Природные источники углеводородов, их переработка
Содержание
Нефть
Нефть – это природная маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, темно-коричневого (черного, красного, синего, белого) цвета или бесцветная, состоящая из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы (алканов, циклоалканов, аренов) и ряда других химических соединений.
из них: разведано
Различают два вида нефти, в зависимости от плотности и содержания серы:
- Легкая – извлекается насосами или фонтанным способом. Массовая доля серы – незначительно, вследствие чего ценность продукта выше. Используется для производства горючих продуктов — бензина и керосина.
- Тяжелая – добывается шахтным способом. Из-за содержания примесей данный вид горючего ископаемого требует дополнительной очистки. Применяется для изготовления различных масел, мазута.
К преимуществам применения топлива можно отнести – простоту, дешевизну добычи и беспроблемность транспортировки.
К недостаткам – низкую ресурсообеспеченность, то есть соотношение между количеством ресурсов и размерами их использования.
Природные источники углеводородов
Характеристики
Нефть
Смесь состоящая из большого количества компонентов, основными из которых являются алканы, циклоалканы и арены.
Попутный нефтяной газ
Смесь состоящая в основном из алканов. Большая часть состоит из пропана.
Природный газ
Смесь, состоящая из низкомолекулярных алканов. Основная составная часть – метан.
Каменный уголь
Смесь, состоящая из разного соотношения соединений углерода, водорода, серы. Неорганические вещества состоят наибольшую часть каменного угля.
Природный газ
Природный газ — это смесь газов, образовавшихся в недрах земли посредством анаэробного разложения органических веществ. Содержание углеводородов в природном ресурсе низкое, 80- 97% составляет метан и незначительный процент – пропан, бутан, этан.
Преимущества данного вида топлива – простота добычи и транспортировки, экономичность.
Недостатки – сложность межконтинентальной транспортировки с помощью дорогостоящих танкеров.
Природный газ не имеет запаха, но для обнаружения протечек вещества в быту, в него добавляют специальные компоненты – меркаптаны. Это связано с тем, что смесь метана с воздухом взрывоопасна, небольшая искра способна спровоцировать происшествие.
Попутный нефтяной газ
Попутный нефтяной газ – это смесь газообразных углеводородов, содержащихся в нефти и выделяющихся при ее добыче и подготовке. Чем ниже молекулярная масса алкана, тем выше его концентрация в природном ресурсе.
Смесь бутана и пропана образует сжиженный газ, который применяется в качестве бытового топлива.
В зависимости от содержания углеводорода попутный газ делится на следующие группы:
- чистый (95–100%);
- углеводородный с примесью углекислого газа 4-20%;
- углеводородный с примесью азота 3-15%;
- углеводородно-азотный, содержанием примесей до 50% соответственно.
Каменный уголь
Данный вид горючего ископаемого относится к твердым, и представляет собой многокомпонентную смесь углеводородов, азота, серы, кислорода и неорганических веществ. Доля углерода составляет 80 %, остальные 20% — органические и неорганические компоненты. Чем выше содержание газа, тем большей теплотворностью обладает вещество, чем ниже – тем дольше уголь может храниться.
Образование данного вида горючего ископаемого проходит в два этапа:
- Появление торфа из остатков растений и живых организмов.
- Формирование твердого угля.
Данный вид топлива является достаточно перспективным для получения ряда химических продуктов и энергии.
Переработка нефти
Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:
Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 о С). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:
1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 о С);
2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 о С);
3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 о С);
4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 о С);
5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 о С);
6) мазут (температуры кипения более 350 о С).
Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.
Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.
Крекинг (термический или каталитический)
Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:
Риформинг
Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).
В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:
Природные источники УВ и их переработка
Основные источники УВ:
— природный и попутный нефтяной газы;
Природный и попутный нефтяной газы
Природный и попутный нефтяной газы различаются по своему нахождению в природе, составу и применению.
Попутный нефтяной газ встречается в месторождениях вместе с нефтью (над нефтью или растворен в ней).
Основной частью природного газа является метан, в среднем его содержится по объему 80—98%. В попутном нефтяном газе содержится значительно меньше метана (30—50%), но больше его ближайших гомологов: этана, пропана, бутана, пентана (до 20% каждого) и других предельных углеводородов.
Природный и попутный нефтяной газы представляют собой дешевое топливо и ценное химическое сырье. Возможность использования попутного нефтяного газа даже шире, так как наряду с метаном в нем содержатся значительные количества других УВ. Из них получают непредельные углеводороды, из которых в свою очередь производят пластмассы, каучуки, резины, органические кислоты, спирты и т. д.
Нефть и нефтепродукты
Нефть — маслянистая жидкость с характерным запахом, от светло-бурого до черного цвета; представляет собой смесь различных углеводородов (около 150) с примесями других веществ.
Перегонка нефти (ректификация)
Фракционную перегонку нефти проводят при атмосферном давлении и постепенном повышении температуры до 400 о С. Число отбираемых фракций зависит от состава нефти и их применения.
Кроме использования в качестве топлива, все эти фракции служат сырьем для нефтехимической промышленности, из них получают пластмассы, краски, растворители, резину, моющие и лекарственные средства и т. д.
При перегонке нефти наиболее ценная бензиновая фракция составляет от 5 до 20%.
Крекинг нефтепродуктов
При температуре более 400 о С начинается распад углеводородов. Некоторые тяжелые фракции прямой перегонки и мазут подвергаются частичному разложению. Это позволяет получить дополнительное количество углеводородов с короткой цепью (жидкое топливо). Выход бензина из нефти за счет крекинга увеличивается до 70%.
Обычно расщепление крупных молекул происходит примерно в центре углеродной цепи.
Детонационная устойчивость – способность горючего выдерживать сильное сжатие в двигателе (без преждевременного сгорания).
Неустойчивы к детонации – алканы нормального строения.
Риформинг
В отличие от процессов крекинга, которые заключаются в расщеплении более крупных молекул на менее крупные, процессы риформинга приводят к изменению структуры молекул или к их объединению в более крупные. Путем риформинга получают:
— УВ разветвленного строения.
Таким образом, низкокачественные бензиновые фракции превращаются в высококачественные, т. е. увеличивается детонационная устойчивость горючего. Кроме того, риформинг используется с целью получения сырья для нефтехимической промышленности.
1) Циклизация и ароматизация:
2) Изомеризация:
3) Алкилирование:
Коксохимическое производство
Уголь – твердое горючее полезное ископаемое органического происхождения.
1) свободный углерод – до 100%;
2) циклические органические соединения, содержащие C, H, O, N, S;
3) неорганические вещества (зола);
Коксование – нагревание каменного угля (t o = 1000 о ) без доступа воздуха.
Скачать:
Скачать бесплатно реферат на тему: «Нефть» НЕФТЬ.docx (206 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Нефть — жидкое топливо» Нефть-–-жидкое-топливо.docx (198 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Атмосферная перегонка нефти» Атмосферная-перегонка-нефти.docx (220 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Газы нефтяные попутные» Газы-нефтяные-попутные.docx (212 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Катализаторы в нефтепереработке» Катализаторы-в-нефтепереработке.docx (187 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Кокс и коксование» КОКС-И-КОКСОВАНИЕ.docx (195 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Нефтехимия-и-безотходная-технология» Нефтехимия-и-безотходная-технология.docx (202 Загрузки)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Природные источники углеводородов» Природные-источники-углеводородов.docx (230 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Природный газ» Природный-газ.docx (205 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: » Происхождение углей» Происхождение-углей.docx (196 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Ректификация» Ректификация.docx (187 Загрузок)
Скачать бесплатно реферат на тему: «Физико-химические свойства нефтей» Физико-химические-свойства-нефтей.docx (190 Загрузок)
Скачать рефераты по другим темам можно здесь
Похожее
Добавить комментарий Отменить ответ
Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42
Загрузка...
