Fosilais kurināmais - nafta, ogles, degslāneklis, dabasgāze. Pārbaudīt dabiskos ogļūdeņražu avotus un to pārstrādi Galvenie dabiskie ogļūdeņražu avoti ir
OGĻŪDEŅRAŽU DABĪGI AVOTI
Ogļūdeņraži visi ir tik dažādi -
Šķidrs, ciets un gāzveida.
Kāpēc dabā to ir tik daudz?
Tas ir nepiesātināms ogleklis.
Patiešām, šis elements, tāpat kā neviens cits, ir “nepiesātināms”: tas cenšas veidot ķēdes, taisnas un sazarotas, tad gredzenus, tad režģus no daudziem tā atomiem. Līdz ar to daudzi oglekļa un ūdeņraža atomu savienojumi.
Ogļūdeņraži ir gan dabasgāze – metāns, gan cita sadzīves deggāze, kas pildīta ar baloniem – propāns C 3 H 8. Ogļūdeņraži ir eļļa, benzīns un petroleja. Un arī - organiskais šķīdinātājs C 6 H 6, parafīns, no kura tiek izgatavotas Jaungada sveces, vazelīns no aptiekas un pat plastmasas maisiņš produktu iesaiņošanai...
Nozīmīgākie dabiskie ogļūdeņražu avoti ir minerāli – ogles, nafta, gāze.
OGLES
Plašāk pazīstams visā pasaulē 36 tūkst ogļu baseini un atradnes, kas kopā aizņem 15% teritorijā globuss. Ogļu lauki var stiepties tūkstošiem kilometru. Kopumā ogļu vispārējās ģeoloģiskās rezerves uz zemeslodes ir 5 triljoni 500 miljardi tonnu, ieskaitot izpētītās atradnes - 1 triljons 750 miljardi tonnu.
Ir trīs galvenie fosilo ogļu veidi. Dedzinot brūnogles, antracītu, liesma ir neredzama, degšana ir bezdūmu, un ogles degot rada skaļu plaisu.
Antracītsir vecākā fosilā ogle. Atšķiras ar lielo blīvumu un spīdumu. Satur līdz 95% ogleklis.
Ogles- satur līdz 99% ogleklis. No visām fosilajām oglēm tā ir visplašāk izmantotā.
Brūnogles- satur līdz 72% ogleklis. Ir brūna krāsa. Kā jaunākā fosilā ogle, tā bieži saglabā pēdas no koka struktūras, no kuras tā veidojusies. Atšķiras ar augstu higroskopiskumu un augstu pelnu saturu ( no 7% līdz 38%), tāpēc to izmanto tikai kā vietējo degvielu un kā izejvielu ķīmiskai pārstrādei. Jo īpaši vērtīgus šķidrās degvielas veidus iegūst hidrogenējot: benzīnu un petroleju.
Ogleklis ir galvenā ogļu sastāvdaļa 99% ), brūnogles ( līdz 72%). Nosaukuma oglekļa izcelsme, t.i., “nesošā ogle”. Tāpat latīņu nosaukums "carboneum" pie pamatnes satur sakni carbo-coog.
Tāpat kā eļļa, ogles satur liels skaits organiskās vielas. Papildus organiskajām vielām tajā ietilpst arī neorganiskas vielas, piemēram, ūdens, amonjaks, sērūdeņradis un, protams, pats ogleklis - ogles. Viens no galvenajiem akmeņogļu pārstrādes veidiem ir koksēšana – kalcinēšana bez gaisa piekļuves. Koksēšanas rezultātā, kas tiek veikta 1000 0 C temperatūrā, veidojas:
koksa krāsns gāze- tas sastāv no ūdeņraža, metāna, oglekļa monoksīda un oglekļa dioksīda, amonjaka, slāpekļa un citu gāzu piemaisījumiem.
Akmeņogļu darva - satur vairākus simtus dažādu organisko vielu, tostarp benzolu un tā homologus, fenolu un aromātiskos spirtus, naftalīnu un dažādus heterocikliskos savienojumus.
Augšējais darvas vai amonjaka ūdens - kas satur, kā norāda nosaukums, izšķīdinātu amonjaku, kā arī fenolu, sērūdeņradi un citas vielas.
Kokss– ciets koksēšanas atlikums, praktiski tīrs ogleklis.
Kokss tiek izmantots dzelzs un tērauda ražošanā, amonjaks tiek izmantots slāpekļa un kombinēto mēslojumu ražošanā, un organisko koksēšanas produktu nozīmi nevar pārvērtēt. Kāda ir šī minerāla izplatības ģeogrāfija?
Galvenā ogļu resursu daļa ietilpst ziemeļu puslodē - Āzijā, Ziemeļamerikā, Eirāzijā. Kuras valstis izceļas ar rezervēm un ogļu ieguvi?
Ķīna, ASV, Indija, Austrālija, Krievija.
Valstis ir galvenās ogļu eksportētājas.
ASV, Austrālija, Krievija, Dienvidāfrika.
galvenie importa centri.
Japāna, Ārzemju Eiropa.
Tā ir videi ļoti netīra degviela. Ogļu ieguves laikā notiek metāna sprādzieni un ugunsgrēki, un rodas noteiktas vides problēmas.
Vides piesārņojums - tās ir jebkuras nevēlamas izmaiņas šīs vides stāvoklī cilvēka darbības rezultātā. Tas notiek arī kalnrūpniecībā. Iedomājieties situāciju ogļu ieguves rajonā. Kopā ar akmeņoglēm virspusē paceļas milzīgs daudzums atkritumiežu, kas kā nevajadzīgi tiek vienkārši nosūtīti uz izgāztuvēm. Pamazām veidojas atkritumu kaudzes- milzīgi, desmitiem metru augsti, konusveida atkritumiežu kalni, kas deformē dabas ainavas izskatu. Un vai visas virszemē paceltās ogles noteikti tiks eksportētas patērētājam? Protams, nē. Galu galā process nav hermētisks. Uz zemes virsmas nosēžas milzīgs daudzums ogļu putekļu. Tā rezultātā mainās augsnes un gruntsūdeņu sastāvs, kas neizbēgami ietekmēs dzīvnieku un dārzeņu pasaule apgabals.
Akmeņogles satur radioaktīvo oglekli - C, bet pēc degvielas sadegšanas bīstamā viela kopā ar dūmiem nonāk gaisā, ūdenī, augsnē un tiek pārcepta izdedžos vai pelnos, ko izmanto būvmateriālu ražošanai. Rezultātā dzīvojamās ēkās sienas un griesti “kvēlo” un rada draudus cilvēku veselībai.
EĻĻA
Eļļa cilvēcei ir zināma kopš seniem laikiem. Eifratas krastos tas tika mīnēts
6-7 tūkstošus gadu pirms mūsu ēras uh . To izmantoja mājokļu apgaismošanai, javas pagatavošanai, kā zāles un ziedes, kā arī balzamēšanai. Nafta senajā pasaulē bija milzīgs ierocis: ugunīgas upes lija uz galvām tiem, kas iebruka cietokšņa sienās, degošas bultas, kas iemērc eļļā, lidoja uz aplenktajām pilsētām. Eļļa bija neatņemama sastāvdaļa aizdedzinošais aģents, kas ar vārdu iegāja vēsturē "Grieķu uguns" Viduslaikos to galvenokārt izmantoja ielu apgaismošanai.
Ir izpētīti vairāk nekā 600 naftas un gāzes baseini, 450 tiek izstrādāti , un kopējais naftas atradņu skaits sasniedz 50 tūkstošus.
Atšķiriet vieglo un smago eļļu. Vieglā eļļa tiek iegūta no zemes dzīlēm ar sūkņiem vai ar strūklakas metodi. Pārsvarā no šādas eļļas ražo benzīnu un petroleju. Smagās eļļas dažreiz tiek iegūtas pat ar raktuvju metodi (Komi Republikā), un no tās tiek sagatavots bitumens, mazuts un dažādas eļļas.
Eļļa ir visdaudzpusīgākā degviela, ar augstu kaloriju daudzumu. Tās ieguve ir salīdzinoši vienkārša un lēta, jo, iegūstot naftu, nav nepieciešams nolaist cilvēkus pazemē. Naftas transportēšana pa cauruļvadiem nav liela problēma. Galvenais šāda veida degvielas trūkums ir zemā resursu pieejamība (apmēram 50 gadi ) . Vispārējās ģeoloģiskās rezerves ir vienādas ar 500 miljardiem tonnu, ieskaitot izpētītās 140 miljardus tonnu .
AT 2007 Krievu zinātnieki pierādīja pasaules sabiedrībai, ka Lomonosova un Mendeļejeva zemūdens grēdas, kas atrodas Ziemeļu Ledus okeānā, ir cietzemes šelfa zona un tāpēc pieder Krievijas Federācijai. Ķīmijas skolotājs pastāstīs par eļļas sastāvu, īpašībām.
Nafta ir "enerģijas kūlis". Tikai ar 1 ml tā var uzsildīt veselu spaini ūdens par vienu grādu, un, lai uzvārītu spainīša samovāru, vajag mazāk par pusglāzi eļļas. Pēc enerģijas koncentrācijas uz tilpuma vienību eļļa ieņem pirmo vietu starp dabas vielām. Pat radioaktīvās rūdas šajā ziņā nevar konkurēt ar to, jo radioaktīvo vielu saturs tajās ir tik mazs, ka var iegūt 1 mg. kodoldegviela ir jāapstrādā tonnām akmeņu.
Nafta nav tikai jebkuras valsts degvielas un enerģijas kompleksa pamatā.
Šeit vietā ir slavenie D. I. Mendeļejeva vārdi “Eļļu dedzināt ir tas pats, kas sildīt krāsni banknotes". Katrs eļļas piliens satur vairāk nekā 900 dažādi ķīmiskie savienojumi, vairāk nekā puse no periodiskās sistēmas ķīmiskajiem elementiem. Tas patiesi ir dabas brīnums, naftas ķīmijas rūpniecības pamats. Apmēram 90% no visas saražotās naftas tiek izmantoti kā degviela. Par spīti “ pieder 10%” , naftas ķīmijas sintēze nodrošina daudzus tūkstošus organisko savienojumu, kas apmierina mūsdienu sabiedrības neatliekamās vajadzības. Nav brīnums, ka cilvēki naftu ar cieņu sauc par “melno zeltu”, “Zemes asinīm”.
Eļļa ir eļļains tumši brūns šķidrums ar sarkanīgu vai zaļganu nokrāsu, dažreiz melns, sarkans, zils vai gaišs un pat caurspīdīgs ar raksturīgu asu smaržu. Dažreiz eļļa ir balta vai bezkrāsaina, piemēram, ūdens (piemēram, Surukhanskoje laukā Azerbaidžānā, dažos laukos Alžīrijā).
Eļļas sastāvs nav vienāds. Bet visi tie parasti satur trīs veidu ogļūdeņražus - alkānus (galvenokārt normālas struktūras), cikloalkānus un aromātiskos ogļūdeņražus. Šo ogļūdeņražu attiecība dažādu atradņu eļļā ir atšķirīga: piemēram, Mangyshlak eļļa ir bagāta ar alkāniem, bet eļļa Baku reģionā ir bagāta ar cikloalkāniem.
Galvenās naftas rezerves atrodas ziemeļu puslodē. Kopā 75 pasaules valstis ražo naftu, bet 90% no tās produkcijas ir tikai 10 valstu daļa. Netālu ? pasaules naftas rezerves atrodas jaunattīstības valstīs. (Skolotājs zvana un parāda kartē).
Galvenās ražotājvalstis:
Saūda Arābija, ASV, Krievija, Irāna, Meksika.
Tajā pašā laikā vairāk 4/5 naftas patēriņš samazinās uz ekonomiski attīstīto valstu īpatsvaru, kas ir galvenās importētājvalstis:
Japāna, Aizjūras Eiropa, ASV.
Eļļu neapstrādātā veidā nekur neizmanto, bet izmanto rafinētus produktus.
Naftas rafinēšana
Mūsdienīga iekārta sastāv no eļļas sildīšanas krāsns un destilācijas kolonnas, kurā tiek atdalīta eļļa frakcijas - atsevišķi ogļūdeņražu maisījumi pēc to viršanas temperatūras: benzīns, ligroīns, petroleja. Krāsnī ir gara caurule, kas satīta spolē. Krāsni silda mazuta vai gāzes sadegšanas produkti. Eļļa tiek nepārtraukti piegādāta uz spoli: tur tā tiek uzkarsēta līdz 320 - 350 0 C šķidruma un tvaiku maisījuma veidā un nonāk destilācijas kolonnā. Destilācijas kolonna ir tērauda cilindrisks aparāts, kura augstums ir aptuveni 40 m. Tā iekšpusē ir vairāki desmiti horizontālu starpsienu ar caurumiem - tā sauktās plāksnes. Eļļas tvaiki, nonākot kolonnā, paceļas uz augšu un iziet cauri plākšņu caurumiem. Pakāpeniski atdziestot, virzoties uz augšu, tie daļēji sašķidrinās. Mazāk gaistošie ogļūdeņraži tiek sašķidrināti jau pirmajās plāksnēs, veidojot gāzeļļas frakciju; augstāk tiek savākti vairāk gaistošu ogļūdeņražu, kas veido petrolejas frakciju; vēl augstāka – ligroīna frakcija. Gaistošākie ogļūdeņraži atstāj kolonnu kā tvaiki un pēc kondensācijas veido benzīnu. Daļa benzīna tiek padots atpakaļ kolonnā "apūdeņošanai", kas veicina labāku darbības režīmu. (Ieraksts piezīmju grāmatiņā). Benzīns - satur ogļūdeņražus C5-C11, viršanas diapazonā no 40 0 C līdz 200 0 C; ligroīns - satur ogļūdeņražus C8 - C14 ar viršanas temperatūru no 120 0 C līdz 240 0 C; petroleja - satur ogļūdeņražus C12 - C18, vārās temperatūrā no 180 0 C līdz 300 0 C; gāzeļļa - satur ogļūdeņražus C13 - C15, destilēti no 230 0 C līdz 360 0 C temperatūrā; smēreļļas - C16 - C28, vāra temperatūrā 350 0 C un augstāk.
Pēc vieglo produktu destilācijas no eļļas paliek viskozs melns šķidrums - mazuts. Tas ir vērtīgs ogļūdeņražu maisījums. Smēreļļas iegūst no mazuta ar papildu destilāciju. Mazuta nedestilējošā daļa tiek saukta par darvu, ko izmanto būvniecībā un ceļu bruģēšanā.(Video fragmenta demonstrācija). Visvērtīgākā tiešās naftas destilācijas frakcija ir benzīns. Tomēr šīs frakcijas iznākums nepārsniedz 17-20% no jēlnaftas svara. Rodas problēma: kā apmierināt arvien pieaugošās sabiedrības vajadzības pēc automobiļu un aviācijas degvielas? Risinājumu 19. gadsimta beigās atrada krievu inženieris Vladimirs Grigorjevičs Šuhovs. AT 1891 gadā viņš pirmo reizi veica rūpniecisko plaisāšana naftas petrolejas frakcija, kas ļāva palielināt benzīna iznākumu līdz 65-70% (rēķinot kā jēlnaftu). Tikai naftas produktu termiskās krekinga procesa attīstībai pateicīgā cilvēce ar zelta burtiem ierakstīja šīs civilizācijas vēsturē unikālās personas vārdu.
Naftas rektifikācijas rezultātā iegūtie produkti tiek pakļauti ķīmiskai apstrādei, kas ietver vairākus sarežģītus procesus, viens no tiem ir naftas produktu krekinga (no angļu valodas "Cracking" - splitting). Ir vairāki krekinga veidi: termiskā, katalītiskā, augstspiediena krekinga, reducēšana. Termiskā krekings sastāv no ogļūdeņražu molekulu ar garu ķēdi sadalīšanās īsākās augstas temperatūras (470-550 0 C) ietekmē. Šīs sadalīšanas procesā kopā ar alkāniem veidojas alkēni:
Pašlaik katalītiskā krekinga ir visizplatītākā. To veic 450-500 0 C temperatūrā, bet ar lielāku ātrumu un ļauj iegūt augstākas kvalitātes benzīnu. Katalītiskā krekinga apstākļos līdztekus šķelšanās reakcijām notiek izomerizācijas reakcijas, tas ir, normālas struktūras ogļūdeņražu pārvēršanās sazarotos ogļūdeņražos.
Izomerizācija ietekmē benzīna kvalitāti, jo sazarotu ogļūdeņražu klātbūtne ievērojami palielina tā oktānskaitli. Krekinga tiek apzīmēta ar tā sauktajiem sekundārajiem naftas rafinēšanas procesiem. Vairāki citi katalītiskie procesi, piemēram, riformings, arī tiek klasificēti kā sekundāri. Reformēšana- tā ir benzīnu aromatizēšana, karsējot tos katalizatora, piemēram, platīna, klātbūtnē. Šādos apstākļos alkāni un cikloalkāni tiek pārvērsti aromātiskos ogļūdeņražos, kā rezultātā ievērojami palielinās arī benzīna oktānskaitlis.
Ekoloģija un naftas atradne
Naftas ķīmijas ražošanā īpaši aktuāla ir vides problēma. Naftas ieguve ir saistīta ar enerģijas izmaksām un vides piesārņojumu. Bīstams okeānu piesārņojuma avots ir naftas ieguve jūrā, un okeāni tiek piesārņoti arī naftas transportēšanas laikā. Katrs no mums televīzijā ir redzējis naftas tankkuģu avāriju sekas. Melni, ar naftu klāti krasti, melni sērfot, aizrīšanās delfīni, putni, kuru spārni ir viskozā mazutā, cilvēki aizsargtērpos, kas savāc eļļu ar lāpstām un spaiņiem. Es vēlos minēt datus par nopietnu vides katastrofu, kas notika Kerčas šaurumā 2007. gada novembrī. Ūdenī nokļuva 2000 tonnu naftas produktu un aptuveni 7000 tonnu sēra. Katastrofas dēļ visvairāk cieta Tuzlas kāpa, kas atrodas Melnās un Azovas jūras krustojumā, un Čuškas kāpa. Pēc avārijas dibenā nosēdās mazuts, kas nogalināja mazu gliemežvāku-sirds formas, jūras iemītnieku galveno barību. Lai atjaunotu ekosistēmu, būs nepieciešami 10 gadi. Nomira vairāk nekā 15 tūkstoši putnu. Litrs eļļas, iekritusi ūdenī, izkliedējas pa tās virsmu 100 kv.m platībās. Eļļas plēve, lai arī ļoti plāna, veido nepārvaramu barjeru skābekļa ceļā no atmosfēras uz ūdens stabu. Rezultātā tiek traucēts skābekļa režīms un okeāns. "nosmakt". Planktons, kas ir pamats, mirst pārtikas ķēde okeāns. Šobrīd aptuveni 20% no Pasaules okeāna platības ir klātas ar naftas noplūdēm, un naftas piesārņojuma skartā platība pieaug. Papildus tam, ka Pasaules okeāns ir pārklāts ar naftas plēvi, mēs to varam novērot arī uz sauszemes. Piemēram, naftas laukos Rietumsibīrija gadā izplūst vairāk naftas, nekā tankkuģis spēj uzņemt – līdz 20 miljoniem tonnu. Apmēram puse šīs naftas avāriju rezultātā nonāk zemē, pārējā daļa ir “plānotās” strūklakas un noplūdes urbumu iedarbināšanas, izpētes urbšanas un cauruļvadu remontdarbu laikā. Saskaņā ar Komitejas datiem lielākā ar naftu piesārņoto zemju platība vide Jamalo-Ņencu autonomais apgabals atrodas Purovskas rajonā.
DABAS UN SAISTĪTĀ NAFTAS GĀZE
Dabasgāze satur ogļūdeņražus ar zemu molekulmasu, galvenās sastāvdaļas ir metāns. Tā saturs dažādu lauku gāzēs svārstās no 80% līdz 97%. Papildus metānam - etāns, propāns, butāns. Neorganiskais: slāpeklis - 2%; CO2; H2O; H2S, cēlgāzes. Dabasgāzi sadedzinot, izdalās daudz siltuma.
Pēc savām īpašībām dabasgāze kā degviela pārspēj pat naftu, tā ir kaloriskāka. Šī ir jaunākā degvielas nozares nozare. Gāzi ir vēl vieglāk iegūt un transportēt. Tā ir visekonomiskākā no visām degvielām. Tiesa, ir arī trūkumi: sarežģītā starpkontinentālā gāzes transportēšana. Cisternas - metāna kūtsmēsli, kas transportē gāzi sašķidrinātā stāvoklī, ir ārkārtīgi sarežģītas un dārgas konstrukcijas.
To izmanto kā: efektīvu degvielu, izejvielu ķīmiskajā rūpniecībā, acetilēna, etilēna, ūdeņraža, kvēpu, plastmasas, etiķskābes, krāsvielu, medikamentu uc ražošanā. Naftas gāze satur mazāk metāna, bet vairāk propāna, butāna un citus augstākus ogļūdeņražus. Kur tiek ražota gāze?
Vairāk nekā 70 pasaules valstīm ir komerciālās gāzes rezerves. Turklāt, tāpat kā naftas gadījumā, jaunattīstības valstīm ir ļoti lielas rezerves. Bet gāzes ražošanu galvenokārt veic attīstītās valstis. Viņiem ir iespējas to izmantot vai veids, kā pārdot gāzi citām valstīm, kas atrodas vienā kontinentā ar viņiem. Starptautiskā gāzes tirdzniecība ir mazāk aktīva nekā naftas tirdzniecība. Aptuveni 15% no pasaulē saražotās gāzes nonāk starptautiskajā tirgū. Gandrīz 2/3 pasaules gāzes ieguves nodrošina Krievija un ASV. Neapšaubāmi vadošais gāzes ieguves reģions ne tikai mūsu valstī, bet arī pasaulē ir Jamalas-Ņencu autonomais apgabals, kur šī nozare attīstās jau 30 gadus. Mūsu pilsēta Novy Urengoy ir pamatoti atzīta par gāzes galvaspilsētu. Lielākās atradnes ir Urengoyskoye, Yamburgskoje, Medvezhye, Zapolyarnoye. Urengojas lauks ir iekļauts Ginesa rekordu grāmatā. Depozīta rezerves un produkcija ir unikāla. Izpētītās rezerves pārsniedz 10 triljonus. m 3, 6 trln. m 3. 2008.gadā a/s "Gazprom" plāno Urengojas laukā saražot 598 miljardus m 3 "zilā zelta".
Gāze un ekoloģija
Naftas un gāzes ieguves tehnoloģijas nepilnības, to transportēšana izraisa pastāvīgu gāzes tilpuma sadedzināšanu kompresoru staciju siltummezglos un lāpās. Kompresoru stacijas rada aptuveni 30% no šīm emisijām. Aptuveni 450 000 tonnu dabasgāzes un ar to saistītās gāzes katru gadu tiek sadedzinātas lāpu iekārtās, savukārt vairāk nekā 60 000 tonnu piesārņojošo vielu nonāk atmosfērā.
Nafta, gāze, ogles ir vērtīgas ķīmiskās rūpniecības izejvielas. Tuvākajā nākotnē viņi atradīs aizstājēju mūsu valsts degvielas un enerģijas kompleksā. Šobrīd zinātnieki meklē veidus, kā izmantot saules un vēja enerģiju, kodoldegvielu, lai pilnībā aizstātu naftu. Ūdeņradis ir visdaudzsološākā nākotnes degviela. Naftas izmantošanas samazināšana siltumenerģētikā ir ceļš ne tikai uz tās racionālāku izmantošanu, bet arī uz šīs izejvielas saglabāšanu nākamajām paaudzēm. Ogļūdeņražu izejvielas jāizmanto tikai pārstrādes rūpniecībā, lai iegūtu dažādus produktus. Diemžēl situācija pagaidām nemainās, un līdz 94% no saražotās naftas tiek izmantota kā degviela. D. I. Mendeļejevs gudri teica: "Eļļu dedzināt ir tas pats, kas karsēt krāsni ar banknotēm."
Atcerieties: destilācija (destilācija) ir gaistošo šķidrumu maisījuma atdalīšanas metode, pakāpeniski iztvaicējot, kam seko kondensācija.
Eļļa. Naftas rafinēšana
Daudzas organiskās vielas, ar kurām strādājat Ikdiena, - plastmasas, krāsas, mazgāšanas līdzekļi, medikamenti, lakas, šķīdinātāji - tiek sintezēti no ogļūdeņražiem. Dabā ir trīs galvenie ogļūdeņražu avoti – nafta, dabasgāze un ogles.
Eļļa ir viens no svarīgākajiem minerāliem. Nav iespējams iedomāties savu dzīvi bez naftas un tās produktiem. Ne velti ar naftu bagātām valstīm ir svarīga loma pasaules ekonomikā.
Eļļa ir tumšs, eļļains šķidrums, kas atrodams zemes garozā (29.1. attēls). Tas ir vairāku simtu vielu viendabīgs maisījums – pārsvarā piesātināti ogļūdeņraži ar oglekļa atomu skaitu molekulā no 1 līdz 40.
Šī maisījuma apstrādei tiek izmantotas gan fizikālās, gan ķīmiskās metodes. Pirmkārt, eļļu sadala vienkāršos maisījumos - frakcijās - destilējot (destilējot vai rektificējot), pamatojoties uz to, ka dažādas eļļas sastāvā esošās vielas vārās plkst. dažādas temperatūras(12. tabula). Destilācija notiek destilācijas kolonnā ar ievērojamu karsēšanu (29.2. att.). Frakcijas ar augstāko viršanas temperatūru, sadalās plkst paaugstināta temperatūra destilēts zem pazemināta spiediena.
12. tabula. Eļļas destilācijas frakcijas
Oglekļa atomu skaits molekulās |
Vārīšanās temperatūra, °C |
Pieteikums |
|
Vairāk nekā 200 o C |
|||
Automobiļu degviela |
|||
Degviela, izejvielas sintēzei |
|||
Aviācijas benzīns |
|||
dīzeļdegviela |
|||
Smagā gāzeļļa (mazuts) |
Degviela termoelektrostacijām |
||
Karsējot sadalās, destilē pazeminātā spiedienā |
Asfalta, bitumena, parafīna, smērvielu, apkures katlu kurināmā ražošana |
Ukraina ir diezgan bagāta ar naftas rezervēm. Galvenās atradnes ir koncentrētas trīs naftas un gāzes reģionos: austrumos (Sumi, Poltavas, Čerņigovas un Harkovas reģioni), rietumos (Ļvovas un Ivanofrankivskas apgabalos) un dienvidu (Melnās jūras reģions, Azovas un Melnās jūras šelfi). Naftas rezerves Ukrainā tiek lēstas aptuveni 2 miljardu tonnu apmērā, bet ievērojama daļa no tām ir koncentrētas lielā dziļumā (5-7 km). Gada naftas ieguve Ukrainā ir aptuveni 2 miljoni tonnu, savukārt pieprasījums ir 16 miljoni tonnu, tāpēc diemžēl Ukraina joprojām ir spiesta importēt ievērojamus naftas apjomus.
Naftas produktu ķīmiskā apstrāde
Dažus eļļas destilācijas produktus var izmantot uzreiz bez turpmākas apstrādes - tie ir benzīns un petroleja, bet tie veido tikai 20-30% no eļļas. Turklāt pēc destilācijas benzīns ir sliktas kvalitātes (ar zemu oktānskaitli, tas ir, saspiežot dzinējā, tas eksplodē un neizdeg). Dzinējs, kas darbojas ar šādu degvielu, rada raksturīgu klauvēni un ātri sabojājas. Lai uzlabotu benzīna kvalitāti un palielinātu tā iznākumu, eļļa tiek pakļauta ķīmiskai apstrādei.
Viena no svarīgākajām naftas ķīmiskās attīrīšanas metodēm ir krekinga (no angļu valodas līdz crack - split, break, jo plaisāšana notiek, pārraujot oglekļa ķēdes) (29.3. att.). Karsējot līdz 500 ° C bez piekļuves gaisam īpašu katalizatoru klātbūtnē, garās alkāna molekulas tiek sadalītas mazākās. Krekinga laikā piesātinātie ogļūdeņraži veido viegli piesātinātu un nepiesātinātu ogļūdeņražu maisījumu, piemēram:
Šis process palielina benzīna un petrolejas iznākumu. Šādu benzīnu dažreiz dēvē par krekinga benzīnu.
Viens no raksturlielumiem, kas nosaka benzīna kvalitāti, ir oktānskaitlis, kas norāda uz gaisa un degvielas maisījuma detonācijas (eksplozijas) iespējamību dzinējā. Jo augstāks oktānskaitlis, jo mazāka ir detonācijas iespējamība un līdz ar to augstāka benzīna kvalitāte. Heptāns nav piemērots kā motordegviela, tas biežāk uzsprāgst, savukārt izooktānam (2,2,4-trimetilpentānam) ir pretējas īpašības - tas gandrīz nedetonē dzinējā. Šīs divas vielas kļuva par benzīna kvalitātes noteikšanas skalas – oktānskaitļa skalas – pamatu. Šajā skalā heptāns ir 0 un izooktāns ir 100. Saskaņā ar šo skalu benzīnam ar oktānskaitli 95 ir tādas pašas detonācijas īpašības kā 95% izooktāna un 5% heptāna maisījumam.
Naftas pārstrāde notiek īpašos uzņēmumos - naftas pārstrādes rūpnīcās. Tur tiek veikta gan jēlnaftas rektifikācija, gan iegūto naftas produktu ķīmiskā apstrāde. Ukrainā ir sešas naftas pārstrādes rūpnīcas: Odesā, Kremenčugā, Hersonā, Lisičanskā, Nadvorņanskā un Drohobičā. Visu Ukrainas naftas pārstrādes rūpnīcu kopējā jauda pārsniedz 52 miljonus tonnu gadā.
Dabasgāze
Otrs nozīmīgākais ogļūdeņražu izejvielu avots ir dabasgāze, kuras galvenā sastāvdaļa ir metāns (93-99%). Dabasgāzi galvenokārt izmanto kā efektīvu kurināmo. To sadedzinot, neveidojas ne pelni, ne indīgs oglekļa monoksīds, tāpēc dabasgāze tiek uzskatīta par videi draudzīgu degvielu.
Lielu daudzumu dabasgāzes izmanto ķīmiskā rūpniecība. Dabasgāzes pārstrāde galvenokārt tiek samazināta līdz nepiesātināto ogļūdeņražu un sintēzes gāzes ražošanai. Etilēns un acetilēns veidojas, atdalot ūdeņradi no zemākajiem alkāniem:
Sintēzes gāzi - oglekļa (II) oksīda un ūdeņraža maisījumu - iegūst, karsējot metānu ar tvaiku:
No šī maisījuma, izmantojot dažādus katalizatorus, tiek sintezēti skābekli saturoši savienojumi - metilspirts, etiķskābe u.c.
Pārlaižot kobalta katalizatoru, sintēzes gāze tiek pārveidota par alkānu maisījumu, kas ir sintētisks benzīns:
Ogles
Vēl viens ogļūdeņražu avots ir ogles. Ķīmiskajā rūpniecībā to apstrādā ar koksēšanu - karsē līdz 1000 ° C bez gaisa piekļuves (29.5. att., 170. lpp.). Šajā gadījumā veidojas kokss un akmeņogļu darva, kuras masa ir tikai daži procenti no akmeņogļu masas. Koksu izmanto kā reducētāju metalurģijā (piemēram, lai iegūtu dzelzi no tā oksīdiem).
Akmeņogļu darva satur vairākus simtus organisko savienojumu, galvenokārt aromātiskos ogļūdeņražus, kurus no tās iegūst destilējot.
Akmeņogles izmanto arī kā degvielu, taču tas rada lielu ekoloģiskās problēmas. Pirmkārt, ogles satur nedegošus piemaisījumus, kas degvielas sadegšanas laikā pārvēršas par izdedžiem; otrkārt, ogles satur nelielu daudzumu sēra un slāpekļa savienojumu, kuru sadegšanas rezultātā rodas oksīdi, kas piesārņo atmosfēru. Ogļu rezervju ziņā Ukraina ieņem vienu no pirmajām vietām pasaulē. Teritorijā, kas ir vienāda ar 0,4% pasaules, aptuveni 5% pasaules enerģijas izejvielu rezervju ir koncentrētas Ukrainā, no kurām 95% ir akmeņogles (apmēram 54 miljardi tonnu). 2015. gadā ogļu ieguve sasniedza 40 miljonus tonnu, kas ir gandrīz uz pusi mazāk nekā 2011. gadā. Šobrīd Ukrainā ir 300 akmeņogļu raktuves, un 40% no tām ražo koksa ogles (kuras var pārstrādāt koksā). Ražošana ir koncentrēta galvenokārt Doņeckas, Luganskas, Dņepropetrovskas un Volīnas apgabalos.
Lingvistiskais uzdevums
Grieķu valodā pyro nozīmē "uguns", bet līze nozīmē "sadalīšanās". Kāpēc, jūsuprāt, termini "plaisāšana" un "pirolīze" bieži tiek lietoti kā sinonīmi?
Galvenā ideja
Galvenie ogļūdeņražu avoti rūpniecībā ir nafta, ogles un dabasgāze. Efektīvākai izmantošanai šie dabas resursi ir jāapstrādā, lai izolētu atsevišķas vielas vai maisījumus.
testa jautājumi
334. Nosauc galvenos dabiskos ogļūdeņražu avotus.
335. Kāds ir naftas atdalīšanas frakcijās fizikālās metodes pamatā?
336. Kādās frakcijās destilējot tiek atdalīta eļļa? Aprakstiet to pielietojumu. Kuram naftas rafinēšanas produkts ir visvērtīgākais mūsdienu sabiedrība?
337. Kāda ir atšķirība starp svarīgākajiem naftas produktiem ķīmiskā sastāva ziņā?
338. Izmantojot informāciju šajā un iepriekšējos punktos, aprakstiet dabasgāzes izmantošanu ķīmiskajā rūpniecībā.
339. Kādus galvenos produktus iegūst koksa ogles?
340. Kāpēc ogles pārstrādes laikā silda bez gaisa piekļuves?
341. Kāpēc dabasgāze ir labāka par oglēm kā degvielu?
342. Kādas vielas un materiālus iegūst, pārstrādājot ogles un dabasgāzi?
Materiāla apguves uzdevumi
343. Ogļūdeņraža C 20 H 42 krekinga laikā veidojas divi produkti ar vienādu oglekļa atomu skaitu molekulās. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu.
344. Kas ir principiāla atšķirība krekinga eļļa no rektifikācijas?
345. Kāpēc, jūsuprāt, tiešās naftas destilācijas laikā naftu nav iespējams pārvērst benzīnā par vairāk nekā 20%?
346. Analizēt att. 29.2 un aprakstiet, kā tiek destilēta eļļa.
347. Izveidojiet vienādojumus etilēna un acetilēna iegūšanas reakcijām no dabasgāzes komponentiem.
348. Viena no benzīna sastāvdaļām ir ogļūdeņradis C 8 H 18 . Uzrakstiet vienādojumu tā iegūšanas reakcijai no oglekļa (II) oksīda un ūdeņraža.
349. Benzīnam pilnībā sadegot, dzinējā veidojas oglekļa dioksīds un ūdens. Uzrakstiet vienādojumu benzīna degšanas reakcijai, pieņemot, ka tas sastāv no ogļūdeņražiem ar sastāvu C 8 H 18 .
350. Automobiļu izplūdes gāzes satur toksiskas vielas: oglekļa(II) oksīdu un slāpekļa(N) oksīdu. Paskaidrojiet, kādu ķīmisko reakciju rezultātā tās veidojās.
351. Cik reizes palielinās degvielas-gaisa maisījuma, kas sastāv no 40 ml oktānskaitļa tvaiku un 3 litriem gaisa, tilpums aizdedzinot? Aprēķinot, pieņem, ka gaiss satur 20% skābekļa (pēc tilpuma).
352. Benzīns, ko pārdod siltā klimatā, satur lielākas molekulmasas ogļūdeņražus nekā benzīns, ko pārdod aukstā klimatā. Iesakiet, kāpēc rafinēšanas uzņēmumi to dara.
353*. Eļļa satur tik daudz vērtīgu organisko vielu, ka D. I. Mendeļejevs teica: "Sadedzināt eļļu krāsnī ir gandrīz tas pats, kas dedzināt banknotes." Kā jūs saprotat šo apgalvojumu? Ieteikt veidus, kā racionāli izmantot dabiskos ogļūdeņražu avotus.
354*. Papildu avotos atrodiet informāciju par materiāliem un vielām, kas ir naftas, dabasgāzes vai ogļu izejvielas. Vai tos var izgatavot, neizmantojot dabiskos ogļūdeņražu avotus? Vai cilvēce var atteikties izmantot šos materiālus? Pamato atbildi.
355*. Izmantojot ģeogrāfijas stundās 8. un 9. klasē iegūtās zināšanas, aprakstiet esošos un perspektīvos ogļu, naftas, dabasgāzes ieguves baseinus un jomas Ukrainā. Vai šo ogļūdeņražu avotu pārstrādes uzņēmumu atrašanās vieta ir saskaņota ar to atradnēm.
Šis ir mācību grāmatas materiāls.
Svarīgākie ogļūdeņražu avoti ir dabiskās un saistītās naftas gāzes, nafta un ogles.
Pēc rezervēm dabasgāze pirmā vieta pasaulē pieder mūsu valstij. Dabasgāze satur zemas molekulmasas ogļūdeņražus. Tam ir šāds aptuvenais sastāvs (pēc tilpuma): 80-98% metāna, 2-3% tā tuvāko homologu - etāns, propāns, butāns un neliels daudzums piemaisījumu - sērūdeņradis H 2 S, slāpeklis N 2, cēlgāzes , oglekļa monoksīds (IV ) CO 2 un ūdens tvaiki H 2 O . Gāzes sastāvs ir raksturīgs katram laukam. Pastāv šāda shēma: jo lielāka ir ogļūdeņraža relatīvā molekulmasa, jo mazāk to satur dabasgāze.
Dabasgāze tiek plaši izmantota kā lēts kurināmais ar augstu siltumspēju (sadedzinot 1m 3, izdalās līdz 54 400 kJ). Šis ir viens no labākie skati degviela sadzīves un rūpnieciskām vajadzībām. Turklāt dabasgāze ir vērtīga izejviela ķīmiskajai rūpniecībai: acetilēna, etilēna, ūdeņraža, kvēpu, dažādu plastmasu, etiķskābes, krāsvielu, medikamentu un citu produktu ražošanai.
Saistītās naftas gāzes atrodas nogulsnēs kopā ar eļļu: tajā ir izšķīdinātas un atrodas virs eļļas, veidojot gāzes “vāciņu”. Iegūstot eļļu uz virsmas, strauja spiediena krituma dēļ no tās tiek atdalītas gāzes. Iepriekš saistītās gāzes netika izmantotas un tika sadedzinātas naftas ieguves laikā uzliesmojuma metode. Pašlaik tie tiek notverti un izmantoti kā degviela un vērtīgas ķīmiskās izejvielas. Saistītās gāzes satur mazāk metāna nekā dabasgāze, bet vairāk etāna, propāna, butāna un augstākus ogļūdeņražus. Turklāt tie satur būtībā tādus pašus piemaisījumus kā dabasgāzē: H 2 S, N 2, cēlgāzes, H 2 O tvaiki, CO 2 . Atsevišķi ogļūdeņraži (etāns, propāns, butāns u.c.) tiek iegūti no saistītajām gāzēm, to apstrāde dod iespēju dehidrogenēšanas ceļā iegūt nepiesātinātos ogļūdeņražus - propilēnu, butilēnu, butadiēnu, no kuriem pēc tam tiek sintezētas gumijas un plastmasas. Kā mājsaimniecības degvielu izmanto propāna un butāna (sašķidrinātās gāzes) maisījumu. Dabisko benzīnu (pentāna un heksāna maisījumu) izmanto kā piedevu benzīnam, lai labāk aizdedzinātu degvielu, iedarbinot dzinēju. Ogļūdeņražu oksidēšanās rezultātā rodas organiskās skābes, spirti un citi produkti.
Eļļa- eļļains uzliesmojošs tumši brūnas vai gandrīz melnas krāsas šķidrums ar raksturīgu smaržu. Tas ir vieglāks par ūdeni (= 0,73–0,97 g / cm 3), praktiski nešķīst ūdenī. Pēc sastāva eļļa ir sarežģīts dažādu molekulmasu ogļūdeņražu maisījums, tāpēc tai nav noteiktas viršanas temperatūras.
Nafta sastāv galvenokārt no šķidriem ogļūdeņražiem (tajos ir izšķīdināti cietie un gāzveida ogļūdeņraži). Parasti tie ir alkāni (galvenokārt normālas struktūras), cikloalkāni un arēni, kuru attiecība dažādu lauku eļļās ir ļoti atšķirīga. Urālu eļļa satur vairāk arēnu. Papildus ogļūdeņražiem eļļa satur skābekli, sēru un slāpekļa organiskos savienojumus.
Jēlnafta parasti netiek izmantota. Lai no naftas iegūtu tehniski vērtīgus produktus, tā tiek pakļauta apstrādei.
Primārā apstrāde eļļa sastāv no tās destilācijas. Destilāciju veic rafinēšanas rūpnīcās pēc saistīto gāzu atdalīšanas. Eļļas destilācijas laikā iegūst vieglos naftas produktus:
benzīns ( t kip \u003d 40–200 ° С) satur ogļūdeņražus С 5 -С 11,
ligroīns ( t kip \u003d 150–250 ° С) satur ogļūdeņražus С 8 -С 14,
petroleja ( t kip \u003d 180–300 ° С) satur ogļūdeņražus С 12 -С 18,
gāzeļļa ( t kip > 275 °C),
un pārējā daļā - viskozs melns šķidrums - mazuts.
Eļļa tiek pakļauta turpmākai apstrādei. To destilē pazeminātā spiedienā (lai novērstu sadalīšanos) un tiek izolētas smēreļļas: vārpstas, dzinēja, cilindra utt. Vazelīns un parafīns tiek izolēti no dažu kategoriju eļļas mazuta. Mazuta atlikumus pēc destilācijas – darvu – pēc daļējas oksidēšanas izmanto asfalta ražošanai. Galvenais naftas pārstrādes trūkums ir zemā benzīna iznākums (ne vairāk kā 20%).
Eļļas destilācijas produktiem ir dažādi pielietojumi.
Benzīns izmanto lielos daudzumos kā aviācijas un automobiļu degvielu. Tas parasti sastāv no ogļūdeņražiem, kuru molekulās ir vidēji 5 līdz 9 C atomi. Ligroīns To izmanto kā degvielu traktoriem, kā arī šķīdinātāju krāsu un laku rūpniecībā. Lielos daudzumos tiek pārstrādāts benzīns. Petroleja To izmanto kā degvielu traktoriem, reaktīvajām lidmašīnām un raķetēm, kā arī sadzīves vajadzībām. saules eļļa - gāzeļļa- izmanto kā motordegvielu, un smēreļļas- eļļošanas mehānismiem. Petrolatums izmanto medicīnā. Tas sastāv no šķidru un cietu ogļūdeņražu maisījuma. Parafīns izmanto augstāku karbonskābju iegūšanai, koksnes impregnēšanai sērkociņu un zīmuļu ražošanā, sveču, apavu krēmu ražošanā u.c. Tas sastāv no cieto ogļūdeņražu maisījuma. mazuts papildus pārstrādei smēreļļās un benzīnā to izmanto kā katlu šķidro kurināmo.
Plkst sekundārās apstrādes metodes eļļa ir izmaiņas ogļūdeņražu struktūrā, kas veido tās sastāvu. Starp šīm metodēm liela nozīme ir naftas ogļūdeņražu krekingam, ko veic, lai palielinātu benzīna iznākumu (līdz 65–70%).
Krekšķēšana- eļļā esošo ogļūdeņražu šķelšanās process, kā rezultātā veidojas ogļūdeņraži ar mazāku C atomu skaitu molekulā. Ir divi galvenie krekinga veidi: termiskais un katalītiskais.
Termiskā plaisāšana tiek veikta, karsējot izejvielu (maztu u.c.) 470–550 °C temperatūrā un 2–6 MPa spiedienā. Šajā gadījumā ogļūdeņražu molekulas ar lielu skaitu C atomu tiek sadalītas molekulās ar mazāku gan piesātināto, gan nepiesātināto ogļūdeņražu atomu skaitu. Piemēram:
(radikāls mehānisms),
Tādā veidā tiek iegūts galvenokārt automašīnu benzīns. Tās izlaide no naftas sasniedz 70%. Termisko plaisāšanu atklāja krievu inženieris V. G. Šuhovs 1891. gadā.
katalītiskā krekinga veic katalizatoru (parasti aluminosilikātu) klātbūtnē 450–500 °C un atmosfēras spiediens. Tādā veidā tiek iegūts aviācijas benzīns ar iznākumu līdz 80%. Šāda veida plaisāšana galvenokārt tiek pakļauta naftas petrolejas un gāzeļļas frakcijām. Katalītiskā krekinga gadījumā kopā ar šķelšanās reakcijām notiek izomerizācijas reakcijas. Pēdējā rezultātā veidojas piesātināti ogļūdeņraži ar sazarotu molekulu oglekļa karkasu, kas uzlabo benzīna kvalitāti:
Katalītiski krekinga benzīns ir augstākas kvalitātes. Tā iegūšanas process norit daudz ātrāk, ar mazāku siltumenerģijas patēriņu. Turklāt katalītiskā krekinga laikā veidojas salīdzinoši daudz sazarotu ķēžu ogļūdeņražu (izosavienojumu), kuriem ir liela nozīme organiskajā sintēzē.
Plkst t= 700 °C un augstāk, notiek pirolīze.
Pirolīze- organisko vielu sadalīšanās bez gaisa piekļuves augstā temperatūrā. Eļļas pirolīzes laikā galvenie reakcijas produkti ir nepiesātinātie gāzveida ogļūdeņraži (etilēns, acetilēns) un aromātiskie ogļūdeņraži - benzols, toluols u.c.. Tā kā eļļas pirolīze ir viens no svarīgākajiem veidiem, kā iegūt aromātiskos ogļūdeņražus, šo procesu bieži sauc par eļļas aromatizāciju.
Aromatizācija– alkānu un cikloalkānu pārvēršana arēnās. Karsējot smagās naftas produktu frakcijas katalizatora (Pt vai Mo) klātbūtnē, ogļūdeņraži, kas satur 6–8 C atomus vienā molekulā, pārvēršas aromātiskajos ogļūdeņražos. Šie procesi notiek reformēšanas (benzīna atjaunināšanas) laikā.
Reformēšana- šī ir benzīnu aromatizācija, ko veic, karsējot tos katalizatora, piemēram, Pt, klātbūtnē. Šādos apstākļos alkāni un cikloalkāni tiek pārvērsti aromātiskos ogļūdeņražos, kā rezultātā ievērojami palielinās arī benzīna oktānskaitlis. Aromatizāciju izmanto, lai no naftas benzīna frakcijām iegūtu atsevišķus aromātiskos ogļūdeņražus (benzolu, toluolu).
AT pēdējie gadi naftas ogļūdeņraži tiek plaši izmantoti kā ķīmisko izejvielu avots. Tos dažādos veidos izmanto plastmasas, sintētisko tekstilšķiedru, sintētiskā kaučuka, spirtu, skābju, sintētisko mazgāšanas līdzekļu, ražošanai nepieciešamo vielu iegūšanai, sprāgstvielas, pesticīdi, sintētiskie tauki utt.
Ogles tāpat kā dabasgāze un nafta, tā ir enerģijas avots un vērtīga ķīmiskā izejviela.
Galvenā ogļu pārstrādes metode ir koksēšana(sausā destilācija). Koksēšanas laikā (karsējot līdz 1000 °С - 1200 °С bez gaisa piekļuves) tiek iegūti dažādi produkti: kokss, akmeņogļu darva, darvas ūdens un koksa krāsns gāze (shēma).
Shēma
Kokss tiek izmantots kā reducētājs dzelzs ražošanā metalurģijas rūpnīcās.
Akmeņogļu darva kalpo kā aromātisko ogļūdeņražu avots. Tas tiek pakļauts rektifikācijas destilācijai un tiek iegūts benzols, toluols, ksilols, naftalīns, kā arī fenoli, slāpekli saturoši savienojumi u.c.
No darvas ūdens iegūst amonjaku, amonija sulfātu, fenolu u.c.
Koksa krāšņu sildīšanai izmanto koksa krāšņu gāzi (1 m 3 sadegšana izdala ap 18 000 kJ), bet galvenokārt tiek pakļauta ķīmiskai apstrādei. Tātad no tā tiek iegūts ūdeņradis amonjaka sintēzei, ko pēc tam izmanto, lai ražotu slāpekļa mēslojumu, kā arī metānu, benzolu, toluolu, amonija sulfātu un etilēnu.
Nosūtiet savu labo darbu zināšanu bāzē ir vienkārši. Izmantojiet zemāk esošo veidlapu
Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kuri izmanto zināšanu bāzi savās studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.
Publicēts http://www.allbest.ru/
MASKAVAS IZGLĪTĪBAS KOMITEJA
DIENvidaustrumu RAJONA BIROSE
Vidēja vispārizglītojošā skola№506 ar padziļinātu ekonomikas pētījumu
ogļūdeņražu DABISKI AVOTI, TO RAŽOŠANA UN PIELIETOJUMS
Kovčegins Igors 11b
Tiščenko Vitālijs 11b
1. NODAĻA. NAFTAS ĢEOĶĪMIJA UN IZPĒTE
1.1. Fosilā kurināmā izcelsme
1.2. Gāzes un naftas ieži
2. NODAĻA. DABAS AVOTI
3. NODAĻA. ogļūdeņražu RŪPNIECISKĀ RAŽOŠANA
4. NODAĻA. NAFTAS RAFINĒŠANA
4.1. Frakcionētā destilācija
4.2 Plaisāšana
4.3. Reformēšana
4.4. Desulfurizācija
5. NODAĻA. OGĻŪDEŅA IZMANTOŠANA
5.1 Alkāni
5.2. Alkēni
5.3. Alkīni
6. NODAĻA. NAFTAS RŪPNIECĪBAS STĀVOKĻA ANALĪZE
7. NODAĻA. NAFTAS RŪPNIECĪBAS PAZĪMES UN GALVENĀS TENDENCES
IZMANTOTĀS LITERATŪRAS SARAKSTS
1. NODAĻA. NAFTAS ĢEOĶĪMIJA UN IZPĒTE
1 .1 Fosilā kurināmā izcelsme
Pirmās teorijas, kurās tika aplūkoti principi, kas nosaka naftas atradņu rašanos, parasti aprobežojās galvenokārt ar jautājumu par to, kur tā uzkrājas. Taču pēdējo 20 gadu laikā ir kļuvis skaidrs, ka, lai atbildētu uz šo jautājumu, ir jāsaprot, kāpēc, kad un kādos daudzumos konkrētajā baseinā ir veidojusies nafta, kā arī jāsaprot un jākonstatē procesi kā ūdenstilpne. kā rezultātā tas radās, migrēja un uzkrājās. Šī informācija ir būtiska, lai uzlabotu naftas izpētes efektivitāti.
Ogļūdeņražu resursu veidošanās, pēc mūsdienu uzskatiem, notika sarežģītas ģeoķīmisko procesu secības rezultātā (sk. 1. att.) sākotnējo gāzes un naftas iežu iekšienē. Šajos procesos dažādu bioloģisko sistēmu sastāvdaļas (dabiskas izcelsmes vielas) tika pārveidotas par ogļūdeņražiem un mazākā mērā polāros savienojumos ar atšķirīgu termodinamisko stabilitāti - dabiskas izcelsmes vielu nogulsnēšanās un to sekojošās pārklāšanās rezultātā. nogulumu ieži, paaugstinātas temperatūras ietekmē un augsts asinsspiediens zemes garozas virsējos slāņos. Šķidru un gāzveida produktu primārā migrācija no sākotnējā gāzeļļas slāņa un to sekojošā sekundārā migrācija (caur gultņu horizontiem, nobīdēm utt.) porainos ar eļļu piesātinātos iežos noved pie ogļūdeņražu materiālu nogulšņu veidošanās, tālāka migrācija. kas tiek novērsts, bloķējot nogulsnes starp neporainiem iežu slāņiem .
Biogēnas izcelsmes nogulumiežu organisko vielu ekstraktos ir savienojumi ar tādu pašu ķīmisko struktūru kā savienojumiem, kas iegūti no eļļas. Ģeoķīmijā daži no šiem savienojumiem ir īpaši svarīgi un tiek uzskatīti par "bioloģiskajiem marķieriem" ("ķīmiskajām fosilijām"). Šādiem ogļūdeņražiem ir daudz kopīga ar savienojumiem, kas atrodami bioloģiskās sistēmas(piemēram, lipīdi, pigmenti un metabolīti), no kuriem eļļa radusies. Šie savienojumi ne tikai demonstrē dabisko ogļūdeņražu biogēno izcelsmi, bet arī sniedz ļoti svarīgu informāciju par gāzi un naftu saturošiem iežiem, kā arī nobriešanas un izcelsmes, migrācijas un biodegradācijas raksturu, kas izraisīja specifisku gāzes un naftas atradņu veidošanos. .
1. attēls Ģeoķīmiskie procesi, kas izraisa fosilo ogļūdeņražu veidošanos.
1. 2 Naftas un gāzes ieži
Gāzeļļas iezis tiek uzskatīts par smalki izkliedētu nogulumiežu iezi, kas dabiskās sedimentācijas laikā ir izraisījis vai varēja izraisīt ievērojama naftas un (vai) gāzes daudzuma veidošanos un izplūdi. Šādu iežu klasifikācija balstās uz organisko vielu saturu un veidu, tās metamorfās evolūcijas stāvokli (ķīmiskās pārvērtības, kas notiek aptuveni 50–180 °C temperatūrā), kā arī iegūstamo ogļūdeņražu raksturu un daudzumu. no tā. Organiskās vielas kerogēns Kerogen (no grieķu keros, kas nozīmē "vasks" un gēns, kas nozīmē "bijušais") - izkaisīti akmeņos organisko vielu, nešķīst organiskajos šķīdinātājos, neoksidējošās minerālskābēs un bāzēs. biogēnas izcelsmes nogulumiežu iežos tas sastopams visdažādākajās formās, taču to var iedalīt četros galvenajos tipos.
1) Liptinīti- ir ļoti augsts ūdeņraža saturs, bet zems skābekļa saturs; to sastāvs ir saistīts ar alifātisko oglekļa ķēžu klātbūtni. Tiek pieņemts, ka liptinīti veidojās galvenokārt no aļģēm (parasti pakļautas baktēriju sadalīšanai). Viņiem ir augsta spēja pārvērsties eļļā.
2) Izejas- tiem ir augsts ūdeņraža saturs (tomēr mazāks nekā liptinītos), bagāts ar alifātiskām ķēdēm un piesātinātiem naftēniem (alicikliskiem ogļūdeņražiem), kā arī aromātiskiem gredzeniem un skābekli saturošām funkcionālajām grupām. Šī organiskā viela veidojas no augu materiāliem, piemēram, sporām, ziedputekšņiem, kutikulām un citām augu strukturālajām daļām. Eksinītiem ir laba spēja pārvērsties naftas un gāzes kondensātā.Kondensāts ir ogļūdeņražu maisījums, kas uz lauka ir gāzveida, bet, ekstrahējot uz virsmas, kondensējas šķidrumā. , un augstākajos metamorfiskās evolūcijas posmos gāzē.
3) Vitrshity- tiem ir zems ūdeņraža saturs, augsts skābekļa saturs, un tie galvenokārt sastāv no aromātiskām struktūrām ar īsām alifātiskām ķēdēm, kas savienotas ar skābekli saturošām funkcionālām grupām. Tie ir veidoti no strukturētiem koksnes (lignocelulozes) materiāliem un tiem ir ierobežota spēja pārvērsties eļļā, bet laba spēja pārvērsties gāzē.
4) Inertinīts ir melni, necaurspīdīgi plastiskie ieži (ar daudz oglekļa un zemu ūdeņraža saturu), kas veidojušies no ļoti izmainītiem koksnes prekursoriem. Viņiem nav iespēju pārvērsties eļļā un gāzē.
Galvenie faktori, pēc kuriem tiek atpazīts gāzeļļas ieži, ir kerogēna saturs, kerogēnās esošās organiskās vielas veids un šīs organiskās vielas metamorfās evolūcijas stadija. Labi naftas un gāzes ieži ir tie, kas satur 2–4% tādu organisko vielu, no kuriem var veidoties un izdalīties atbilstošie ogļūdeņraži. Labvēlīgos ģeoķīmiskos apstākļos nafta var veidoties no nogulumiežiem, kas satur organiskas vielas, piemēram, liptinītu un eksinītu. Gāzu nogulšņu veidošanās parasti notiek iežos, kas bagāti ar vitrinītu, vai sākotnēji izveidotās naftas termiskās plaisāšanas rezultātā.
Kā rezultātā pēc tam apbedījumu nogulumu organisko vielu saskaņā augšējie slāņi nogulumiežu ieži, šī viela tiek pakļauta arvien augstākai temperatūrai, kas izraisa kerogēna termisko sadalīšanos un naftas un gāzes veidošanos. Naftas veidošanās daudzumos, kas interesē lauka rūpniecisko attīstību, notiek noteiktiem nosacījumiem laikā un temperatūrā (rašanās dziļumā), un veidošanās laiks ir garāks, jo zemāka temperatūra (to ir viegli saprast, ja pieņemam, ka reakcija norit pēc pirmās kārtas vienādojuma un tai ir Arrēnija atkarība no temperatūras). Piemēram, tādam pašam eļļas daudzumam, kas veidojās 100 ° C temperatūrā aptuveni 20 miljonu gadu laikā, vajadzētu izveidoties 90 ° C temperatūrā 40 miljonu gadu laikā un 80 ° C temperatūrā 80 miljonu gadu laikā. Ogļūdeņražu veidošanās ātrums no kerogēna aptuveni dubultojas par katru 10°C temperatūras paaugstināšanos. Tomēr ķīmiskais sastāvs kerogēns. var būt ārkārtīgi daudzveidīgs, un tāpēc norādītā sakarība starp eļļas nogatavināšanas laiku un šī procesa temperatūru var tikt uzskatīta tikai par pamatu aptuvenām aplēsēm.
Mūsdienu ģeoķīmiskie pētījumi liecina, ka kontinentālajā šelfā Ziemeļu jūra katru 100 m dziļuma pieaugumu pavada temperatūras paaugstināšanās par aptuveni 3°C, kas nozīmē, ka ar organiskajām vielām bagātie nogulumieži veidoja šķidros ogļūdeņražus 2500-4000 m dziļumā 50-80 miljonus gadu. Šķiet, ka vieglās eļļas un kondensāti veidojušies 4000–5000 m dziļumā, bet metāns (sausā gāze) vairāk nekā 5000 m dziļumā.
2. NODAĻA. DABAS AVOTI
Dabiskie ogļūdeņražu avoti ir fosilais kurināmais – nafta un gāze, ogles un kūdra. Jēlnaftas un gāzes atradnes radās pirms 100-200 miljoniem gadu no mikroskopiskiem jūras augiem un dzīvniekiem, kas iekļāvās nogulumiežu iežos, kas veidojās jūras dibenā, savukārt ogles un kūdra sāka veidoties pirms 340 miljoniem gadu no augiem, kas auga. uz zemes.
Dabasgāze un jēlnafta parasti atrodas kopā ar ūdeni naftu saturošajos slāņos, kas atrodas starp iežu slāņiem (2. att.). Termins "dabasgāze" attiecas arī uz gāzēm, kas veidojas dabas apstākļi no ogļu sadalīšanās. Dabasgāze un jēlnafta tiek izstrādāta visos kontinentos, izņemot Antarktīdu. Lielākie ražotāji dabasgāze pasaulē ir Krievija, Alžīrija, Irāna un ASV. Lielākie jēlnaftas ražotāji ir Venecuēla, Saūda Arābija, Kuveita un Irāna.
Dabasgāze galvenokārt sastāv no metāna (1. tabula).
Jēlnafta ir eļļains šķidrums, kura krāsa var būt no tumši brūnas vai zaļas līdz gandrīz bezkrāsainam. Tas satur lielu skaitu alkānu. Starp tiem ir nesazaroti alkāni, sazaroti alkāni un cikloalkāni ar oglekļa atomu skaitu no pieciem līdz 40. Šo cikloalkānu rūpnieciskais nosaukums ir labi zināms. Jēlnafta satur arī aptuveni 10% aromātisko ogļūdeņražu, kā arī nelielu daudzumu citu savienojumu, kas satur sēru, skābekli un slāpekli.
2. attēls Dabasgāze un jēlnafta ir iesprostoti starp iežu slāņiem.
1. tabula Dabasgāzes sastāvs
Ogles ir vecākais cilvēcei pazīstamais enerģijas avots. Tas ir minerāls (3. att.), kas procesā veidojās no augu vielām metamorfisms. Metamorfos iežus sauc par akmeņiem, kuru sastāvs ir mainījies augsta spiediena, kā arī augstas temperatūras apstākļos. Ogļu veidošanās pirmā posma produkts ir kūdra, kas ir sadalīta organiskā viela. Ogles veidojas no kūdras pēc tam, kad tās ir pārklātas ar nogulumiežiem. Šos nogulumiežu iežus sauc par pārslogotiem. Pārslogoti nokrišņi samazina kūdras mitruma saturu.
Ogļu klasifikācijā tiek izmantoti trīs kritēriji: tīrība(nosaka pēc relatīvā oglekļa satura procentos); veids(nosaka pēc sākotnējās augu vielas sastāva); pakāpe(atkarībā no metamorfisma pakāpes).
2. tabula. Oglekļa saturs dažās degvielās un to siltumspēja
Zemākās kvalitātes fosilās ogles ir brūnogles un brūnogles(2. tabula). Tie ir vistuvāk kūdrai, un tiem raksturīgs salīdzinoši zems oglekļa saturs un augsts mitruma saturs. Ogles raksturo zemāks mitruma saturs un tiek plaši izmantots rūpniecībā. Sausākā un cietākā ogļu šķirne ir antracīts. To izmanto mājas apkurei un ēdiena gatavošanai.
Pēdējā laikā, pateicoties tehnoloģiju attīstībai, tas ir kļuvis arvien ekonomiskāks. ogļu gazifikācija. Ogļu gazifikācijas produkti ietver oglekļa monoksīdu, oglekļa dioksīdu, ūdeņradi, metānu un slāpekli. Tos izmanto kā gāzveida degvielu vai kā izejvielu dažādu ķīmisko produktu un mēslošanas līdzekļu ražošanai.
Kā minēts turpmāk, ogles ir svarīgs izejvielu avots aromātisko savienojumu ražošanai.
3. attēls Zemas kvalitātes ogļu molekulārā modeļa variants. Akmeņogles ir sarežģīts ķīmisko vielu maisījums, kas ietver oglekli, ūdeņradi un skābekli, kā arī nelielu daudzumu slāpekļa, sēra un citu elementu piemaisījumu. Turklāt ogļu sastāvs atkarībā no to pakāpes ietver atšķirīgs daudzums mitrums un dažādi minerāli.
4. attēls Bioloģiskās sistēmās atrodamie ogļūdeņraži.
Ogļūdeņraži dabā sastopami ne tikai fosilā kurināmā, bet arī dažos bioloģiskas izcelsmes materiālos. Dabīgais kaučuks ir dabīgā ogļūdeņraža polimēra piemērs. Gumijas molekula sastāv no tūkstošiem struktūrvienību, kas ir metilbuta-1,3-diēns (izoprēns); tā struktūra shematiski parādīta attēlā. 4. Metilbuta-1,3-diēnam ir šāda struktūra:
dabīgā kaučuka. Apmēram 90% no pašlaik pasaulē iegūtā dabiskā kaučuka nāk no Brazīlijas kaučuka Hevea brasiliensis, ko galvenokārt kultivē ekvatoriālās valstisĀzija. Šī koka sula, kas ir latekss (koloidāls ūdens polimēru šķīdums), tiek savākta no iegriezumiem, kas izdarīti ar nazi uz mizas. Latekss satur aptuveni 30% gumijas. Tās sīkās daļiņas ir suspendētas ūdenī. Sulu lej alumīnija traukos, kur pievieno skābi, kas izraisa gumijas sarecēšanu.
Arī daudzi citi dabiskie savienojumi satur izoprēna struktūras fragmentus. Piemēram, limonēns satur divas izoprēna daļas. Limonēns ir galvenā eļļu sastāvdaļa, kas iegūta no citrusaugļu, piemēram, citronu un apelsīnu, mizām. Šis savienojums pieder pie savienojumu klases, ko sauc par terpēniem. Terpēnu molekulās ir 10 oglekļa atomi (C10 savienojumi) un divi izoprēna fragmenti, kas savienoti viens ar otru virknē (“galva līdz astei”). Savienojumus ar četriem izoprēna fragmentiem (C 20 -savienojumi) sauc par diterpēniem, bet ar sešiem izoprēna fragmentiem - par triterpēniem (C 30 -savienojumiem). Skvalēns, kas atrodams haizivju aknu eļļā, ir triterpēns. Tetraterpēni (C 40 savienojumi) satur astoņus izoprēna fragmentus. Tetraterpēni ir atrodami augu un dzīvnieku tauku pigmentos. To krāsa ir saistīta ar ilgu konjugētu dubultsaišu sistēmu. Piemēram, β-karotīns ir atbildīgs par burkāniem raksturīgo oranžo krāsu.
3. NODAĻA. ogļūdeņražu RŪPNIECISKĀ RAŽOŠANA
Alkānus, alkēnus, alkīnus un arēnus iegūst, rafinējot naftu (skatīt zemāk). Ogles ir arī svarīgs izejvielu avots ogļūdeņražu ražošanai. Šim nolūkam ogles karsē bez gaisa piekļuves retortes krāsnī. Rezultāts ir kokss, akmeņogļu darva, amonjaks, sērūdeņradis un akmeņogļu gāze. Šo procesu sauc par ogļu destruktīvo destilāciju. Tālāk frakcionējot akmeņogļu darvu, iegūst dažādus arēnus (3. tabula). Kad kokss mijiedarbojas ar tvaiku, tiek iegūta ūdens gāze:
3. tabula Daži aromātiskie savienojumi, kas iegūti, frakcionēti destilējot akmeņogļu darvu (darvu)
Alkānus un alkēnus var iegūt no ūdens gāzes, izmantojot Fišera-Tropša procesu. Lai to izdarītu, ūdens gāzi sajauc ar ūdeņradi un laiž pa dzelzs, kobalta vai niķeļa katalizatora virsmu plkst. paaugstināta temperatūra un zem spiediena 200-300 atm.
Fišera-Tropša process arī ļauj no ūdens gāzes iegūt metanolu un citus organiskos savienojumus, kas satur skābekli:
Šo reakciju veic hroma(III) oksīda katalizatora klātbūtnē 300°C temperatūrā un 300 atm spiedienā.
Rūpnieciski attīstītajās valstīs no biomasas arvien vairāk tiek ražoti ogļūdeņraži, piemēram, metāns un etilēns. Biogāze galvenokārt sastāv no metāna. Etilēnu var iegūt dehidratējot etanolu, kas veidojas fermentācijas procesos.
Kalcija dikarbīdu iegūst arī no koksa, karsējot tā maisījumu ar kalcija oksīdu temperatūrā virs 2000 ° C elektriskā krāsnī:
Kalcija dikarbīdam reaģējot ar ūdeni, veidojas acetilēns. Šāds process paver vēl vienu iespēju nepiesātināto ogļūdeņražu sintēzei no koksa.
4. NODAĻA. NAFTAS RAFINĒŠANA
Jēlnafta ir sarežģīts ogļūdeņražu un citu savienojumu maisījums. Šajā formā tas ir maz izmantots. Pirmkārt, tas tiek pārstrādāts citos produktos, kuriem ir praktiska izmantošana. Tāpēc jēlnaftu uz naftas pārstrādes rūpnīcām transportē ar tankkuģiem vai pa cauruļvadiem.
Naftas rafinēšana ietver vairākus fizikālus un ķīmiskus procesus: frakcionētu destilāciju, krekingu, riformingu un desulfurizāciju.
4.1. Frakcionētā destilācija
Jēlnafta tiek sadalīta daudzos komponentos, pakļaujot to vienkāršai, frakcionētai un vakuumdestilācijai. Šo procesu raksturs, kā arī iegūto naftas frakciju skaits un sastāvs ir atkarīgs no jēlnaftas sastāva un prasībām attiecībā uz dažādām tās frakcijām.
No jēlnaftas, pirmkārt, tajā izšķīdušos gāzes piemaisījumus atdala, pakļaujot to vienkāršai destilācijai. Pēc tam eļļa tiek pakļauta primārā destilācija, kā rezultātā tas tiek sadalīts gāzes, vieglās un vidējās frakcijās un mazutā. Turpmāka vieglo un vidējo frakciju frakcionētā destilācija, kā arī mazuta vakuumdestilācija noved pie liela frakciju skaita veidošanās. Tabulā. 4 parādīti viršanas temperatūras diapazoni un dažādu eļļas frakciju sastāvs, un att. 5 ir parādīta eļļas destilācijas primārās destilācijas (rektifikācijas) kolonnas ierīces shēma. Tagad pievērsīsimies atsevišķu eļļas frakciju īpašību aprakstam.
4. tabula Tipiskās eļļas destilācijas frakcijas
Vārīšanās temperatūra, °C |
Oglekļa atomu skaits molekulā |
|||
Ligroīns (ligroīns) |
||||
Smēreļļa un vasks |
||||
5. attēls Jēlnaftas primārā destilācija.
gāzes frakcija. Naftas rafinēšanas laikā iegūtās gāzes ir vienkāršākie nesazarotie alkāni: etāns, propāns un butāni. Šai frakcijai ir rūpnieciskais nosaukums rafinēšanas (naftas) gāze. To atdala no jēlnaftas pirms primārās destilācijas vai atdala no benzīna frakcijas pēc primārās destilācijas. Rafinēšanas gāze tiek izmantota kā gāzveida degviela vai tiek pakļauta sašķidrināšanai zem spiediena, lai iegūtu sašķidrinātu naftas gāzi. Pēdējo pārdod kā šķidro degvielu vai izmanto kā izejvielu etilēna ražošanai krekinga iekārtās.
benzīna frakcija.Šo frakciju izmanto dažādu kategoriju motordegvielas iegūšanai. Tas ir dažādu ogļūdeņražu maisījums, ieskaitot taisnus un sazarotus alkānus. Taisnās ķēdes alkānu sadegšanas raksturlielumi pilnībā neatbilst dzinējiem iekšējā degšana. Tāpēc benzīna frakcija bieži tiek pakļauta termiskai reformēšanai, lai nesazarotas molekulas pārvērstu sazarotās. Pirms lietošanas šo frakciju parasti sajauc ar sazarotiem alkāniem, cikloalkāniem un aromātiskiem savienojumiem, kas iegūti no citām frakcijām katalītiskā krekinga vai riforminga ceļā.
Benzīna kā motordegvielas kvalitāti nosaka tā oktānskaitlis. Tas norāda 2,2,4-trimetilpentāna (izooktāna) tilpuma procentuālo daudzumu 2,2,4-trimetilpentāna un heptāna (taisnas ķēdes alkāna) maisījumā, kam ir tādas pašas detonācijas sadegšanas īpašības kā testa benzīnam.
Sliktas motordegvielas oktānskaitlis ir nulle, bet labas degvielas oktānskaitlis ir 100. No jēlnaftas iegūtās benzīna frakcijas oktānskaitlis parasti ir mazāks par 60. Benzīna sadegšanas raksturlielumi tiek uzlaboti, pievienojot antidetonācijas piedeva, ko izmanto kā tetraetilsvinu (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4 . Tetraetilsvins ir bezkrāsains šķidrums, ko iegūst, karsējot hloretānu ar nātrija un svina sakausējumu:
Benzīna, kas satur šo piedevu, sadegšanas laikā veidojas svina un svina(II) oksīda daļiņas. Tie palēnina noteiktus benzīna degšanas posmus un tādējādi novērš tās detonāciju. Kopā ar tetraetilsvinu benzīnam pievieno 1,2-dibrometānu. Tas reaģē ar svinu un svinu (II), veidojot svina (II) bromīdu. Tā kā svina(II) bromīds ir gaistošs savienojums, tas tiek noņemts no automašīnas dzinēja ar izplūdes gāzēm.
Ligroīns (ligroīns).Šo eļļas destilācijas frakciju iegūst intervālā starp benzīna un petrolejas frakcijām. Tas sastāv galvenokārt no alkāniem (5. tabula).
Ligroīnu iegūst arī, frakcionēti destilējot vieglās eļļas frakciju, kas iegūta no akmeņogļu darvas (3. tabula). Akmeņogļu darvas ligroīnā ir augsts aromātisko ogļūdeņražu saturs.
Lielākā daļa ligroīna, kas iegūta, rafinējot jēlnaftu, tiek pārveidota par benzīnu. Taču ievērojamu daļu no tā izmanto kā izejvielu citu ķīmisko vielu ražošanai.
5. tabula Tipiskas Tuvo Austrumu naftas ligroīna frakcijas ogļūdeņražu sastāvs
Petroleja. Eļļas destilācijas petrolejas frakcija sastāv no alifātiskajiem alkāniem, naftalīniem un aromātiskajiem ogļūdeņražiem. Daļa no tā tiek rafinēta, lai izmantotu kā piesātināto parafīna ogļūdeņražu avotu, bet otra daļa ir krekinga, lai pārvērstu par benzīnu. Tomēr lielākā daļa petrolejas tiek izmantota kā degviela reaktīvo lidmašīnu.
gāzeļļu. Šī naftas pārstrādes daļa ir pazīstama kā dīzeļdegviela. Daļa no tā tiek sašķelta, lai ražotu rafinēšanas gāzi un benzīnu. Tomēr gāzeļļu galvenokārt izmanto kā degvielu dīzeļdzinējiem. Dīzeļdzinējā degviela tiek aizdedzināta, palielinoties spiedienam. Tāpēc viņi iztiek bez aizdedzes svecēm. Gāzeļļu izmanto arī kā degvielu rūpnieciskajām krāsnīm.
mazuts. Šī frakcija paliek pēc visu pārējo frakciju atdalīšanas no eļļas. Lielāko daļu no tā izmanto kā šķidro kurināmo apkures katlu apkurei un tvaika ražošanai rūpnieciskajās iekārtās, spēkstacijās un kuģu dzinējos. Tomēr daļa mazuta tiek pakļauta vakuumdestilācijai, lai iegūtu smēreļļas un parafīna vasku. Smēreļļas tiek tālāk attīrītas, ekstrahējot ar šķīdinātāju. Tumšo viskozu materiālu, kas paliek pēc mazuta vakuumdestilācijas, sauc par "bitumenu" vai "asfaltu". To izmanto ceļu segumu ražošanai.
Mēs esam apsprieduši, kā frakcionēta un vakuumdestilācija, kā arī ekstrakcija ar šķīdinātāju, var sadalīt jēlnaftu dažādās praktiski svarīgās frakcijās. Visi šie procesi ir fiziski. Bet ķīmiskos procesus izmanto arī eļļas rafinēšanai. Šos procesus var iedalīt divos veidos: krekinga un reformēšana.
4.2 Plaisāšana
Šajā procesā jēlnaftas frakciju ar augstu viršanas temperatūru lielās molekulas tiek sadalītas mazākās molekulās, kas veido frakcijas ar zemu viršanas temperatūru. Krekinga ir nepieciešama, jo pieprasījums pēc zemas viršanas temperatūras naftas frakcijām, īpaši benzīna, bieži pārsniedz spēju tās iegūt no jēlnaftas frakcionētas destilācijas.
Krekinga rezultātā bez benzīna tiek iegūti arī alkēni, kas nepieciešami kā ķīmiskās rūpniecības izejvielas. Krekinga, savukārt, ir sadalīta trīs galvenajos veidos: hidrokrekinga, katalītiskā krekinga un termiskā krekinga.
Hidrokrekings. Šis krekinga veids ļauj pārveidot eļļas ar augstu viršanas temperatūru (vasku un smagās eļļas) frakcijās ar zemu viršanas temperatūru. Hidrokrekinga process sastāv no tā, ka krekinga frakcija tiek karsēta ļoti augstā spiedienā ūdeņraža atmosfērā. Tas noved pie lielu molekulu plīsuma un ūdeņraža pievienošanas to fragmentiem. Tā rezultātā veidojas maza izmēra piesātinātas molekulas. Hidrokrekinga metodi izmanto gāzeļļas un benzīna ražošanai no smagākām frakcijām.
katalītiskā krekinga.Šīs metodes rezultātā tiek iegūts piesātināto un nepiesātināto produktu maisījums. Katalītiskā krekinga tiek veikta salīdzinoši zemā temperatūrā, un kā katalizators tiek izmantots silīcija dioksīda un alumīnija oksīda maisījums. Tādā veidā no smago naftas frakcijām tiek iegūts augstas kvalitātes benzīns un nepiesātinātie ogļūdeņraži.
Termiskā plaisāšana. Lielas ogļūdeņražu molekulas, kas atrodas smago eļļu frakcijās, var sadalīt mazākās molekulās, karsējot šīs frakcijas līdz temperatūrai, kas pārsniedz to viršanas temperatūru. Tāpat kā katalītiskā krekinga gadījumā, šajā gadījumā tiek iegūts piesātināto un nepiesātināto produktu maisījums. Piemēram,
Termiskā krekinga ir īpaši svarīga nepiesātināto ogļūdeņražu, piemēram, etilēna un propēna, ražošanai. Termiskai krekingai tiek izmantoti tvaika krekeri. Šajās vienībās ogļūdeņraža izejvielu vispirms uzkarsē krāsnī līdz 800°C un pēc tam atšķaida ar tvaiku. Tas palielina alkēnu iznākumu. Pēc tam, kad sākotnējo ogļūdeņražu lielās molekulas ir sadalītas mazākās molekulās, karstās gāzes atdzesē līdz aptuveni 400 °C ar ūdeni, kas pārvēršas saspiestā tvaikā. Pēc tam atdzesētās gāzes nonāk destilācijas (frakcionētā) kolonnā, kur tās atdzesē līdz 40°C. Lielāku molekulu kondensācija izraisa benzīna un gāzeļļas veidošanos. Nekondensētās gāzes tiek saspiestas kompresorā, ko darbina saspiestais tvaiks, kas iegūts gāzes dzesēšanas posmā. Galīgo produktu atdalīšanu veic frakcionētas destilācijas kolonnās.
6. tabula Tvaika krekinga produktu iznākums no dažādām ogļūdeņražu izejvielām (masas %)
Produkti |
Ogļūdeņražu izejvielas |
||
Buta-1,3-diēns |
|||
Šķidrā degviela |
AT Eiropas valstis Ligroīns ir galvenā izejviela nepiesātināto ogļūdeņražu ražošanai katalītiskā krekinga ceļā. Amerikas Savienotajās Valstīs etāns ir galvenā izejviela šim nolūkam. To viegli iegūst naftas rafinēšanas rūpnīcās kā sašķidrinātās naftas gāzes vai dabasgāzes sastāvdaļu, kā arī no naftas urbumiem kā dabisko saistīto gāzu sastāvdaļu. Propānu, butānu un gāzeļļu izmanto arī kā izejvielu tvaika krekingam. Etāna un ligroīna krekinga produkti ir norādīti tabulā. 6.
Plaisāšanas reakcijas notiek ar radikālu mehānismu.
4.3. Reformēšana
Atšķirībā no krekinga procesiem, kas sastāv no lielāku molekulu sadalīšanas mazākās, reformēšanas procesi noved pie molekulu struktūras izmaiņām vai to savienošanās lielākās molekulās. Reformēšanu izmanto jēlnaftas rafinēšanā, lai zemas kvalitātes benzīnu pārvērstu augstas kvalitātes izcirtņos. Turklāt to izmanto, lai iegūtu izejvielas naftas ķīmijas rūpniecībai. Reformēšanas procesus var iedalīt trīs veidos: izomerizācija, alkilēšana un ciklizācija un aromatizācija.
Izomerizācija. Šajā procesā viena izomēra molekulas tiek pārkārtotas, veidojot citu izomēru. Izomerizācijas process ir ļoti svarīgs, lai uzlabotu pēc jēlnaftas primārās destilācijas iegūtās benzīna frakcijas kvalitāti. Mēs jau esam norādījuši, ka šī frakcija satur pārāk daudz nesazarotu alkānu. Tos var pārvērst sazarotos alkānos, karsējot šo frakciju līdz 500-600°C zem spiediena 20-50 atm. Šo procesu sauc termiskā reformēšana.
To var izmantot arī taisnās ķēdes alkānu izomerizācijai katalītiskā reformēšana. Piemēram, butānu var izomerizēt līdz 2-metilpropānam, izmantojot alumīnija hlorīda katalizatoru 100°C vai augstākā temperatūrā:
Šai reakcijai ir jonu mehānisms, kas tiek veikts, piedaloties karbokationiem.
Alkilēšana. Šajā procesā plaisāšanas rezultātā radušies alkāni un alkēni tiek rekombinēti, veidojot augstas kvalitātes benzīnu. Šādiem alkāniem un alkēniem parasti ir divi līdz četri oglekļa atomi. Procesu veic zemā temperatūrā, izmantojot stipras skābes katalizatoru, piemēram, sērskābi:
Šī reakcija notiek saskaņā ar jonu mehānismu, piedaloties karbokācijai (CH 3) 3 C +.
Ciklizācija un aromatizācija. Kad benzīna un ligroīna frakcijas, kas iegūtas jēlnaftas primārās destilācijas rezultātā, tiek izvadītas pa tādu katalizatoru virsmu kā platīns vai molibdēna (VI) oksīds, uz alumīnija oksīda substrāta 500°C temperatūrā un zem spiediena. 10–20 atm, notiek ciklizācija, pēc tam aromatizējot heksānu un citus alkānus ar garākām taisnām ķēdēm:
Tiek saukta ūdeņraža izvadīšana no heksāna un pēc tam no cikloheksāna dehidrogenēšana. Šāda veida reformēšana būtībā ir viens no krekinga procesiem. To sauc par platformu, katalītisko reformēšanu vai vienkārši reformēšanu. Dažos gadījumos reakcijas sistēmā tiek ievadīts ūdeņradis, lai novērstu alkāna pilnīgu sadalīšanos ogleklī un uzturētu katalizatora aktivitāti. Šajā gadījumā procesu sauc par hidroformēšanu.
4.4 Sēra noņemšana
Jēlnafta satur sērūdeņradi un citus savienojumus, kas satur sēru. Sēra saturs eļļā ir atkarīgs no lauka. Naftai, ko iegūst no Ziemeļjūras kontinentālā šelfa, ir zems sēra saturs. Jēlnaftas destilācijas laikā tiek sadalīti sēru saturoši organiskie savienojumi, kā rezultātā veidojas papildu sērūdeņradis. Sērūdeņradis nonāk rafinēšanas gāzes vai LPG frakcijā. Tā kā sērūdeņradim ir vājas skābes īpašības, to var noņemt, apstrādājot naftas produktus ar kādu vāju bāzi. Sēru var atgūt no šādi iegūtā sērūdeņraža, sadedzinot sērūdeņradi gaisā un laižot sadegšanas produktus pa alumīnija oksīda katalizatora virsmu 400°C temperatūrā. Šī procesa kopējo reakciju apraksta vienādojums
Aptuveni 75% no visa elementārā sēra, ko pašlaik izmanto nesociālisma valstu rūpniecība, iegūst no jēlnaftas un dabasgāzes.
5. NODAĻA. OGĻŪDEŅA IZMANTOŠANA
Apmēram 90% no visas saražotās naftas tiek izmantoti kā degviela. Kaut arī naftas ķīmijas produktu ražošanai izmantotā naftas daļa ir neliela, šie produkti ir ļoti svarīgi. Daudzus tūkstošus organisko savienojumu iegūst no naftas destilācijas produktiem (7. tabula). No tiem savukārt ražo tūkstošiem produktu, kas apmierina ne tikai mūsdienu sabiedrības neatliekamās vajadzības, bet arī vajadzības pēc komforta (6. att.).
7. tabula Ogļūdeņražu izejvielas ķīmiskajai rūpniecībai
Ķīmiskie produkti |
||
Metanols, etiķskābe, hlormetāns, etilēns |
||
Etilhlorīds, tetraetilsvins (IV) |
||
Metanāls, etanāls |
||
Polietilēns, polihloretilēns (polivinilhlorīds), poliesteri, etanols, etanols (acetaldehīds) |
||
Polipropilēns, propanons (acetons), propenāls, propān-1,2,3-triols (glicerīns), propennitrils (akrilnitrils), epoksīda propāns |
||
Sintētiskā gumija |
||
Acetilēns |
Hloretilēns (vinilhlorīds), 1,1,2,2-tetrahloretāns |
|
(1-metil)benzols, fenols, polifeniletilēns |
Lai gan dažādās ķīmisko produktu grupas, kas norādītas attēlā. 6 tiek plaši saukti par naftas ķīmijas produktiem, jo tie ir iegūti no naftas, jāatzīmē, ka daudzi bioloģiskie produkti, īpaši aromātiskie produkti, ir rūpnieciski iegūti no akmeņogļu darvas un citiem izejmateriāliem. Un tomēr aptuveni 90% no visām bioloģiskās rūpniecības izejvielām tiek iegūtas no naftas.
Tālāk tiks aplūkoti daži tipiski piemēri, kas parāda ogļūdeņražu kā izejvielu izmantošanu ķīmiskajā rūpniecībā.
6. attēls Naftas ķīmijas produktu lietojumi.
5.1 Alkāni
Metāns ir ne tikai viens no svarīgākajiem kurināmajiem, bet tam ir arī daudzas citas izmantošanas iespējas. To izmanto, lai iegūtu t.s sintēzes gāze vai sintētiskā gāze. Tāpat kā ūdens gāze, ko ražo no koksa un tvaika, sintēzes gāze ir oglekļa monoksīda un ūdeņraža maisījums. Sintēzes gāzi iegūst, karsējot metānu vai ligroīnu līdz aptuveni 750°C aptuveni 30 atm spiedienā niķeļa katalizatora klātbūtnē:
Sintēzes gāzi izmanto ūdeņraža iegūšanai Hābera procesā (amonjaka sintēze).
Sintēzes gāzi izmanto arī metanola un citu organisko savienojumu ražošanai. Metanola iegūšanas procesā pa cinka oksīda un vara katalizatora virsmu 250°C temperatūrā un 50-100 atm spiedienā tiek izvadīta sintēzes gāze, kas izraisa reakciju.
Šim procesam izmantotā sintēzes gāze ir rūpīgi jāattīra no piemaisījumiem.
Metanols ir viegli pakļauts katalītiskajai sadalīšanai, kurā no tā atkal iegūst sintēzes gāzi. Tas ir ļoti ērti lietojams sintēzes gāzes transportēšanai. Metanols ir viena no svarīgākajām izejvielām naftas ķīmijas rūpniecībā. To izmanto, piemēram, etiķskābes iegūšanai:
Šī procesa katalizators ir šķīstošs anjonu rodija komplekss. Šo metodi izmanto etiķskābes rūpnieciskai ražošanai, kuras pieprasījums pārsniedz tās ražošanas apjomu fermentācijas procesa rezultātā.
Šķīstošos rodija savienojumus nākotnē var izmantot kā viendabīgus katalizatorus etān-1,2-diola ražošanai no sintēzes gāzes:
Šī reakcija norisinās 300°C temperatūrā un aptuveni 500-1000 atm spiedienā. Šobrīd šis process nav ekonomiski izdevīgs. Šīs reakcijas produkts (tā triviālais nosaukums ir etilēnglikols) tiek izmantots kā antifrīzs un dažādu poliesteru, piemēram, terilēna, ražošanai.
Metānu izmanto arī hlormetānu, piemēram, trihlormetāna (hloroforma) ražošanai. Hlormetānu izmanto dažādi. Piemēram, hlormetānu izmanto silikonu ražošanā.
Visbeidzot, metānu arvien vairāk izmanto acetilēna ražošanai.
Šī reakcija norisinās aptuveni 1500°C temperatūrā. Lai uzsildītu metānu līdz šai temperatūrai, to sadedzina ierobežotas gaisa piekļuves apstākļos.
Etānam ir arī vairāki svarīgi lietojumi. To izmanto hloretāna (etilhlorīda) iegūšanas procesā. Kā minēts iepriekš, etilhlorīdu izmanto tetraetilsvina (IV) ražošanai. Amerikas Savienotajās Valstīs etāns ir svarīga izejviela etilēna ražošanai (6. tabula).
Propānam ir svarīga loma tādu aldehīdu rūpnieciskajā ražošanā kā metanols (formaldehīds) un etanāls (etiķskābes aldehīds). Šīs vielas ir īpaši svarīgas plastmasas rūpniecībā. Butānu izmanto buta-1,3-diēna ražošanai, kas, kā tiks aprakstīts turpmāk, tiek izmantots sintētiskā kaučuka ražošanai.
5.2 Alkēni
Etilēns. Viens no svarīgākajiem alkēniem un kopumā viens no svarīgākajiem naftas ķīmijas rūpniecības produktiem ir etilēns. Tas ir izejmateriāls daudzām plastmasām. Uzskaitīsim tos.
Polietilēns. Polietilēns ir etilēna polimerizācijas produkts:
Polihloretilēns. Šo polimēru sauc arī par polivinilhlorīdu (PVC). To iegūst no hloretilēna (vinilhlorīda), ko savukārt iegūst no etilēna. Kopējā reakcija:
1,2-dihloretānu iegūst šķidruma vai gāzes veidā, par katalizatoru izmantojot cinka hlorīdu vai dzelzs(III) hlorīdu.
Kad 1,2-dihloretānu karsē līdz 500°C temperatūrai zem spiediena 3 atm pumeka klātbūtnē, veidojas hloretilēns (vinilhlorīds).
Vēl viena hloretilēna ražošanas metode ir balstīta uz etilēna, hlorūdeņraža un skābekļa maisījuma karsēšanu līdz 250°C vara(II) hlorīda (katalizatora) klātbūtnē:
poliestera šķiedra.Šādas šķiedras piemērs ir terilēns. To iegūst no etān-1,2-diola, ko savukārt sintezē no epoksietāna (etilēna oksīda) šādi:
Etān-1,2-diolu (etilēnglikolu) izmanto arī kā antifrīzu un sintētisko mazgāšanas līdzekļu ražošanā.
Etanolu iegūst, hidratējot etilēnu, kā katalizatoru izmantojot fosforskābi uz silīcija dioksīda nesēja:
Etanolu izmanto etanola (acetaldehīda) ražošanai. Turklāt to izmanto kā šķīdinātāju lakām un lakām, kā arī kosmētikas rūpniecībā.
Visbeidzot, etilēnu izmanto arī hloretāna ražošanai, ko, kā minēts iepriekš, izmanto, lai iegūtu tetraetilsvinu (IV), kas ir pretdetonācijas piedeva benzīnam.
propēns. Propēnu (propilēnu), tāpat kā etilēnu, izmanto dažādu ķīmisko produktu sintēzei. Daudzas no tām tiek izmantotas plastmasas un gumijas ražošanā.
Polipropēns. Polipropēns ir propēna polimerizācijas produkts:
Propanons un propenāls. Propanonu (acetonu) plaši izmanto kā šķīdinātāju, un to izmanto arī plastmasas, kas pazīstams kā organiskais stikls (polimetilmetakrilāts), ražošanā. Propanonu iegūst no (1-metiletil)benzola vai propān-2-ola. Pēdējo iegūst no propēna šādi:
Propēna oksidēšana vara(II) oksīda katalizatora klātbūtnē 350°C temperatūrā izraisa propenāla (akrila aldehīda) veidošanos: eļļas apstrādes ogļūdeņraža.
Propāns-1,2,3-triols. Propan-2-olu, ūdeņraža peroksīdu un propenālu, kas iegūti iepriekš aprakstītajā procesā, var izmantot, lai iegūtu propān-1,2,3-triolu (glicerīnu):
Glicerīnu izmanto celofāna plēves ražošanā.
propennitrils (akrilnitrils).Šo savienojumu izmanto sintētisko šķiedru, gumijas un plastmasas ražošanai. To iegūst, laižot propēna, amonjaka un gaisa maisījumu pa molibdāta katalizatora virsmu 450°C temperatūrā:
Metilbuta-1,3-diēns (izoprēns). Sintētiskās gumijas iegūst tās polimerizācijas ceļā. Izoprēnu ražo, izmantojot šādu daudzpakāpju procesu:
Epoksīda propāns izmanto poliuretāna putu, poliesteru un sintētisko mazgāšanas līdzekļu ražošanai. Tas tiek sintezēts šādi:
But-1-ēns, but-2-ēns un buta-1,2-diēns izmanto sintētisko gumiju ražošanai. Ja šim procesam par izejvielām izmanto butēnus, tos vispirms dehidrogenējot katalizatora - hroma (III) oksīda un alumīnija oksīda maisījuma - klātbūtnē pārvērš buta-1,3-diēnā:
5. 3 Alkīni
Nozīmīgākais vairāku alkīnu pārstāvis ir etīns (acetilēns). Acetilēnam ir daudz lietojumu, piemēram:
- kā degvielu skābekļa-acetilēna degļos metālu griešanai un metināšanai. Acetilēnam degot tīrā skābeklī, tā liesmā attīstās temperatūra līdz 3000°C;
- hloretilēna (vinilhlorīda) iegūšanai, lai gan etilēns šobrīd kļūst par svarīgāko izejvielu hloretilēna sintēzei (skatīt iepriekš).
- lai iegūtu 1,1,2,2-tetrahloretāna šķīdinātāju.
5.4 Arēnas
Jēlnaftas rafinēšanas procesā lielos daudzumos tiek iegūts benzols un metilbenzols (toluols). Tā kā metilbenzols šajā gadījumā tiek iegūts pat lielākos daudzumos nekā nepieciešams, daļa no tā tiek pārvērsta benzolā. Šim nolūkam metilbenzola un ūdeņraža maisījumu 600 °C temperatūrā zem spiediena izvada virs platīna katalizatora virsmas, kas balstās uz alumīnija oksīda:
Šo procesu sauc hidroalkilēšana.
Benzolu izmanto kā izejvielu vairākām plastmasām.
(1-metiletil)benzols(kumēns vai 2-fenilpropāns). To izmanto fenola un propanona (acetona) ražošanai. Fenolu izmanto dažādu gumiju un plastmasu sintēzē. Trīs fenola ražošanas procesa posmi ir uzskaitīti zemāk.
Poli(feniletilēns)(polistirols). Šī polimēra monomērs ir feniletilēns (stirols). To iegūst no benzola:
6. NODAĻA. NAFTAS RŪPNIECĪBAS STĀVOKĻA ANALĪZE
Krievijas daļa pasaules minerālo izejvielu ražošanā joprojām ir augsta un veido 11,6% naftas, 28,1% gāzes un 12-14% ogļu ražošanā. Izpētīto derīgo izrakteņu krājumu ziņā Krievija ieņem vadošo vietu pasaulē. Ar 10% okupēto teritoriju Krievijas zarnās ir koncentrēti 12-13% pasaules naftas rezervju, 35% gāzes un 12% ogļu. Valsts derīgo izrakteņu bāzes struktūrā vairāk nekā 70% no rezervēm attiecas uz kurināmā un enerģijas kompleksa resursiem (nafta, gāze, ogles). Izpētīto un aplēsto derīgo izrakteņu kopējās izmaksas ir 28,5 triljoni dolāru, kas ir par lielumu augstākas nekā visa privatizējamā Krievijas nekustamā īpašuma izmaksas.
8. tabula Krievijas Federācijas degvielas un enerģijas komplekss
Degvielas un enerģijas komplekss ir iekšzemes ekonomikas mugurkauls: degvielas un enerģijas kompleksa īpatsvars kopējā eksportā 1996. gadā sasniegs gandrīz 40% (25 miljardus dolāru). Aptuveni 35% no visiem federālā budžeta ieņēmumiem 1996. gadā (121 no 347 triljoniem rubļu) plānots saņemt no kompleksa uzņēmumu darbības. No 968 triljoniem rubļu ir jūtama degvielas un enerģijas kompleksa daļa no kopējā tirgojamo produktu apjoma, ko Krievijas uzņēmumi plāno ražot 1996. gadā. tirgojamo produktu (faktiskajās cenās) degvielas un enerģētikas uzņēmumu īpatsvars sasniegs gandrīz 270 triljonus rubļu jeb vairāk nekā 27% (8.tabula). Degvielas un enerģijas komplekss joprojām ir lielākais industriālais komplekss, veicot kapitālieguldījumus (vairāk nekā 71 triljonu rubļu 1995. gadā) un piesaistot investīcijas (1,2 miljardus ASV dolāru no Pasaules Bankas vien pēdējos divos gados) visu to nozaru uzņēmumos.
Krievijas Federācijas naftas rūpniecība ilgu laiku ir plaši attīstījusies. Tas tika panākts, 50.–70. gados atklājot un nododot ekspluatācijā lielas augsti produktīvas atradnes Urālu-Volgas reģionā un Rietumsibīrijā, kā arī būvējot jaunas un paplašinot esošās naftas pārstrādes rūpnīcas. Lauku augstā ražība ļāva ar minimāliem specifiskiem kapitālieguldījumiem un salīdzinoši zemām materiāltehnisko resursu izmaksām palielināt naftas ieguvi par 20-25 miljoniem tonnu gadā. Taču tajā pašā laikā noguldījumu attīstība noritēja nepieņemami augstā tempā (no 6 līdz 12% no sākotnējo rezervju izņemšanas), un visus šos gadus infrastruktūra un mājokļu celtniecība ir nopietni atpalikusi naftas tirgū. ražošanas reģioni. 1988.gadā Krievijā tika saražots maksimālais naftas un gāzes kondensāta daudzums - 568,3 miljoni tonnu jeb 91% no visas Savienības naftas ieguves. Krievijas teritorijas un blakus esošo jūru akvatorijās ir aptuveni 90% no pārbaudītajām naftas rezervēm visās republikās, kas iepriekš bija PSRS sastāvā. Visā pasaulē derīgo izrakteņu bāze attīstās pēc pavairošanas paplašināšanas shēmas. Tas ir, katru gadu jaunu atradņu zvejniekiem ir jāpārskaita par 10-15% vairāk, nekā viņi saražo. Tas nepieciešams, lai saglabātu sabalansētu ražošanas struktūru, lai nozare nepiedzīvotu izejvielu badu. Reformu gados kļuva aktuāls jautājums par ieguldījumiem izpētē. Viena miljona tonnu naftas izstrādei nepieciešamas investīcijas divu līdz piecu miljonu ASV dolāru apmērā. Turklāt šie fondi dos atdevi tikai pēc 3-5 gadiem. Savukārt, lai kompensētu ražošanas kritumu, gadā nepieciešams izstrādāt 250-300 miljonus tonnu naftas. Pēdējo piecu gadu laikā izpētītas 324 naftas un gāzes atradnes, ekspluatācijā nodotas 70-80 atradnes. Ģeoloģijai 1995. gadā tika iztērēti tikai 0,35% no IKP (bijušajā PSRS šīs izmaksas bija trīs reizes lielākas). Ir aizturēts pieprasījums pēc ģeologu produkcijas – izpētītām atradnēm. Taču 1995. gadā Ģeoloģijas dienestam tomēr izdevās apturēt ražošanas kritumu savā nozarē. Dziļās izpētes urbumu apjoms 1995. gadā salīdzinājumā ar 1994. gadu pieauga par 9%. No 5,6 triljoniem rubļu finansējuma 1,5 triljonus rubļu ģeologi saņēma centralizēti. Roskomnedras budžets 1996. gadam ir 14 triljoni rubļu, no kuriem 3 triljoni ir centralizētas investīcijas. Tā ir tikai ceturtā daļa no ieguldījumiem bijusī PSRS Krievijas ģeoloģijā.
Krievijas izejvielu bāze, ja tiek izveidota atbilstoša ekonomiskie apstākļiģeoloģiskās izpētes attīstība var nodrošināt relatīvi ilgu ražošanas līmeni, kas nepieciešams, lai apmierinātu valsts vajadzības pēc naftas. Jāņem vērā, ka Krievijas Federācijā pēc septiņdesmitajiem gadiem netika atklāts neviens liels augsti produktīvs lauks, un no jauna palielinātās rezerves to apstākļu ziņā strauji pasliktinās. Tā, piemēram, ģeoloģisko apstākļu dēļ vienas jaunas urbuma vidējais caurplūdums Tjumeņas reģionā samazinājās no 138 tonnām 1975. gadā līdz 10-12 tonnām 1994. gadā, t.i., vairāk nekā 10 reizes. Būtiski pieauga finansiālo un materiāli tehnisko resursu izmaksas 1 tonnas jaunas jaudas izveidei. Lielo augsti produktīvo lauku attīstības stāvokli raksturo rezervju attīstība 60-90% apmērā no sākotnēji atgūstamajām rezervēm, kas noteica dabisko naftas ieguves samazināšanos.
Lielo augsti produktīvo atradņu lielās izsīkšanas dēļ rezervju kvalitāte ir mainījusies uz slikto pusi, kas prasa ievērojami lielāku finansiālo un materiāltehnisko resursu piesaisti to attīstībai. Līdz ar finansējuma samazinājumu nepieļaujami samazinājies izpētes darbu apjoms, kā rezultātā samazinājies naftas rezervju pieaugums. Ja 1986.-1990. Rietumsibīrijā rezervju pieaugums bija 4,88 miljardi tonnu, pēc tam 1991.-1995. izpētes urbumu apjoma samazināšanās dēļ šis pieaugums sarucis gandrīz uz pusi un sastādīja 2,8 miljardus tonnu.Pašreizējos apstākļos, lai apmierinātu valsts vajadzības, pat īstermiņā ir nepieciešams veikt valdības pasākumus palielināt resursu kopumu.
Pāreja uz tirgus attiecībām nosaka nepieciešamību mainīt pieeju ekonomisko apstākļu radīšanai ar ieguves rūpniecību saistīto uzņēmumu darbībai. Naftas rūpniecībā, kurai raksturīgi vērtīgo minerālo izejvielu - naftas - neatjaunojamie resursi, esošās ekonomiskās pieejas izslēdz no attīstības ievērojamu daļu rezervju to attīstības neefektivitātes dēļ pēc pašreizējiem ekonomiskajiem kritērijiem. Aplēses liecina, ka ekonomisku apsvērumu dēļ atsevišķas naftas kompānijas nevar veikt ekonomisko apgrozījumu no 160 līdz 1057 miljoniem tonnu naftas rezervju.
Naftas rūpniecība, kurai ir ievērojama bilances rezervju pieejamība, pēdējos gados pasliktina savu darbu. Vidēji naftas ieguves kritums gadā pašreizējam fondam tiek lēsts 20% apmērā. Šī iemesla dēļ, lai saglabātu sasniegto naftas ieguves līmeni Krievijā, nepieciešams ieviest jaunas jaudas 115-120 milj.t gadā, kam nepieciešams izurbt 62 milj.metru ieguves urbumu, bet faktiski 1991.gadā 27,5 milj. metri tika izurbti, un 1995.gadā - 9,9 milj.m.
Līdzekļu trūkums izraisīja strauju rūpnieciskās un civilās būvniecības apjomu samazināšanos, īpaši Rietumsibīrijā. Rezultātā tika samazināts darbs pie naftas atradņu attīstības, naftas savākšanas un transportēšanas sistēmu būvniecības un rekonstrukcijas, mājokļu, skolu, slimnīcu un citu objektu būvniecības, kas bija viens no saspringtās sociālās situācijas iemesliem. situāciju naftas ieguves reģionos. Tika traucēta saistīto gāzes izmantošanas iekārtu būvniecības programma. Tā rezultātā katru gadu tiek sadedzināti vairāk nekā 10 miljardi m3 naftas gāzes. Sakarā ar to, ka nav iespējams rekonstruēt naftas cauruļvadu sistēmas, laukos pastāvīgi notiek neskaitāmi cauruļvadu plīsumi. 1991. gadā vien šī iemesla dēļ tika zaudēts vairāk nekā 1 miljons tonnu naftas un tika nodarīts liels kaitējums videi. Būvniecības pasūtījumu samazinājums izraisīja spēcīgu būvniecības organizāciju sabrukumu Rietumsibīrijā.
Viens no galvenajiem krīzes cēloņiem naftas nozarē ir arī nepieciešamā lauka iekārtu un cauruļu trūkums. Vidēji deficīts nozares nodrošināšanā ar materiāli tehniskajiem resursiem pārsniedz 30%. Pēdējos gados nav izveidota neviena jauna liela naftas atradņu iekārtu ražošanas vienība, turklāt daudzas šāda profila ražotnes ir samazinājušas ražošanu, un ārvalstu valūtas iegādei atvēlētie līdzekļi nav bijuši pietiekami.
Sliktās loģistikas dēļ dīkstāves ražošanas aku skaits pārsniedza 25 000, tajā skaitā 12 000 dīkstāves aku. Ik dienu urbumos, kas dīkstāvē virs normas, tiek zaudēti aptuveni 100 000 tonnu naftas.
akūta problēma priekš tālākai attīstībai Naftas rūpniecība joprojām ir slikti aprīkota ar augstas veiktspējas iekārtām un iekārtām naftas un gāzes ieguvei. Līdz 1990. gadam pusei no nozares tehniskā aprīkojuma nolietojums pārsniedza 50%, tikai 14% tehnikas un iekārtu atbilst pasaules līmenim, pieprasījums pēc galvenajiem produkcijas veidiem tika apmierināts vidēji par 40-80. %. Šāda situācija ar nozares nodrošinājumu ar iekārtām bija valsts naftas mašīnbūves sliktās attīstības sekas. Importa piegādes kopējā iekārtu apjomā sasniedza 20%, un noteikti veidi sasniegt līdz 40%. Cauruļu iegāde sasniedz 40 - 50%.
...Līdzīgi dokumenti
Ogļūdeņražu lietošanas norādījumi, to patērētāja īpašības. Tehnoloģijas ieviešana ogļūdeņražu dziļai apstrādei, to izmantošanai kā aukstumaģentiem, elementārdaļiņu sensoru darba šķidrumam, konteineru un iepakojuma materiālu impregnēšanai.
ziņojums, pievienots 07.07.2015
Naftas ogļūdeņražu sadalīšanās procesā to pārstrādes procesos radušos gāzu veidi un sastāvs. Piesātināto un nepiesātināto gāzu atdalīšanas iekārtu un mobilo benzīna iekārtu izmantošana. Apstrādes gāzu rūpnieciskais pielietojums.
abstrakts, pievienots 11.02.2014
Ar naftu saistīto gāzu jēdziens kā ogļūdeņražu maisījums, kas izdalās spiediena samazināšanās dēļ, kad eļļa paceļas uz Zemes virsmu. Saistītās naftas gāzes sastāvs, tās apstrādes un izmantošanas īpatnības, galvenās izmantošanas metodes.
prezentācija, pievienota 10.11.2015
Raksturīgs vismodernākais naftas un gāzes rūpniecība Krievijā. Benzīna un dīzeļdegvielas frakciju primārās naftas rafinēšanas un sekundārās destilācijas procesa posmi. Naftas pārstrādes tehnoloģijas un gāzes pārstrādes tehnoloģijas termiskie procesi.
tests, pievienots 05.02.2011
Naftas pārstrādes un naftas ķīmijas rūpniecības uzdevumi. Naftas pārstrādes nozares attīstības iezīmes pasaulē. Ķīmiskā būtība, sastāvs un fizikālās īpašības naftas un gāzes kondensāts. Primārās naftas pārstrādes rūpnieciskās iekārtas.
lekciju kurss, pievienots 31.10.2012
Benzīnu katalītiskās riforminga procesa nozīme mūsdienu naftas pārstrādē un naftas ķīmijā. Metodes aromātisko ogļūdeņražu iegūšanai, reformējot uz platīna katalizatoriem kā daļu no kompleksiem naftas un gāzes kondensāta apstrādei.
kursa darbs, pievienots 16.06.2015
Eļļas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Naftas pārstrādes primārie un sekundārie procesi, to klasifikācija. Eļļas reformēšana un hidroapstrāde. Katalītiskā krekinga un hidrokrekinga. Eļļas koksēšana un izomerizācija. Aromātisko vielu ekstrakcija kā naftas rafinēšana.
kursa darbs, pievienots 13.06.2012
Naftas patieso viršanas punktu līkne un rūpnīcas materiālu bilance eļļas pirmapstrādei. Potenciālais frakciju saturs Vasiļjevskas eļļā. Primārās naftas rafinēšanas, termiskās un katalītiskās krekinga benzīna raksturojums.
laboratorijas darbs, pievienots 14.11.2010
Iezīme un organizatoriskā struktūra CJSC "Pavlodaras naftas ķīmijas rūpnīca" Eļļas sagatavošanas process pārstrādei: tās šķirošana, attīrīšana no piemaisījumiem, primārās naftas rafinēšanas principi. Destilācijas kolonnu iekārta un darbība, to veidi, pieslēguma veidi.
prakses pārskats, pievienots 29.11.2009
vispārīgās īpašības nafta, iespējamā naftas produktu satura noteikšana. Viena no naftas pārstrādes iespējām, naftas pārstrādes rūpnīcas ražošanas bloku materiālu bilanču un preču bilances aprēķinu izvēle un pamatojums.
Galvenie ogļūdeņražu avoti ir nafta, dabiskās un saistītās naftas gāzes un ogles. Viņu rezerves nav neierobežotas. Pēc zinātnieku domām, pie pašreizējiem ražošanas un patēriņa tempiem ar tiem pietiks: naftas - 30 - 90 gadiem, gāzei - 50 gadiem, oglēm - 300 gadiem.
Eļļa un tās sastāvs:
Eļļa ir eļļains šķidrums no gaiši brūnas līdz tumši brūnai, gandrīz melnā krāsā ar raksturīgu smaržu, nešķīst ūdenī, veido plēvi uz ūdens virsmas, kas nelaiž cauri gaisu. Eļļa ir eļļains šķidrums no gaiši brūnas līdz tumši brūnas, gandrīz melnas krāsas, ar raksturīgu smaržu, nešķīst ūdenī, veido plēvīti uz ūdens virsmas, kas nelaiž cauri gaisu. Eļļa ir sarežģīts piesātināto un aromātisko ogļūdeņražu, cikloparafīna, kā arī dažu organisko savienojumu, kas satur heteroatomus - skābekļa, sēra, slāpekļa u.c., maisījums. Kādus tikai entuziasma pilnus vārdus naftas ļaudis nedeva: gan "Melnais zelts", gan "Zemes asinis". Eļļa patiešām ir pelnījusi mūsu apbrīnu un cēlumu.
Eļļas sastāvs ir: parafīns - sastāv no alkāniem ar taisnu un sazarotu ķēdi; naftēns - satur piesātinātus cikliskos ogļūdeņražus; aromātisks - ietver aromātiskos ogļūdeņražus (benzolu un tā homologus). Neskatoties uz sarežģīto komponentu sastāvu, eļļu elementārais sastāvs ir vairāk vai mazāk vienāds: vidēji 82-87% ogļūdeņraža, 11-14% ūdeņraža, 2-6% citi elementi (skābeklis, sērs, slāpeklis).
Mazliet vēstures .
1859. gadā ASV, Pensilvānijas štatā, 40 gadus vecais Edvīns Dreiks ar paša neatlaidības, naftas rakšanas naudas un veca tvaika dzinēja palīdzību izurba 22 metrus dziļu aku un ieguva pirmo eļļu no to.
Dreika kā pioniera prioritāte naftas urbšanas jomā tiek apstrīdēta, taču viņa vārds joprojām tiek saistīts ar naftas ēras sākumu. Nafta ir atklāta daudzās pasaules daļās. Cilvēce beidzot lielos daudzumos ir ieguvusi lielisku mākslīgā apgaismojuma avotu...
Kāda ir eļļas izcelsme?
Zinātnieku vidū dominēja divi galvenie jēdzieni: organiskā un neorganiskā. Saskaņā ar pirmo koncepciju, organiskās atliekas, kas apraktas nogulumiežu iežos, laika gaitā sadalās, pārvēršoties eļļā, oglēs un dabasgāzē; mobilāka nafta un gāze pēc tam uzkrājas nogulumiežu augšējos slāņos ar porām. Citi zinātnieki apgalvo, ka nafta veidojas "lielos dziļumos Zemes mantijā".
Krievu zinātnieks - ķīmiķis D.I.Mendeļejevs bija neorganiskās koncepcijas piekritējs. 1877. gadā viņš izvirzīja minerālu (karbīda) hipotēzi, saskaņā ar kuru naftas rašanās ir saistīta ar ūdens iekļūšanu Zemes dzīlēs pa lūzumiem, kur tās ietekmē uz "oglekļa metāliem" tiek iegūti ogļūdeņraži.
Ja būtu hipotēze par naftas kosmisko izcelsmi - no ogļūdeņražiem, kas atrodas Zemes gāzveida apvalkā pat tās zvaigžņu stāvokļa laikā.
Dabasgāze ir "zilais zelts".
Mūsu valsts ir pirmajā vietā pasaulē dabasgāzes rezervju ziņā. Nozīmīgākās šīs vērtīgās degvielas atradnes atrodas Rietumsibīrijā (Urengoja, Zapoliarnoje), Volgas-Urāles baseinā (Vuktilskoje, Orenburgskoje), Ziemeļkaukāzā (Stavropoļskoje).
Dabasgāzes ražošanai parasti izmanto plūstošo metodi. Lai gāze sāktu plūst uz virsmu, pietiek atvērt gāzi nesošā rezervuārā izurbtu aku.
Dabasgāze tiek izmantota bez iepriekšējas atdalīšanas, jo pirms transportēšanas tā tiek attīrīta. Jo īpaši no tā tiek noņemti mehāniskie piemaisījumi, ūdens tvaiki, sērūdeņradis un citi agresīvi komponenti ... .. Un arī lielākā daļa propāns, butāns un smagāki ogļūdeņraži. Atlikušais praktiski tīrais metāns tiek patērēts, pirmkārt kā degviela: augsta siltumspēja; videi draudzīgs;ērts iegūt, transportēt, sadedzināt, jo agregācijas stāvoklis ir gāze.
Otrkārt, metāns kļūst par izejvielu acetilēna, kvēpu un ūdeņraža ražošanai; nepiesātināto ogļūdeņražu, galvenokārt etilēna un propilēna, ražošanai; organiskai sintēzei: metilspirts, formaldehīds, acetons, etiķskābe un daudz kas cits.
Saistītā naftas gāze
Saistītā naftas gāze pēc savas izcelsmes arī ir dabasgāze. Tas saņēma īpašu nosaukumu, jo tas atrodas nogulsnēs kopā ar eļļu - tas ir tajā izšķīdināts. Iegūstot eļļu uz virsmas, tā no tās atdalās straujas spiediena krituma dēļ. Krievija ieņem vienu no pirmajām vietām saistīto gāzes rezervju un tās ieguves ziņā.
Saistītās naftas gāzes sastāvs atšķiras no dabasgāzes – tajā ir daudz vairāk etāna, propāna, butāna un citu ogļūdeņražu. Turklāt tajā ir tādas retas uz Zemes gāzes kā argons un hēlijs.
Saistītā naftas gāze ir vērtīga ķīmiskā izejviela, no kuras var iegūt vairāk vielu nekā no dabasgāzes. Ķīmiskai apstrādei tiek iegūti arī atsevišķi ogļūdeņraži: etāns, propāns, butāns uc No tiem dehidrogenēšanas reakcijā tiek iegūti nepiesātinātie ogļūdeņraži.
Ogles
Ogļu rezerves dabā ievērojami pārsniedz naftas un gāzes rezerves. Akmeņogles ir sarežģīts vielu maisījums, kas sastāv no dažādiem oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa un sēra savienojumiem. Ogļu sastāvā ietilpst tādas minerālvielas, kas satur daudzu citu elementu savienojumus.
Akmeņoglēm ir sastāvs: ogleklis - līdz 98%, ūdeņradis - līdz 6%, slāpeklis, sērs, skābeklis - līdz 10%. Bet dabā ir arī brūnogles. To sastāvs: ogleklis - līdz 75%, ūdeņradis - līdz 6%, slāpeklis, skābeklis - līdz 30%.
Galvenā ogļu pārstrādes metode ir pirolīze (kokoēšana) - organisko vielu sadalīšana bez gaisa piekļuves augstā temperatūrā (apmēram 1000 C). Šajā gadījumā tiek iegūti šādi produkti: kokss (paaugstinātas stiprības mākslīgais cietais kurināmais, plaši izmantots metalurģijā); akmeņogļu darva (izmanto ķīmiskajā rūpniecībā); kokosriekstu gāze (izmanto ķīmiskajā rūpniecībā un kā degvielu).
koksa krāsns gāze
Gaistošie savienojumi (koksa gāze), kas veidojas ogļu termiskās sadalīšanās laikā, nonāk vispārējā kolekcijā. Šeit koksa krāsns gāze tiek atdzesēta un izvadīta caur elektrostatiskajiem nogulsnētājiem, lai atdalītu akmeņogļu darvu. Gāzes kolektorā ūdens kondensējas vienlaikus ar sveķiem, kuros izšķīst amonjaks, sērūdeņradis, fenols un citas vielas. Ūdeņradi izdala no nekondensētas koksa krāsns gāzes dažādām sintēzēm.
Pēc akmeņogļu darvas destilācijas paliek cieta viela - piķis, ko izmanto elektrodu un jumta darvas pagatavošanai.
Naftas rafinēšana
Naftas rafinēšana jeb rektifikācija ir naftas un naftas produktu termiskās sadalīšanas process frakcijās atbilstoši viršanas temperatūrai.
Destilācija ir fizisks process.
Ir divas eļļas rafinēšanas metodes: fizikālās ( primārā apstrāde) un ķīmisko vielu (pārstrāde).
Eļļas primāro apstrādi veic destilācijas kolonnā - aparātā šķidru vielu maisījumu atdalīšanai, kas atšķiras pēc viršanas temperatūras.
Eļļas frakcijas un galvenās to izmantošanas jomas:
Benzīns - automobiļu degviela;
Petroleja - aviācijas degviela;
Ligroin - plastmasas ražošana, izejvielas otrreizējai pārstrādei;
Gāzeļļa - dīzeļdegviela un katlu degviela, izejvielas otrreizējai pārstrādei;
Mazuts - rūpnīcas degviela, parafīni, smēreļļas, bitumens.
Eļļas plankumu tīrīšanas metodes :
1) Absorbcija – jūs visi zināt salmus un kūdru. Tie absorbē eļļu, pēc tam tos var rūpīgi savākt un izņemt, vēlāk iznīcinot. Šī metode ir piemērota tikai mierīgos apstākļos un tikai maziem plankumiem. Šī metode pēdējā laikā ir ļoti populāra tās zemo izmaksu un augstās efektivitātes dēļ.
Apakšējā līnija: metode ir lēta, atkarīga no ārējiem apstākļiem.
2) Pašlikvidācija: - šo metodi izmanto, ja eļļa ir izlijusi tālu no krasta un traips ir neliels (šajā gadījumā labāk traipu neaiztikt vispār). Pakāpeniski tas izšķīst ūdenī un daļēji iztvaiko. Dažreiz eļļa nepazūd un pēc dažiem gadiem mazi plankumi sasniedz piekrasti slidenu sveķu gabaliņu veidā.
Apakšējā līnija: netiek izmantotas ķimikālijas; eļļa ilgu laiku paliek uz virsmas.
3) Bioloģiskā: tehnoloģija, kuras pamatā ir mikroorganismu izmantošana, kas spēj oksidēt ogļūdeņražus.
Apakšējā līnija: minimāls bojājums; eļļas noņemšana no virsmas, bet metode ir darbietilpīga un laikietilpīga.
- Oficiālā vai alternatīvā likvidācija: ko izvēlēties Juridiskais atbalsts uzņēmuma likvidācijai - mūsu pakalpojumu cena ir zemāka par iespējamiem zaudējumiem
- Kas var būt likvidācijas komisijas loceklis Likvidators vai likvidācijas komisija kāda ir atšķirība
- Ar bankrotu nodrošināti kreditori – vai privilēģijas vienmēr ir labas?
- Līguma vadītāja darbs tiks likumīgi apmaksāts Darbinieks atsakās no piedāvātās kombinācijas