Элементарный состав нефти

Тема 10. Углеводороды

Лекция 22:Углеводороды в природе.

Основные вопросы:

1) Нефть. Состав и физические свойства.

2) Способы переработки нефти: перегонка, каталитический и термический крекинг.

3) Продукты переработки нефти.

4) Охрана окружающей среды от загрязнений при переработке углеводородного сырья и использовании продуктов переработки нефти.

Основные источники углеводородов в природе: природный газ (в основном состоит из метана и небольших примесей этана, пропана и изомерных бутанов: СН₄ 93 - 98%; С₄Н₁₀ 0,1 - 1%; С₂Н₆ 0,5 - 4%; С₃Н₈ 0,2 - 1,5%), нефть, каменный уголь (Элементарный состав углей: углерод (60-98%), водород (1-12%), кислород (2-20%), азот (1-3%), сера, фосфор, кремний, алюминий, железо; в ходе коксохимического производства можно получить более 4000 различных продуктов: искусственный графит, золу используют для производства строительных материалов, керамического и огнеупорного сырья, глиноземов, абразивов, антрацит используется в электротехнике для изготовления микрофонного порошка).

1) Нефть. Состав и физические свойства

Нефть - ____________________________________________________________________________________

______________________________. Состав нефти из разных месторождений неодинаков. Но она обычно содержат три вида углеводородов - _________ (преимущественно нормального строения), ____________ (в составе молекул алканов и циклоалканов до 50 и более атомов углерода) и _______________________. В зависимости от месторождения их соотношение бывает различным.

Элементарный состав нефти.

С – _________, O, N, S - _________, Н – _____________, в отдельных месторождениях до _______ S

Нефть – сложная смесь большого числа органических соединений.

2) Способы переработки нефти: перегонка, термический и каталитический крекинг

I этап переработки – _____________________

Нефть разделяют на фракции (_______________________________________________________________). Отдельные фракции отличаются составом и интервалом температур перегонки.

Фракции нефти: С_ – С___ - бензин (топливо для автомашин и самолетов, растворитель); С__ - С___ – лигроин (топливо для тракторов); С___ – С___ – керосин (топливо для тракторов, ракет, самолетов); С___ – С____ – газойль (светлые нефтепродукты) – дизельное топливо. Остаток перегонки – мазут (топливо для котельных). При дополнительных перегонках образуются смазочные масла.

II. Для более эффективного использования нефти применяют ___________ (__________________________________________________________________________________________ ).

Термический крекинг – проводится при температуре _______________ для получения бензина, при температуре _________ – для получения алкенов:

_{— —}

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН₂ – СН₂ –СН₃ ® СН₃ – СН₂ – СН₂ + СН₂ – СН₂ –СН₃ ® СН₃ – СН₂ – СН₃+ СН₃ – СН = СН₂

^{гексан радикал радикал пропан пропен}

Расщепление может происходить по любой С – С- связи УВÞпри крекинге фракций нефти образуются смеси УВ. Бензин – смесь УВ с t°_кип от 40°С до 200°С.

Каталитический крекинг – проводится ______________________________________________ (температура процесса ниже, чем при каталитическом крекинге, за счёт использования катализатора). Так же следует отметить, что при каталитическом крекинге наряду с процессами схлопывания радикалов протекают процессы изомеризации.

СН₃ – СН₂ – СН₂ –СН₃ ® СН₃ – СН – СН₃

ï

СН₃

3) Продукты переработки нефти

Около 95 % нефти перерабатывается на бензин и другие виды топлива.

Небольшая часть нефти используется как сырье для химической промышленности.

4) Охрана окружающей среды от загрязнений при переработке углеводородного сырья и использовании продуктов переработки нефти

1. При сгорании природного газа выделяется много теплоты, поэтому он служит дешевым топливом в котельных установках, доменных, мартеновских и стекловаренных печах. При сгорании углеводородов, встречающихся в природе, расходуется большое количество кислорода. В результате образуются оксид углерода(IV) и вода, а также выделяется большое количество теплоты. Человечество внезапно оказалось на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного деятельностью человека. Это изменение неуправляемое и может иметь катастрофические последствия для человечества. Причина потепления климата – в увеличении содержания в атмосфере углекислого и некоторых других газов. Солнечный свет проникает сквозь атмосферу, а идущее от земной поверхности тепловое излучение поглощается углекислым газом и некоторыми другими газами. Это природное явление получило название парниковый эффект. Чем выше концентрация парниковых газов, тем сильнее парниковый эффект.

В результате произойдет повышение уровня воды в мировом океане и резкое изменение погодных условий на территории всей нашей планеты. Температура и климат, к которым мы привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа на уровне 0,03%. Человечество в результате своей хозяйственной деятельности увеличивает эту концентрацию, что приводит к потеплению климата. Чтобы снизить и устранить в будущем действие парникового эффекта, необходимо разрабатывать и внедрять в хозяйственную деятельность людей солнечные и другие бестопливные источники энергии, прекратить вырубку лесов, расширить посадку деревьев.

2. В выхлопных газах автомобилей содержатся около 200 компонентов, загрязняющих окружающую среду, среди них оксиды углерода, азота, углеводороды, альдегиды, сажа.

Причины дымления автомобилей различны – неисправность двигателя, неотлаженные системы питания или зажигания, низкий уровень технического обслуживания и контроля за состоянием автотранспортного средства, использование низкокачественного бензина. Во многих странах для уменьшения токсичности выхлопных газов в автомобилях применяют конверторы, содержащие платину, с помощью которых происходит каталитическое окисление несгоревших УВ, оксидов углерода(II) и оксидов азота до CO₂, N₂ и О₂.