Природные источники углеводородов. Переработка нефти. Природный источник нефти


Природные источники углеводородов. Переработка нефти

В ходе урока вы сможете изучить тему «Природные источники углеводородов. Переработка нефти». Более 90% всей энергии, потребляемой человечеством в настоящее время, добывается из ископаемых природных органических соединений. Вы узнаете о природных ископаемых (природном газе, нефти, каменном угле), о том, что происходит с нефтью после ее добычи.

Тема: Предельные углеводороды

Урок: Природные источники углеводородов

Около 90% энергии, потребляемой современной цивилизацией, образуется при сжигании природных горючих ископаемых – природного газа, нефти и каменного угля.

 Россия – страна, богатая запасами природных горючих ископаемых. Большие запасы нефти и природного газа есть в Западной Сибири и Приуралье. Каменный уголь добывают в Кузнецком, Южно-Якутском бассейнах и других регионах.

Природный газ состоит в среднем по объему на 95% из метана.

Кроме метана, в природном газе разных месторождений содержатся азот, углекислый газ, гелий, сероводород, а также другие легкие алканы – этан, пропан и бутаны.

Природный газ добывают из подземных месторождений, где он находится под большим давлением. Метан и другие углеводороды образуются из органических веществ растительного и животного происхождения при их разложении без доступа воздуха. Метан образуется постоянно и в настоящее время в результате деятельности микроорганизмов.

Метан обнаружен на планетах Солнечной системы и их спутниках.

Чистый метан не имеет запаха. Однако используемый в быту газ имеет характерный неприятный запах. Так пахнут специальные добавки – меркаптаны. Запах меркаптанов позволяет вовремя обнаружить утечку бытового газа. Смеси метана с воздухом взрывоопасны в широком диапазоне соотношений – от 5 до 15% газа по объему. Поэтому при ощущении запаха газа в помещении нельзя не только зажигать огонь, но и пользоваться электрическими выключателями. Малейшая искра способна вызвать взрыв.

Рис. 1. Нефть разных месторождений

Нефть – густая жидкость, похожая на масло. Цвет ее – от светло-желтой до коричневой и черной.

Рис. 2. Месторождения нефти

Нефть разных месторождений сильно различается по составу. Рис. 1. Основная часть нефти – углеводороды, содержащие 5 и более атомов углерода. В основном, эти углеводороды относятся к предельным, т.е. алканам. Рис. 2.

В состав нефти входят также органические соединения, содержащие серу, кислород, азот, Нефть содержит воду и неорганические примеси.

В нефти растворены газы, которые выделяются при ее добыче – нефтяные попутные газы. Это метан, этан, пропан, бутаны с примесями азота, углекислого газа и сероводорода.

Каменный уголь, как и нефть, представляет собой сложную смесь. На долю углерода в нем приходится 80-90%. Остальное – водород, кислород, сера, азот и некоторые другие элементы. В буром угле доля углерода и органических веществ ниже, чем в каменном. Еще меньше органики в горючих сланцах.

В промышленности каменный уголь нагревают до 900-11000С без доступа воздуха. Этот процесс называется коксованием. В результате получается необходимый для металлургии кокс с высоким содержанием углерода, коксовый газ и каменноугольная смола. Из газа и смолы выделяют много органических веществ. Рис. 3.

 

Рис. 3. Устройство коксовой печи

Природный газ и нефть являются важнейшими источниками сырья для химической промышленности. Нефть в том виде, как ее добывают, или «сырую нефть», трудно использовать даже в качестве топлива. Поэтому сырую нефть разделяют на фракции (от англ. «fraction» – «часть»), используя различия в температурах кипения составляющих ее веществ.

Способ разделения нефти, основанный на разных температурах кипения составляющих ее углеводородов, называется перегонкой или дистилляцией. Рис. 4.

Рис. 4. Продукты переработки нефти

Фракцию, которая перегоняется примерно от 50 до 1800С, называют бензином.

Керосин кипит при температурах 180–3000С.

Густой черный остаток, не содержащий легколетучих веществ, называется мазутом.

Существует и ряд промежуточных фракций, кипящих в более узких диапазонах – петролейные эфиры (40–700С и 70–1000С), уайт-спирит (149–204°С), а также газойль (200–5000С). Они используются в качестве растворителей. Мазут можно перегнать при пониженном давлении, таким путем из него получают смазочные масла и парафин. Твердый остаток от перегонки мазута – асфальт. Его используют для производства дорожных покрытий.

Переработка попутных нефтяных газов является отдельной отраслью и позволяет получить ряд ценных продуктов.

Подведение итога урока

В ходе урока вы изучили тему «Природные источники углеводородов. Переработка нефти». Более 90% всей энергии, потребляемой человечеством в настоящее время, добывается из ископаемых природных органических соединений. Вы узнали о природных ископаемых (природном газе, нефти, каменном угле), о том, что происходит с нефтью после ее добычи.

 

Список литературы

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.

3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин и др. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Interneturok.ru (Источник).

2. Органическая химия (Источник).

3. Химик (Источник).

 

Домашнее задание

1. №№ 3, 6 (с. 74) Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.

2. Чем отличается попутный нефтяной газ от природного газа?

3. Как осуществляется перегонка нефти?

mirror.vsibiri.info

Презентация на тему Нефть — природный источник углеводородов

Презентация на тему: Нефть - природный источник углеводородов Выполнила: студентка 2 курса ЕГФ отделения химия/экология Саввина Нина

Раннее использование нефти 6 -7 тыс. лет до н. э. нефть использовалась для освещения жилищ, для приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в древнем мире была грозным оружием: огненные реки лились на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осаждённые города. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня» . В средние века она использовалась для освещения улиц.

Сырая нефть – природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства. Химическая нефть – это сложная смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут присутствовать сера, азот, кислород и незначительные количества некоторых металлов.

Средний элементарный состав нефти Органическая масса Углерод 98 % Водород 13% Кислород, азот 0, 2 - 0, 3% Сера 0, 1 -0, 7% 83% Ванадий, никель… 0, 03%

Первые девять стран по разведанным ресурсам нефти Страна Саудовская Аравия Ирак ОАЭ Кувейт Иран Венесуэла Мексика Россия США Ресурсы, млрд. т 43, 1 16, 7 16, 2 15, 7 14, 9 10, 7 8, 5 6, 7 3, 8

Распределение мировых разведанных ресурсов нефти по крупным регионам: Мир, регионы Ресурсы, млрд. т Весь мир 150, 0 СНГ 9, 0 Зарубежная Европа 2, 8 Зарубежная Азия 106, 7 Африка 7, 8 Северная Америка 5, 9 Латинская Америка 17, 5 Австралия 0, 3

Общие сведения Нефть образуется вместе с газообразными углеводородами обычно на глубине более 1, 2— 2 км; залегает на глубинах от десятков метров до 5 — 6 км. Однако на глубинах свыше 4, 5— 5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1— 3 км. Вблизи земной поверхности нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др. — например, битуминозные пески и битумы.

Физические свойства нефти: Это маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета; • Плотностью 0, 65 — 1, 05 г/см 3 • С характерным запахом; • Нерастворима в воде; • Не имеет определенной температуры кипения, т. к. состоит из смеси различных углеводородов. •

Состав: • Алканы (от 5 до 50 атомов С) • Циклоалканы • Арены • Примеси: песок, глину, некоторые кислород- и серосодержащие соединения, воду, растворенные в ней соли.

Добыча нефти Почти вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность, скважина имеет герметичную систему (подъемных труб, механизмов и арматуры), рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми.

Ректификация или перегонка— разделение смесей жидкостей, основанное на неоднократном испарении жидкостей и конденсации паров. Ректификацию осуществляют в специальных ректификационных колоннах. Фракционная перегонка — физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения. Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. Вначале из неё удаляют растворённые газообразные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих водородов нефть нагревают. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняют углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения.

Таким образом, можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают три основные фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

Продукты перегонки нефти и их использование Ректификационные газы – газообразное топливо; Бензин – топливо для автомобилей; Лигроин – сырьё для производства химических веществ; Керосин - топливо для авиационных двигателей, растворитель; Газойль - дизельное топливо; Мазут – топливо для электростанций, сырьё для производства масел, асфальт;

Нефтеперерабатывающий завод

Химические способы переработки нефти и нефтепродуктов Термический крекинг Каталитический крекинг Пиролиз нефти Риформинг

Крекинг Слово «крекинг» означает расщепление. На крекинг заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600 о), часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие. При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг - заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.

Термический крекинг Цель термического крекинга: получение термических бензинов, непредельных жидких углеводородов. Сырье: соляровая фракция, мазут, керосин. Условия: t= 470 -550 С P= 2 -7 МПа •

Каталитический крекинг Цель крекинга: получение качественного бензина. Сырье: керосин и газойль Условия: t= 450 -500 С Катализатор: природные алюмосиликаты Давление: атмосферное

Сравнительная характеристика термического и каталитического крекинга Признаки для сравнения Термический крекинг Каталитический крекинг Условия проведения 450 – 5500 С 450 – 5000 С, наличие катализатора Скорость процесса Идет медленно Скорость больше Состав продуктов Преимущественно углеводороды с неразветвленной цепью, много непредельных УВ Изомеры алкенов с разветвленной цепью, непредельных УВ меньше, ароматических больше Свойства бензина Стойкость к детонации ниже, неустойчив при хранении Стойкость к детонации выше, устойчив при хранении

Риформинг нефтепродуктов Цель: получение высококачественных бензинов, ароматических углеводородов. Сырье: мазут, керосин t= 500 Давление: 1 -5 МПа •

Пиролиз нефтепродуктов Пиролиз - разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. При пиролизе нефти основными продуктами реакции являются непредельные газообразные углеводороды и ароматические.

Крупнейшие НПЗ России

Омский НПЗ

Ангарский НПЗ

Влияние добычи нефти на окружающую среду Добыча нефти связана с затратами энергии и загрязнением окружающей среды. Опасным источником загрязнения Мирового океана является морская нефтедобыча, также Мировой океан загрязняется при транспортировке нефти. Попадая в воду, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других газов воздуха в воде. Нефтяная пленка, хотя и очень тонкая, образует непреодолимую преграду на пути кислорода из атмосферы в водную толщу. В результате нарушается кислородный режим и океан «задыхается» . Гибнет планктон, являющийся основой пищевой цепи океана, многие растения и живые существа.

«Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями» . Д. И. Менделеев

present5.com

Нефть – природный источник углеводородов

Цель: создать условия для формирования представлений о нефти как природном источнике углеводородов.

Задачи: Образовательные: расширения представления учащихся о нефти и нефтепродуктах, их влиянии на живые организмы; раскрыть сущность экологических проблем, возникающих в связи с использованием нефти и продуктов её переработки;

Место данного урока в общей системе преподавания учебного предмета:

Продолжительность: 40 мин.

Формируемые умения: самостоятельно работать с дополнительной информацией; работать в коллективе; проводить эксперимент; вести дискуссию и аргументировать свои мысли; применять знания в повседневной жизни.

Оборудование: стаканы химические (150 мл) с водой и нефтью, пробирки с машинным маслом, кисточки и перья птиц, коллекция “Нефтепродукты”, выставка рисунков-плакатов, книг, видеофильм “Важнейшие продукты нефтепереработки”.

Девиз урока: “Жить- значит узнавать” (Д.И.Менделеев).

Тип урока: Урок изучения новых знаний.

Формы организации учебной деятельности: работа в режиме “Обучение сообща”

Необходимые условия: сотрудничество учитель-ученик.

Приложения 8, 9, 10 можно посмотреть, связавшись с автором статьи!

Ход урока

Стадия (фаза) Деятельность учителя Деятельность учащихся Методические рекомендации

1. Стадия вызова

Организационный момент Определяет готовность учащихся к работе. Формирует группы, проверяет оборудование Подготовка к уроку  
Актуализация опорных знаний. Стадия вызова и целеполагание

Демонстрация презентации

Слайд

Представьте, что вы оказались на самом большом нефтеперерабатывающем заводе, скажите, пожалуйста   Создание проблемной ситуации
1. Что вы знаете о нефти? 1.Учащихся отвечают на вопрос.
2. Дает инструкцию по составлению кластера (Приложение 1) 2. Работа в группах:“Вспоминают”, что им известно по изучаемому вопросу, систематизируют информацию в графический кластер
3. Организует фронтальную беседу по кластеру.

Учитель комментирует, дополняет ответы с демонстрацией презентации.

3. Обсуждение содержания кластера
4. Учитель задает вопрос: Что бы вы хотели еще узнать об природном источнике углеводородов?

СЕГОДНЯ НА УРОКЕ Я ХОЧУ...

Познавательные цели

Узнать... Уточнить... Понять... Выяснить... Учебные цели

Научиться:

ставить вопросы... составлять... изображать... находить... объяснять... анализировать... обобщать...

Что ещё? (Дополнить.) (Приложение 2)

Запишите поставленные цели в тетрадь.

4. Учащиеся проговаривают, что бы они хотели бы узнать о нефти и нефтепродуктах.

Ученики работают с инструкцией 1 (Приложение 2), записывают поставленные цели в тетради.

2. Стадия осмысления

Работа с текстом

Демонстрация презентации

Слайд

1. Предлагает работу с текстом в течении 10–15 минут используя специальные пометки на полях.(Тексты)

Приложение 3,Приложение 4,Приложение 5,Приложение 6

1.Индивидуально работают над текстом. Метод активного чтения “Пометки на полях”(частично-поисковый)

“V” – “это я знаю”; “+” – “новая информация”; “–” – “информация, противоречащая моим знаниям”; “?” – “информация, требующая пояснения”; “!” – “ это интересно ”.

(Обратить внимание уч-ся на информацию, требующую пояснения “?”, именно она может инициировать домашнее задание)

2. Предлагает заполнить и обсудить таблицу из 5 столбцов, используя информацию из текста (это дает им возможность проанализировать текст повторно)

Количество и смысл знаков заранее оговаривается (Приложение 7)

2. Индивидуальная работа.

Заполняют таблицу.

V + ? !
         
3.Предлагает в группе обсудить записи в таблице. Дополнить по возможности. (Демонстрация презентации) 3. Работа в группах. Обсуждают и дополняют информацию в таблице
Проведения эксперимента

Демонстрация презентации

Слайд

1. Демонстрирует образцы нефти.

2. Дает инструкцию по ТБ, выполнению опыта.

Самостоятельная работа учащихся в группах по выполнению эксперимента: опыт “Растворимость нефти в воде”, опыт “Влияние нефти на перьевой покров птицы”

3. Стадия размышления и рефлексии

Рефлексия

Демонстрация презентации

Слайд

1. Предлогаю учащихся вернуться к кластеру и внести изменения, дополнения на основе изученной информации и подготовиться к презентации. 1.Работа в группах. Учащиеся работают с кластером. Готовятся к презентации кластеров Установление причинно-следственных связей между блоками информации.
2. Организует защиту каждой группы. 2. Презентация кластера
3.Предлогаю вернуться к целям на стадии вызова:

Достигли ли поставленных целей?

Какие затруднения встретились? (Обращение к таблице с стадии осмыслении.

3. Коллективное обсуждение кластера
4. Учитель предлагает заполнить Инструкция 2 “Подведение итогов” (Приложение 8) 4. Индивидуальная работа по выполнению инструкции.
5. Предлагает выполнить тест. 5. Выполнение теста (Приложении 9)
6.Контроль и оценка

Демонстрация презентации

Слайд

1. Предлагает осуществить самопроверку теста с помощью ключа (заранее написанного на слайде) 1. Индивидуальная работа: учащиеся осуществляют самопроверку.

Таблица 1

Ф.И. Работа в группе Устные ответы Самоконтроль Творческое задание Семинар Итог
             
2. Предлогает заполнить “Ведомость открытого учета знаний” (Таблица 1) 2. Заполнение таблицы- “Самооценка” (Приложении 10)
7. Домашнее задание

Демонстрация презентации

Слайд

Предлагает индивидуальные творческие задания по непонятным вопросам стадии осмысления. Индивидуальные задания записывают и уточняют с учителем индивидуально.  

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Природные источники углеводородов » mozok.click

Вспомните: дистилляция (перегонка) — способ разделения смеси летучих жидкостей методом постепенного выпаривания с последующей конденсацией.

Нефть. Перегонка нефти

Многие органические вещества, с которыми вы имеете дело в повседневной жизни,— пластмассы, краски, моющие средства, лекарства, лаки, растворители — синтезированы из углеводородов. В природе есть три основных источника углеводородов — нефть, природный газ и каменный уголь.

Нефть — одно из важнейших полезных ископаемых. Невозможно представить нашу жизнь без нефти и продуктов ее переработки. Не зря страны, богатые нефтью, играют важную роль в мировой экономике.

Нефть — это темная маслянистая жидкость, залегающая в земной коре (рис. 29.1). Она представляет собой однородную смесь из нескольких сотен веществ — преимущественно насыщенных углеводородов с числом атомов Карбона в молекуле от 1 до 40.

Для переработки этой смеси используют как физические, так и химические методы. Сначала нефть разделяют на простые смеси — фракции — путем перегонки (дистилляции или ректификации), основанной на том, что различные вещества в составе нефти кипят при различных температурах (табл. 12). Перегонка происходит в ректификационной колонне при значительном нагреве (рис. 29.2). Фракции с самыми большими температурами кипения, разлагающиеся при высокой температуре, перегоняют при пониженном давлении.

Таблица 12. Фракции перегонки нефти

Фракция

Число атомов Карбона в молекулах

Температура кипения, °С

Применение

Газовая

фракция

1-4

Свыше 200 оС

Топливо

Бензин

5-10

20-180

Автомобильное горючее

Лигроин

6-12

160-200

Топливо, сырье для синтеза

Керосин

10-16

180-250

Авиационный бензин

Газойль

13-25

220-350

Дизельное горючее

Тяжелый газойль (мазут)

26-30

350-430

Топливо для теплоэлектростанций

Тяжелый

мазут

Больше 30

При нагревании разлагается, перегоняют при пониженном давлении

Производство асфальта, битума, парафина, смазочных материалов, топливо для котельных

Украина достаточно богата запасами нефти. Основные месторождения сосредоточены в трех нефтегазоносных регионах: восточном (Сумская, Полтавская, Черниговская и Харьковская области), западном (Львовская и Ивано-Франковская области) и южном (Причерноморье, шельфы Азовского и Черного морей). Запасы нефти в Украине оцениваются в около 2 млрд тонн, но значительная их часть сосредоточена на больших глубинах (5-7 км). Ежегодная добыча нефти в Украине составляет около 2 млн тонн при потребности в 16 млн тонн, поэтому, к сожалению, Украина пока вынуждена импортировать значительные объемы нефти.

Химическая переработка нефтепродуктов

Некоторые продукты перегонки нефти можно использовать сразу, без дальнейшей переработки,— это бензин и керосин, но они составляют лишь 20-30 % нефти. К тому же после перегонки бензин получается низкого качества (с небольшим октановым числом, т. е. при сжатии в двигателе он взрывается, а не сгорает). Двигатель, работающий на таком топливе, издает характерный стук и быстро выходит из строя. Для повышения качества бензина и увеличения его выхода нефть подвергают химической переработке.

Один из важнейших способов химической переработки нефти — крекинг (от англ. to crack — расщеплять, ломать, поскольку при крекинге происходит разрыв карбоновых цепей) (рис. 29.3). При нагревании до 500 °С без доступа воздуха в присутствии специальных катализаторов длинные молекулы алканов расщепляются на более мелкие. При крекинге из насыщенных углеводородов образуется смесь легких насыщенных и ненасыщенных углеводородов, например:

Благодаря этому процессу увеличивается выход бензина и керосина. Такой бензин иногда называют крекинг-бензином.

Одной из характеристик, определяющей качество бензина, является октановое число, которое показывает возможность детонации (взрыва) топливновоздушной смеси в двигателе. Чем выше значение октанового числа, тем меньше вероятность детонации, а следовательно, выше качество бензина. Гептан непригоден в качестве моторного топлива, он детонирует с большей вероятностью, тогда как изооктан (2,2,4-триметилпентан) обладает противоположными свойствами — он почти не детонирует в двигателе. Эти два вещества стали основой шкалы определения качества бензина — шкалы октановых чисел. В этой шкале гептан получил значение 0, а изооктан — 100. Согласно этой шкале, бензин с октановым числом 95 обладает такими же детонационными свойствами, как и смесь 95 % изооктана и 5 % гептана.

Переработка нефти происходит на специальных предприятиях — нефтеперерабатывающих заводах. Там проводят как ректификацию сырой нефти, так и химическую переработку полученных нефтепродуктов. В Украине есть шесть нефтеперерабатывающих заводов: в Одессе, Кременчуге, Херсоне, Лисичанске, Надворнянске и Дрогобыче. Суммарная мощность всех украинских предприятий по переработке нефти превышает 52 млн тонн в год.

Природный газ

Второй по важности источник углеводородного сырья — это природный газ, главной составляющей которого является метан (93-99 %). Природный газ используют в первую очередь как эффективное топливо. При его сгорании не образуется ни зола, ни ядовитый угарный газ, поэтому природный газ считается экологически чистым топливом.

Большое количество природного газа использует химическая промышленность. Переработка природного газа сводится главным образом к получению ненасыщенных углеводородов и синтез-газа. Этилен и ацетилен образуются при отщеплении водорода от низших алканов:

Синтез-газ — смесь карбон(П) оксида и водорода — получают нагреванием метана с водяным паром:

Из этой смеси, используя разные катализаторы, синтезируют окси-генсодержащие соединения — метиловый спирт, уксусную кислоту и др.

При пропускании над кобальтовым катализатором синтез-газ превращается в смесь алканов, представляющую собой синтетический бензин:

Каменный уголь

Еще одним источником углеводородов является каменный уголь. В химической промышленности его перерабатывают путем коксования — нагревания до 1000 °С без доступа воздуха (рис. 29.5, с. 170). При этом образуются кокс и каменноугольная смола, масса которой составляет лишь несколько процентов от массы угля. Кокс используют как восстановитель в металлургии (например, для получения железа из его оксидов).

Каменноугольная смола содержит несколько сотен органических соединений, преимущественно ароматических углеводородов, которые получают из нее перегонкой.

Каменный уголь также используют в качестве топлива, однако при этом возникают большие экологические проблемы. Во-первых, уголь содержит негорючие примеси, которые при сгорании топлива превращаются в шлаки; во-вторых, в составе угля содержатся небольшие количества соединений Сульфура и Нитрогена, при сгорании которых образуются оксиды, загрязняющие атмосферу. По запасам угля Украина занимает одно из первых мест в мире. На территории, равной 0,4 % от мировой, в Украине сосредоточено около 5 % мировых запасов энергетического сырья, 95 % из которых приходится именно на каменный уголь (около 54 млрд тонн). В 2015 году добыча угля составила 40 млн тонн, что почти вдвое меньше, чем в 2011 году. Сегодня в Украине 300 каменноугольных шахт, причем 40 % из них добывают коксующийся уголь (который можно перерабатывать на кокс). Добыча сосредоточена преимущественно в Донецкой, Луганской, Днепропетровской и Волынской областях.

Лингвистическая задача

На греческом pyro означает «огонь», а lysis — «разложение». Как вы считаете, почему термины «крекинг» и «пиролиз» часто используют как синонимы?

Ключевая идея

Основными источниками углеводородов для промышленности являются нефть, каменный уголь и природный газ. Для более эффективного применения эти природные ископаемые необходимо подвергнуть переработке для выделения отдельных веществ или смесей.

Контрольные вопросы

334. Назовите основные природные источники углеводородов.

335. На чем основан физический метод разделения нефти на фракции?

336. На какие фракции разделяют нефть при перегонке? Охарактеризуйте их применение. Какой продукт переработки нефти является самым ценным для современного общества?

337. Чем различаются важнейшие нефтепродукты по химическому составу?

338. Используя информацию этого и предыдущих параграфов, опишите использование природного газа в химической промышленности.

339. Какие основные продукты добывают коксованием каменного угля?

340. Почему уголь при переработке нагревают без доступа воздуха?

341. Почему природный газ лучше каменного угля в качестве топлива?

342. Какие вещества и материалы добывают переработкой каменного угля и природного газа?

Задания для усвоения материала

343. В процессе крекинга углеводорода C20h52 образуются два продукта с одинаковым числом атомов Карбона в молекулах. Составьте уравнение реакции.

344. В чем заключается принципиальное отличие крекинга нефти от ректификации?

345. Как вы считаете, почему при прямой перегонке нефти не удается переработать ее на бензин более чем на 20 %?

346. Проанализируйте рис. 29.2 и опишите, как происходит перегонка нефти.

347. Составьте уравнения реакций получения этилена и ацетилена из компонентов природного газа.

348. Один из компонентов бензина — это углеводород C8h28. Составьте уравнение реакции его получения из карбон(И) оксида и водорода.

349. При полном сгорании бензина в двигателе образуются углекислый газ и вода. Составьте уравнение реакции сгорания бензина, если считать, что он состоит из углеводородов состава C8h28.

350. В выхлопных газах автомобилей содержатся ядовитые вещества: кар-бон(П) оксид и нитроген(^) оксид. Объясните, в результате каких химических реакций они образовались.

351. Во сколько раз увеличится объем топливно-воздушной смеси, состоящей из 40 мл паров октана и 3 л воздуха, при поджигании? При расчетах примите, что в воздухе содержится 20 % кислорода (по объему).

352. Бензин, продаваемый в странах с теплым климатом, состоит из углеводородов с большей молекулярной массой, чем бензин, который реализуют в странах с холодным климатом. Предположите, почему нефтепереработчики поступают таким образом.

353*. Нефть содержит столько ценных органических веществ, что Д. И. Менделеев говорил: «Сжигать нефть в топке — это почти то же, что топить ассигнациями». Как вы понимаете это высказывание? Предложите способы рационального использования природных источников углеводородов.

354*. В дополнительных источниках найдите информацию о материалах и веществах, сырьем для которых являются нефть, природный газ или уголь. Можно ли их изготовить без использования природных источников углеводородов? Можно ли человечеству отказаться от использования этих материалов? Ответ обоснуйте.

355*. Используя знания, полученные на уроках географии в 8 и 9 классах, опишите действующие и перспективные бассейны и районы добычи угля, нефти, природного газа в Украине. Согласовывают ли расположение предприятий по переработке этих источников углеводородов с их месторождениями.

 

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

 

mozok.click

Природный источник углеводородов – нефть — доклад

 

 

 

 

 

 

Сообщение по химии

«Природный источник углеводородов – нефть»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       Токарев Андрей 9 «А»

 

 

 

 

“Сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями” Д. И. Менделеева

Нефть известна человечеству с древних времён. На берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в древнем мире была грозным оружием: огненные реки лились на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осаждённые города. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

Нефтегазоносных бассейнов разведано больше 600, разрабатывается 450, а общее число нефтяных месторождений достигает 50 тысяч.

Нефть – маслянистая темно-коричневая жидкость с красноватым или зеленоватым оттенком, иногда чёрная, красная, синяя или светлая и даже прозрачная с характерным резким запахом. Бывает нефть белая или бесцветная, как вода (например, в Суруханском месторождении в Азербайджане, в некоторых месторождениях в Алжире).

Различают легкую и тяжелую нефть. Легкую нефть извлекают из недр насосами или фонтанным способом. Из такой нефти делают в основном бензин и керосин. Тяжелые сорта нефти иногда добывают даже шахтным способом (в Республике Коми), и готовят из нее битум, мазут, различные масла.

Нефть наиболее универсальное топливо, высококалорийное. Её добыча отличается относительной простотой и дешевизной, ведь при добыче нефти нет необходимости опускать под землю людей. Транспортировка нефти по трубопроводам не представляет большой проблемы. Главный недостаток этого вида топлива – невысокая ресурсообеспеченность (около 50 лет). Общегеологические запасы равны 500 млрд. тонн, в том числе разведанные 140 млрд. тонн.

В 2007 году российские учёные доказали мировому сообществу, что подводные хребты Ломоносова и Менделеева, которые находятся в Северном Ледовитом океане являются шельфовой зоной материка, а следовательно принадлежат Российской Федерации.

Нефть – это “сгусток энергии”. С помощью лишь 1мл её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведёрный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объёма нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько малы, что для извлечения 1мг. ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Нефть – это не только основа топливно-энергетического комплекса любого государства.

В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Несмотря на “свои 10%”,нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений, которые удовлетворяют насущные потребности современного общества. Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “кровью Земли”.

Состав нефти неодинаков. Но все они обычно содержат углеводороды трёх видов – алканы, циклоалканы и ароматические углеводороды. Соотношение этих углеводородов в нефти различных месторождений бывает разное: например, нефть Мангышлака богата алканами, а нефть в районе Баку – циклоалканами.

Основные запасы нефти находятся в северном полушарии. Всего 75 стран мира добывают нефть, но 90% её добычи приходится на долю всего 10 стран.

Переработка нефти

Современная установка состоит из печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции – отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения: бензин, лигроин, керосин. В печи имеется свернутая в змеевик длинная труба. Печь обогревается продуктами сгорания мазута или газа. В змеевик непрерывно подается нефть: там она нагревается до 320 - 350 0С и в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна – это стальной цилиндрический аппарат высотой около 40 м. Она имеет внутри несколько десятков горизонтальных перегородок с отверстиями – так называемые тарелками. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенно охлаждаясь при своем движении вверх, они частично сжижаются. Углеводороды менее летучие сжижаются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосиновую фракцию; ещё выше – лигроиновую фракцию. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и после конденсации, образуют бензин. Часть бензина подаётся обратно в колону для “орошения”, что способствуют лучшему режиму работы. (Запись в тетради). Бензин – содержит углеводороды С5 – С11, кипящие в интервале от400С до 2000 С; лигроин – содержит углеводороды С8 - С14 с температурой кипения от 1200С до 2400С; керосин- содержит углеводороды С12 – С18, кипящие при температуре от1800С до 3000С; газойль - содержит углеводороды С13 – С15, отгоняют при температуре от 2300С до 3600 С; смазочные масла- С16 – С28, кипят при температуре 3500 С и выше.

После отгонки из нефти светлых продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость – мазут. Он представляет собой ценную смесь углеводородов. Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла. Неперегоняющуюся часть мазута называют гудроном, который используется в строительстве и при асфальтировании дорог. Наиболее ценной фракцией прямой перегонки нефти является бензин. Однако выход этой фракции не превышает 17-20% от массы сырой нефти. Возникает проблема: как удовлетворить все возрастающие потребности общества в автомобильном и авиационном топливе? Решение было найдено в конце 19 века русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым. В 1891 году он впервые осуществил промышленный крекинг керосиновой фракции нефти, что позволило увеличить выход бензина до 65-70% (в расчёте на сырую нефть). Только за разработку процесса термического крекинга нефтепродуктов благодарное человечество золотыми буквами вписало имя этого уникального человека в историю цивилизации.

Полученные в результате ректификации нефти продукты подвергают химической переработке, включающей ряд сложных процессов, Один из них – крекинг нефтепродуктов (от английского “Сracking”-расщепление). Различают несколько видов крекинга: термический, каталитический, крекинг высокого давления, восстановительный. Термический крекинг заключается в расщеплении молекул углеводородов с длинной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470-5500C). В процессе этого расщепления наряду с алканами образуются алкены:

С16Н34 → С8Н18 (октан) + С8Н16 (октен)

В настоящее время наиболее распространён каталитический крекинг. Он проводится при температуре 450-500 0С, но с большей скоростью и позволяет получать бензин более высокого качества. В условиях каталитического крекинга наряду с реакциями расщепления идут реакции изомеризации, то есть превращения углеводородов нормального строения в углеводороды разветвлённые.

Изомеризация влияет на качество бензина, так как наличие разветвленных углеводородов сильно повышает его октановое число. Крекинг относят к так называемым вторичным процессам нефтепереработки. К вторичным относят и ряд других каталитических процессов, например риформинг. Риформинг – это ароматизация бензинов, путём нагревания их в присутствии катализатора, например, платины. В этих условиях алканы и циклоалканы превращаются в ароматические углеводороды, в следствии чего октановое число бензинов также существенно повышается.

Главные страны производители:

Саудовская Аравия, США, Россия, Иран, Мексика.

В то же время больше 4/5 потребления нефти приходится на долю экономически развитых стран, которые являются главными страны-импортеры:

Япония, Зарубежная Европа, США.

Нефть в сыром виде нигде не используется, а находят применение продукты нефтепереработки.

 

Литература:

https://sites.google.com/site/himulacom/zvonok-na-urok/9-klass---vtoroj-god-obucenia/urok-no61-prirodnye-istocniki-uglevodorodov-neft-i-prirodnyj-gaz-ih-primenenie-zasita-atmosfernogo-vozduha-ot-zagraznenia

http://school.xvatit.com/index.php

 

myunivercity.ru