendents maagaasi osakaalu suurenemisele riigi kütusebilansis.

Hinnatuimad kõrge metaanisisaldusega maagaasid on Stavropol (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoy (95,16%).
Maagaasi varud meie planeedil on väga suured (umbes 1015 m 3). Venemaal on teada üle 200 maardla, need asuvad Lääne-Siberis, Volga-Uurali vesikonnas, Põhja-Kaukaasias. Venemaa on maagaasivarude poolest maailmas esikohal.
Maagaas on kõige väärtuslikum kütuseliik. Gaasi põletamisel eraldub palju soojust, mistõttu on see energiasäästlik ja odav kütus katlamajades, kõrgahjudes, lahtise koldega ahjudes ja klaasisulatusahjudes. Maagaasi kasutamine tootmises võimaldab oluliselt tõsta tööviljakust.
Maagaas on keemiatööstuse tooraineallikas: atsetüleeni, etüleeni, vesiniku, tahma, erinevate plastide, äädikhappe, värvainete, ravimite ja muude toodete tootmine.

Seotud naftagaas- see on gaas, mis eksisteerib koos õliga, see on õlis lahustunud ja paikneb selle kohal, moodustades rõhu all "gaasikorgi". Kaevust väljumisel rõhk langeb ja sellega seotud gaas eraldatakse õlist. Seda gaasi varem ei kasutatud, vaid see lihtsalt põletati. Praegu püütakse seda kinni ja kasutatakse kütuse ja väärtusliku keemilise lähteainena. Seotud gaaside kasutamise võimalused on isegi laiemad kui maagaasil. nende koostis on rikkalikum. Seotud gaasid sisaldavad vähem metaani kui maagaas, kuid need sisaldavad oluliselt rohkem metaani homolooge. Seotud gaasi ratsionaalsemaks kasutamiseks jagatakse see kitsama koostisega segudeks. Pärast eraldamist saadakse bensiin, propaan ja butaan, kuiv gaas. Ekstraheeritakse ka üksikuid süsivesinikke – etaani, propaani, butaani jt. Nende dehüdrogeenimisel saadakse küllastumata süsivesinikud - etüleen, propüleen, butüleen jne.

Nafta ja naftasaadused, nende kasutamine

Õli on terava lõhnaga õline vedelik. Seda leidub paljudes kohtades maakeral, immutades poorseid kivimeid erinevatel sügavustel.
Enamiku teadlaste arvates on nafta kunagi maakera asustanud taimede ja loomade geokeemiliselt muutunud jäänused. Seda õli orgaanilise päritolu teooriat toetab asjaolu, et õli sisaldab mõningaid lämmastikku sisaldavaid aineid – taimekudedes leiduvate ainete lagunemissaadusi. Samuti on teooriaid nafta anorgaanilise päritolu kohta: selle moodustumine maakera kihtides vee toimel kuumadele metallikarbiididele (metallide ühendid süsinikuga), millele järgneb mõjul tekkivate süsivesinike muutumine. kõrge temperatuur, kõrge rõhk, kokkupuude metallide, õhu, vesinikuga jne.
Kui naftat ammutatakse naftat sisaldavatest kihtidest, mis asuvad mõnikord maapõues mitme kilomeetri sügavusel, tuleb õli pinnale kas sellel asuvate gaaside rõhu all või pumbatakse see välja pumpade abil.

Naftatööstus on tänapäeval suur rahvamajanduskompleks, mis elab ja areneb oma seaduste järgi. Mida tähendab nafta täna riigi majanduse jaoks? Nafta on naftakeemia tooraine sünteetilise kautšuki, alkoholide, polüetüleeni, polüpropüleeni, mitmesuguste erinevate plastide ja nendest valmistatud valmistoodete, kunstkangaste tootmisel; allikas mootorikütuste (bensiin, petrooleum, diislikütus ja lennukikütused), õlide ja määrdeainete, samuti katla- ja ahjukütuse (kütteõli), ehitusmaterjalide (bituumen, tõrv, asfalt) tootmiseks; tooraine mitmete valgupreparaatide saamiseks, mida kasutatakse lisandina loomasöödas, et stimuleerida selle kasvu.
Nafta on meie rahvuslik rikkus, riigi jõu allikas, majanduse alus. Venemaa naftakompleks sisaldab 148 tuhat naftapuurkaevu, 48,3 tuhat km peamisi naftajuhtmeid, 28 naftatöötlemistehast, mille koguvõimsus on üle 300 miljoni tonni naftat aastas, ning palju muid tootmisrajatisi.
Naftatööstuse ja selle teenindussektori ettevõtetes töötab umbes 900 tuhat inimest, sealhulgas umbes 20 tuhat inimest teaduse ja teadusteenuste valdkonnas.
Kütusetööstuse struktuuris on viimastel aastakümnetel toimunud põhimõttelised muutused, mis on seotud söetööstuse osakaalu vähenemisega ning nafta- ja gaasitootmise ning töötleva tööstuse kasvuga. Kui 1940. aastal moodustasid need 20,5%, siis 1984. aastal - 75,3% mineraalkütuse kogutoodangust. Nüüd on esiplaanil maagaas ja kivisüsi. Väheneb nafta tarbimine energia tarbeks, vastupidi, selle kasutamine keemilise toorainena laieneb. Praegu moodustavad kütuse- ja energiabilansi struktuuris nafta ja gaas 74%, samal ajal kui nafta osakaal väheneb, gaasi osakaal aga kasvab ja on ligikaudu 41%. Söe osakaal on 20%, ülejäänud 6% on elekter.
Nafta rafineerimist alustasid esmakordselt vennad Dubininid Kaukaasias. Nafta esmane rafineerimine seisneb selle destilleerimises. Destilleerimine toimub rafineerimistehastes pärast naftagaaside eraldamist.

Õlist eraldatakse mitmesuguseid suure praktilise tähtsusega tooteid. Esiteks eemaldatakse sellest lahustunud gaasilised süsivesinikud (peamiselt metaan). Pärast lenduvate süsivesinike destilleerimist õli kuumutatakse. Süsivesinikud, mille molekulis on vähe süsinikuaatomeid ja mille keemistemperatuur on suhteliselt madal, lähevad esimesena auruolekusse ja destilleeritakse ära. Segu temperatuuri tõustes destilleeritakse kõrgema keemistemperatuuriga süsivesinikke. Nii saab koguda üksikuid õlisegusid (fraktsioone). Kõige sagedamini saadakse selle destilleerimisega neli lenduvat fraktsiooni, mis seejärel allutatakse täiendavale eraldamisele.
Peamised õlifraktsioonid on järgmised.
Bensiini fraktsioon, kogutud temperatuuril 40–200 °C, sisaldab süsivesinikke C5H12–C11H24. Eraldatud fraktsiooni edasisel destilleerimisel bensiin (t kip = 40–70 °C), bensiin
(t kip \u003d 70–120 ° С) - lennundus, auto jne.
Tööstusbensiini fraktsioon, kogutud vahemikus 150–250 °C, sisaldab süsivesinikke C8H18–C14H30. Tööstusbensiini kasutatakse traktorite kütusena. Suures koguses naftat töödeldakse bensiiniks.
Petrooleumi fraktsioon hõlmab süsivesinikke C 12 H 26 kuni C 18 H 38 keemistemperatuuriga 180 kuni 300 °C. Petrooleumi kasutatakse pärast rafineerimist kütusena traktorites, reaktiivlennukites ja rakettides.
Gaasiõli fraktsioon (t pall > 275 °C), nimetatakse teisiti diislikütus.
Jäägid pärast õli destilleerimist - kütteõli- sisaldab süsivesinikke, mille molekulis on palju süsinikuaatomeid (kuni mitukümmend). Kütteõli fraktsioneeritakse ka alandatud rõhul destilleerimisega, et vältida lagunemist. Selle tulemusena saada päikeseõlid(diislikütus), määrdeõlid(autotraktor, lennundus, tööstus jne), vaseliin(tehnilist vaseliini kasutatakse metalltoodete määrimiseks, et kaitsta neid korrosiooni eest, puhastatud vaseliini kasutatakse kosmeetika ja meditsiini alusena). Teatud tüüpi õlidest parafiin(tikkude, küünalde jms tootmiseks). Pärast lenduvate komponentide destilleerimist kütteõlist jääb järele tõrva. Seda kasutatakse laialdaselt teedeehituses. Lisaks määrdeõlideks töötlemisele kasutatakse kütteõli ka vedelkütusena katlamajades. Õli destilleerimisel saadud bensiinist ei piisa kõigi vajaduste katmiseks. Parimal juhul saab kuni 20% bensiinist naftast, ülejäänu on kõrge keemistemperatuuriga tooted. Sellega seoses seisis keemia ees ülesandega leida viise suurtes kogustes bensiini saamiseks. Mugav viis leiti A.M. Butlerovi loodud orgaaniliste ühendite struktuuri teooria abil. Kõrge keemistemperatuuriga õlidestillatsiooni saadused ei sobi kasutamiseks mootorikütusena. Nende kõrge keemistemperatuur on tingitud asjaolust, et selliste süsivesinike molekulid on liiga pikad ahelad. Kui lagundatakse suured molekulid, mis sisaldavad kuni 18 süsinikuaatomit, saadakse madala keemistemperatuuriga saadused, näiteks bensiin. Seda teed järgis vene insener V.G.Šuhhov, kes töötas 1891. aastal välja meetodi keeruliste süsivesinike lõhustamiseks, mida hiljem nimetati krakkimiseks (mis tähendab lõhustamist).

Krakkimise põhimõtteliseks täiustamiseks oli katalüütilise krakkimise protsessi juurutamine praktikasse. Selle protsessi viis esmakordselt läbi 1918. aastal N.D. Zelinsky. Katalüütiline krakkimine võimaldas saada suures mahus lennukibensiini. Katalüütilise krakkimise seadmetes lõhustatakse temperatuuril 450 °C katalüsaatorite toimel pikad süsinikuahelad.

Termiline ja katalüütiline krakkimine

Peamine õlifraktsioonide töötlemise viis on erinevat tüüpi krakkimine. Esimest korda (1871–1878) viis naftakrakkimise labori- ja pooltööstuslikus mastaabis läbi Peterburi Tehnoloogiainstituudi töötaja A.A.Letniy. Esimese patendi krakkimistehasele esitas Shukhov 1891. aastal. Krakkimine on tööstuses laialt levinud alates 1920. aastatest.
Krakkimine on süsivesinike ja muude õli koostisosade termiline lagunemine. Mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on pragunemiskiirus ja seda suurem on gaaside ja aromaatsete ainete saagis.
Õlifraktsioonide krakkimisel tekib lisaks vedelatele toodetele ülimalt oluline tooraine - küllastumata süsivesinikke (olefiine) sisaldavad gaasid.
On olemas järgmised peamised pragude tüübid:
vedel faas (20–60 atm, 430–550 °C), annab küllastumata ja küllastunud bensiini, bensiini saagis on ca 50%, gaasid 10%;
headspace(tavaline või alandatud rõhk, 600 °C), annab küllastumata aromaatset bensiini, saagis on väiksem kui vedelfaasilise krakkimise korral, tekib palju gaase;
pürolüüs õli (tavaline või alandatud rõhk, 650–700 °C), annab aromaatsete süsivesinike segu (pürobenseen), saagis umbes 15%, üle poole toorainest muundub gaasideks;
hävitav hüdrogeenimine (vesiniku rõhk 200–250 atm, 300–400 °C katalüsaatorite - raud, nikkel, volfram jne) juuresolekul, annab marginaalset bensiini saagisega kuni 90%;
katalüütiline krakkimine (300–500 °С katalüsaatorite - AlCl 3, aluminosilikaatide, MoS 3, Cr 2 O 3 jne juuresolekul), annab gaasilisi tooteid ja kõrgekvaliteedilist bensiini, milles on ülekaalus isostruktuursed aromaatsed ja küllastunud süsivesinikud.
Tehnikas on nn katalüütiline reformimine– madala kvaliteediga bensiini muundamine kõrge oktaaniarvuga kõrgekvaliteedilisteks bensiinideks või aromaatseteks süsivesinikeks.
Peamised reaktsioonid krakkimise ajal on süsivesinike ahelate lõhenemine, isomerisatsioon ja tsüklistumine. Vabadel süsivesinike radikaalidel on nendes protsessides suur roll.

Koksi tootmine
ja vedelkütuse saamise probleem

Aktsiad kivisüsi looduses ületavad naftavarud tunduvalt. Seetõttu on kivisüsi keemiatööstuse jaoks kõige olulisem tooraine.
Praegu kasutatakse tööstuses söe töötlemiseks mitmeid viise: kuivdestilleerimine (koksistamine, poolkoksistamine), hüdrogeenimine, mittetäielik põlemine ja kaltsiumkarbiidi tootmine.

Söe kuivdestilleerimist kasutatakse koksi saamiseks metallurgias või olmegaasis. Kivisöe koksimisel saadakse koks, kivisöetõrv, tõrvavesi ja koksigaasid.
Kivisöetõrv sisaldab palju erinevaid aromaatseid ja muid orgaanilisi ühendeid. Tavarõhul destilleerimise teel eraldatakse see mitmeks fraktsiooniks. Kivisöetõrvast saadakse aromaatseid süsivesinikke, fenoole jne.
koksivad gaasid sisaldavad peamiselt metaani, etüleeni, vesinikku ja süsinikmonooksiidi (II). Osa põletatakse, osa läheb taaskasutusse.
Söe hüdrogeenimine toimub 400–600 °C juures vesiniku rõhul kuni 250 atm katalüsaatori, raudoksiidide juuresolekul. See annab vedela süsivesinike segu, mida tavaliselt hüdrogeenitakse niklil või muudel katalüsaatoritel. Madala kvaliteediga pruunsütt saab hüdrogeenida.

Kaltsiumkarbiidi CaC 2 saadakse kivisöest (koks, antratsiit) ja lubjast. Hiljem muudetakse see atsetüleeniks, mida kasutatakse kõigi riikide keemiatööstuses üha suuremas mahus.

OJSC Rosneft-KNOSi arengu ajaloost

Tehase arendamise ajalugu on tihedalt seotud Kubani nafta- ja gaasitööstusega.
Naftatootmise algus meie riigis on kauge minevik. Tagasi X sajandil. Aserbaidžaan kauples naftaga erinevate riikidega. Kubanis algas tööstusliku õli arendamine 1864. aastal Maykopi piirkonnas. Kubani piirkonna juhi kindral Karmalini palvel andis D. I. Mendelejev 1880. aastal Kubani õlisisalduse kohta arvamuse: Ilskaja.
Esimeste viieaastaplaanide aastatel tehti suuremahulisi uuringuid ja alustati kaubandusliku õlitootmisega. Seotud naftagaasi kasutati osaliselt majapidamiskütusena tööliste asulates ja suurem osa sellest väärtuslikust tootest põletati. Loodusvarade raiskamise lõpetamiseks otsustas NSVL naftatööstuse ministeerium 1952. aastal rajada Afipsky külla gaasi- ja bensiinitehase.
1963. aastal allkirjastati Afipsky gaasi- ja bensiinitehase esimese etapi kasutuselevõtu akt.
1964. aasta alguses alustati Krasnodari territooriumilt pärit gaasikondensaatide töötlemist A-66 bensiini ja diislikütuse tootmisega. Tooraineks oli Kanevski, Berezanski, Leningradski, Maikopski ja teiste suurte maardlate gaas. Tootmist täiustades õppisid tehase töötajad B-70 lennukibensiini ja A-72 bensiini tootmist.
1970. aasta augustis võeti kasutusele kaks uut tehnoloogilist seadet gaasikondensaadi töötlemiseks koos aromaatsete ainete (benseen, tolueen, ksüleen) tootmisega: sekundaardestilleerimisseade ja katalüütilise reformimise seade. Samal ajal rajati reovee bioloogilise puhastusega puhastusseadmed ning tehase kauba- ja toorainebaas.
1975. aastal pandi tööle ksüleenide tootmise tehas ja 1978. aastal imporditud tolueeni demetüleerimise tehas. Tehasest on saanud Minnefteprom üks keemiatööstuse aromaatsete süsivesinike tootmise liidreid.
Ettevõtte juhtimisstruktuuri ja tootmisüksuste korralduse parandamiseks 1980. aasta jaanuaris loodi tootmisühistu Krasnodarnefteorgsintez. Ühendusse kuulus kolm tehast: Krasnodari tehas (töötab alates augustist 1922), Tuapse naftatöötlemistehas (töötab alates 1929. aastast) ja Afipsky naftatöötlemistehas (töötab alates 1963. aasta detsembrist).
Detsembris 1993 ettevõte reorganiseeriti ja 1994. aasta mais nimetati Krasnodarnefteorgsintez OJSC ümber Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC-ks.

Artikkel valmis Met S LLC toel. Kui teil on vaja malmvannist, kraanikausist või muust metallist prügist lahti saada, siis oleks parim lahendus võtta ühendust ettevõttega Met C. Veebisaidil, mis asub aadressil "www.Metalloloms.Ru", saate monitori ekraanilt lahkumata tellida soodsa hinnaga vanametalli demonteerimist ja äravedu. Met S ettevõttes töötavad ainult kõrgelt kvalifitseeritud ja pika töökogemusega spetsialistid.

Lõpetab olema

Süsivesinikel on suur majanduslik tähtsus, kuna need on kõige olulisem tooraine peaaegu kõigi kaasaegse orgaanilise sünteesi tööstuse toodete saamiseks ja neid kasutatakse laialdaselt energeetilisel eesmärgil. Need näivad koguvat päikesesoojust ja energiat, mis põlemisel vabanevad. Turvas, kivisüsi, põlevkivi, õli, looduslikud ja nendega seotud naftagaasid sisaldavad süsinikku, mille põlemisel hapnikuga ühinemisega kaasneb soojuse eraldumine.

kivisüsi	turvas	õli	maagaas
tahke	tahke	vedel	gaas
ilma lõhnata	ilma lõhnata	Tugev lõhn	ilma lõhnata
ühtlane koostis	ühtlane koostis	ainete segu	ainete segu
kõrge põlevainesisaldusega tumedat värvi kivim, mis on tekkinud erinevate taimede kuhjumise tõttu settekihtidesse	soode ja kinnikasvanud järvede põhja kogunenud poollagunenud taimemassi kuhjumine	looduslik põlev õline vedelik, koosneb vedelate ja gaasiliste süsivesinike segust	gaaside segu, mis tekib Maa soolestikus orgaaniliste ainete anaeroobsel lagunemisel, gaas kuulub settekivimite rühma
Kütteväärtus – 1 kg kütuse põletamisel vabanevate kalorite arv
7 000 - 9 000	500 - 2 000	10000 - 15000	?

Kivisüsi.

Kivisüsi on alati olnud paljutõotav energia ja paljude keemiatoodete tooraine.

Alates 19. sajandist on esimeseks suuremaks kivisöe tarbijaks transport, seejärel hakati kivisütt kasutama elektri tootmiseks, metallurgiliseks koksiks, erinevate toodete tootmiseks keemilisel töötlemisel, süsinik-grafiitkonstruktsioonimaterjalideks, plastideks, kivivahaks, sünteetilised, vedelad ja gaasilised kõrge kalorsusega kütused, kõrge lämmastikusisaldusega happed väetiste tootmiseks.

Kivisüsi on keeruline segu makromolekulaarsetest ühenditest, mis sisaldavad järgmisi elemente: C, H, N, O, S. Kivisüsi sisaldab sarnaselt naftaga suures koguses erinevaid orgaanilisi aineid, aga ka anorgaanilisi aineid, nagu nt. , vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja loomulikult süsinik ise – kivisüsi.

Kivisöe töötlemine toimub kolmes peamises suunas: koksimine, hüdrogeenimine ja mittetäielik põlemine. Üks peamisi kivisöe töötlemise viise on koksistamine– kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta koksiahjudes temperatuuril 1000–1200°C. Sellel temperatuuril, ilma hapniku juurdepääsuta, toimub kivisüsi kõige keerulisemad keemilised muutused, mille tulemusena moodustuvad koks ja lenduvad saadused:

1. koksigaas (vesinik, metaan, süsinikoksiid ja süsinikdioksiid, ammoniaagi lisandid, lämmastik ja muud gaasid);

2. kivisöetõrv (mitusada erinevat orgaanilist ainet, sealhulgas benseen ja selle homoloogid, fenool ja aromaatsed alkoholid, naftaleen ja mitmesugused heterotsüklilised ühendid);

3. supra-tõrv ehk ammoniaak, vesi (lahustunud ammoniaak, samuti fenool, vesiniksulfiid ja muud ained);

4. koks (tahke koksimise jääk, praktiliselt puhas süsinik).

Jahutatud koks saadetakse metallurgiatehastesse.

Lenduvate saaduste (koksiahjugaas) jahutamisel kivisöetõrv ja ammoniaagivesi kondenseeruvad.

Kondenseerimata toodete (ammoniaak, benseen, vesinik, metaan, CO 2, lämmastik, etüleen jne) juhtimisel läbi väävelhappe lahuse eraldatakse ammooniumsulfaat, mida kasutatakse mineraalväetisena. Benseen lahustatakse lahustis ja destilleeritakse lahusest välja. Pärast seda kasutatakse koksigaasi kütusena või keemilise toorainena. Kivisöetõrva saadakse väikestes kogustes (3%). Kuid tootmismahtu arvestades peetakse kivisöetõrva tooraineks mitmete orgaaniliste ainete saamiseks. Kui kuni 350 °C keevad tooted vaigust eemale tõrjuda, jääb järele tahke mass - pigi. Seda kasutatakse lakkide valmistamiseks.

Söe hüdrogeenimine toimub temperatuuril 400–600°C vesiniku rõhul kuni 25 MPa katalüsaatori juuresolekul. Sel juhul tekib vedelate süsivesinike segu, mida saab kasutada mootorikütusena. Vedelkütuse saamine kivisöest. Vedelad sünteetilised kütused on kõrge oktaanarvuga bensiin, diislikütus ja katlakütused. Kivisöest vedelkütuse saamiseks on vaja selle vesinikusisaldust suurendada hüdrogeenimise teel. Hüdrogeenimine toimub mitme tsirkulatsiooni abil, mis võimaldab muuta kogu söe orgaanilise massi vedelikuks ja gaasitada. Selle meetodi eeliseks on madala kvaliteediga pruunsöe hüdrogeenimise võimalus.

Söe gaasistamine võimaldab kasutada soojuselektrijaamades madala kvaliteediga pruun- ja mustasütt ilma keskkonda väävliühenditega reostamata. See on ainus meetod kontsentreeritud süsinikmonooksiidi (süsinikmonooksiidi) CO saamiseks. Söe mittetäielikul põlemisel tekib süsinikmonooksiid (II). Katalüsaatoril (nikkel, koobalt) võib normaal- või kõrgendatud rõhul kasutada vesinikku ja CO-d küllastunud ja küllastumata süsivesinikke sisaldava bensiini tootmiseks:

nCO+ (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH20;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Kui söe kuivdestilleerimine toimub temperatuuril 500–550°C, siis saadakse tõrv, mida kasutatakse koos bituumeniga ehitustööstuses sideainena katusekatete, hüdroisolatsioonikatete (katusepapp, katusepapp, jne.).

Looduses leidub kivisütt järgmistes piirkondades: Moskva piirkond, Lõuna-Jakutski jõgikond, Kuzbass, Donbass, Petšora vesikond, Tunguska vesikond, Lena jõgikond.

Maagaas.

Maagaas on gaaside segu, mille põhikomponendiks on metaan CH 4 (olenevalt valdkonnast 75-98%), ülejäänu on etaan, propaan, butaan ja vähesel määral lisandeid - lämmastik, süsinikoksiid (IV ), vesiniksulfiid ja veeaurud, ja peaaegu alati vesiniksulfiid ja õli orgaanilised ühendid - merkaptaanid. Just nemad annavad gaasile spetsiifilise ebameeldiva lõhna ja põhjustavad põletamisel mürgise vääveldioksiidi SO 2 moodustumist.

Üldiselt, mida suurem on süsivesiniku molekulmass, seda vähem seda maagaas sisaldab. Erinevatest väljadest pärit maagaasi koostis ei ole sama. Selle keskmine koostis mahuprotsentides on järgmine:

CH 4	C2H6	C3H8	C4H10	N 2 ja muud gaasid
75-98	0,5 - 4	0,2 – 1,5	0,1 – 1	1-12

Metaan tekib taimsete ja loomsete jääkide anaeroobsel (ilma õhu juurdepääsuta) kääritamisel, seetõttu tekib see põhjasetetes ja seda nimetatakse "soogaasiks".

Metaani ladestused hüdraatunud kristalsel kujul, nn metaanhüdraat, leitud igikeltsa kihi alt ja ookeanide suurel sügavusel. Madalatel temperatuuridel (−800ºC) ja kõrgel rõhul paiknevad metaani molekulid vesijää kristallvõre tühikutes. Ühe kuupmeetri metaanhüdraadi jäätühjustes on 164 kuupmeetrit gaasi "koipallid".

Metaanhüdraadi tükid näevad välja nagu määrdunud jää, kuid õhus põlevad nad kollakassinise leegiga. Hinnanguliselt ladestub planeedile metaanhüdraadi kujul 10 000–15 000 gigatonni süsinikku (giga on 1 miljard). Sellised mahud on kordades suuremad kui kõik praegu teadaolevad maagaasivarud.

Maagaas on taastuv loodusvara, kuna seda sünteesitakse looduses pidevalt. Seda nimetatakse ka "biogaasiks". Seetõttu seostavad paljud keskkonnateadlased tänapäeval inimkonna õitsengu väljavaateid just gaasi kasutamisega alternatiivkütusena.

Maagaasil on kütusena suured eelised tahkete ja vedelate kütuste ees. Selle kütteväärtus on palju kõrgem, põletamisel ei jää tuhka, põlemissaadused on keskkonna mõttes palju puhtamad. Seetõttu põletatakse umbes 90% kogu toodetavast maagaasist kütusena soojuselektrijaamades ja katlamajades, tööstusettevõtete soojusprotsessides ja igapäevaelus. Umbes 10% maagaasist kasutatakse väärtusliku toorainena keemiatööstuses: vesiniku, atsetüleeni, tahma, erinevate plastide, ravimite tootmiseks. Maagaasist eraldatakse metaan, etaan, propaan ja butaan. Metaanist saadavatel toodetel on suur tööstuslik tähtsus. Metaani kasutatakse paljude orgaaniliste ainete sünteesiks – sünteesgaasiks ja sellel põhinevaks alkoholide edasiseks sünteesiks; lahustid (süsiniktetrakloriid, metüleenkloriid jne); formaldehüüd; atsetüleen ja tahm.

Maagaas moodustab iseseisvaid maardlaid. Looduslike põlevate gaaside peamised leiukohad asuvad Põhja- ja Lääne-Siberis, Volga-Uurali vesikonnas, Põhja-Kaukaasias (Stavropol), Komi Vabariigis, Astrahani piirkonnas, Barentsi meres.