Fuentes naturales de hidrocarburos - Hipermercado del conocimiento. Fuentes naturales de hidrocarburos Fuentes naturales de hidrocarburos su procesamiento y aplicación
Los hidrocarburos son de gran importancia económica, ya que sirven como el tipo de materia prima más importante para la obtención de casi todos los productos de la industria moderna de síntesis orgánica y son ampliamente utilizados con fines energéticos. Parecen acumular calor y energía solar, que se liberan durante la combustión. La turba, el carbón, el esquisto bituminoso, el petróleo, los gases de petróleo naturales y asociados contienen carbono, cuya combinación con el oxígeno durante la combustión va acompañada de la liberación de calor.
| carbón | turba | aceite | gas natural |
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| sólido | sólido | líquido | gas |
| sin olor | sin olor | Olor fuerte | sin olor |
| composición uniforme | composición uniforme | mezcla de sustancias | mezcla de sustancias |
| una roca de color oscuro con un alto contenido de materia combustible resultante del entierro de acumulaciones de varias plantas en los estratos sedimentarios | acumulación de masa vegetal semidescompuesta acumulada en el fondo de pantanos y lagos cubiertos de maleza | líquido aceitoso combustible natural, consiste en una mezcla de hidrocarburos líquidos y gaseosos | una mezcla de gases formada en las entrañas de la Tierra durante la descomposición anaeróbica de sustancias orgánicas, el gas pertenece al grupo de rocas sedimentarias |
| Valor calorífico: la cantidad de calorías liberadas al quemar 1 kg de combustible | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Carbón.
El carbón siempre ha sido una materia prima prometedora para la energía y muchos productos químicos.
Desde el siglo XIX, el primer gran consumidor de carbón ha sido el transporte, luego el carbón comenzó a utilizarse para la producción de electricidad, coque metalúrgico, la producción de diversos productos durante el procesamiento químico, materiales estructurales de grafito de carbono, plásticos, cera de roca, combustibles sintéticos, líquidos y gaseosos de alto contenido calórico, ácidos ricos en nitrógeno para la producción de fertilizantes.
El carbón es una mezcla compleja de compuestos macromoleculares, que incluyen los siguientes elementos: C, H, N, O, S. El carbón, como el petróleo, contiene un gran número de diversas sustancias orgánicas, así como no materia orgánica, como, por ejemplo, agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y, por supuesto, el propio carbono: el carbón.
El procesamiento de la hulla va en tres direcciones principales: coquización, hidrogenación y combustión incompleta. Una de las principales formas de procesamiento del carbón es procesión de coca– calcinación sin acceso de aire en hornos de coque a una temperatura de 1000–1200°C. A esta temperatura, sin acceso al oxígeno, el carbón sufre las transformaciones químicas más complejas, como resultado de lo cual se forman coque y productos volátiles:
1. gas de coque (hidrógeno, metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono, impurezas de amoníaco, nitrógeno y otros gases);
2. alquitrán de hulla (varios cientos de sustancias orgánicas diferentes, incluido el benceno y sus homólogos, fenol y alcoholes aromáticos, naftaleno y varios compuestos heterocíclicos);
3. supra-alquitrán, o amoníaco, agua (amoníaco disuelto, así como fenol, sulfuro de hidrógeno y otras sustancias);
4. coque (residuo sólido de la coquización, carbón prácticamente puro).
El coque enfriado se envía a plantas metalúrgicas.
Cuando los productos volátiles (gas de horno de coque) se enfrían, el alquitrán de hulla y el agua de amoníaco se condensan.
Pasando los productos no condensados (amoníaco, benceno, hidrógeno, metano, CO 2 , nitrógeno, etileno, etc.) a través de una solución de ácido sulfúrico, se aísla el sulfato de amonio, que se utiliza como fertilizante mineral. El benceno se recoge en el disolvente y se elimina por destilación de la solución. Después de eso, el gas de coque se usa como combustible o como materia prima química. El alquitrán de hulla se obtiene en pequeñas cantidades (3%). Pero, dada la escala de producción, el alquitrán de hulla se considera como materia prima para la obtención de una serie de sustancias orgánicas. Si los productos que hierven hasta 350 ° C se alejan de la resina, queda una masa sólida: brea. Se utiliza para la fabricación de barnices.
La hidrogenación del carbón se lleva a cabo a una temperatura de 400 a 600 °C bajo una presión de hidrógeno de hasta 25 MPa en presencia de un catalizador. En este caso, se forma una mezcla de hidrocarburos líquidos, que se puede utilizar como combustible para motores. Obtención de combustible líquido a partir del carbón. Los combustibles sintéticos líquidos son gasolina de alto octanaje, diesel y combustibles para calderas. Para obtener combustible líquido a partir del carbón, es necesario aumentar su contenido de hidrógeno por hidrogenación. La hidrogenación se lleva a cabo mediante circulación múltiple, lo que le permite convertir en líquido y gases toda la masa orgánica del carbón. La ventaja de este método es la posibilidad de hidrogenación del lignito de baja calidad.
La gasificación del carbón permitirá utilizar carbones pardos y negros de baja calidad en las centrales térmicas sin contaminar el medio ambiente con compuestos de azufre. Este es el único método para obtener monóxido de carbono concentrado (monóxido de carbono) CO. La combustión incompleta del carbón produce monóxido de carbono (II). En un catalizador (níquel, cobalto) a presión normal o elevada, el hidrógeno y el CO pueden usarse para producir gasolina que contiene hidrocarburos saturados e insaturados:
nCO + (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH2O;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Si la destilación en seco del carbón se lleva a cabo a 500–550°C, se obtiene alquitrán, que, junto con el betún, se utiliza en la industria de la construcción como aglutinante en la fabricación de revestimientos impermeabilizantes para techos (fieltro para techos, fieltro para techos, etc).
En la naturaleza, el carbón se encuentra en las siguientes regiones: la región de Moscú, la cuenca del sur de Yakutsk, Kuzbass, Donbass, la cuenca de Pechora, la cuenca de Tunguska, la cuenca de Lena.
Gas natural.
El gas natural es una mezcla de gases, cuyo componente principal es el metano CH 4 (del 75 al 98% según el campo), el resto es etano, propano, butano y una pequeña cantidad de impurezas: nitrógeno, monóxido de carbono (IV ), sulfuro de hidrógeno y vapores de agua, y, casi siempre, sulfuro de hidrógeno y compuestos orgánicos de aceite - mercaptanos. Son ellos quienes le dan al gas un olor desagradable específico y, cuando se queman, conducen a la formación de dióxido de azufre SO 2 tóxico.
Generalmente, cuanto mayor es el peso molecular del hidrocarburo, menos contenido contiene el gas natural. La composición del gas natural de diferentes campos no es la misma. Su composición media en porcentaje en volumen es la siguiente:
| Canal 4 | C 2 H 6 | C 3 H 8 | C 4 H 10 | N 2 y otros gases |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
El metano se forma durante la fermentación anaeróbica (sin acceso de aire) de residuos vegetales y animales, por lo que se forma en los sedimentos del fondo y se denomina gas de "pantano".
Depósitos de metano en forma cristalina hidratada, los llamados hidrato de metano, se encuentra bajo una capa de permafrost y en grandes profundidades de los océanos. A bajas temperaturas (−800ºC) y altas presiones, las moléculas de metano se ubican en los huecos de la red cristalina del hielo de agua. En los vacíos de hielo de un metro cúbico de hidrato de metano, 164 metros cúbicos de gas se "bloquean".
Los pedazos de hidrato de metano parecen hielo sucio, pero en el aire arden con una llama azul amarillenta. Se estima que entre 10 000 y 15 000 gigatoneladas de carbono se almacenan en el planeta en forma de hidrato de metano (un giga equivale a mil millones). Dichos volúmenes son muchas veces mayores que todas las reservas de gas natural actualmente conocidas.
El gas natural es un recurso natural renovable, ya que se sintetiza continuamente en la naturaleza. También se le llama "biogás". Por lo tanto, muchos científicos ambientales asocian hoy las perspectivas de una existencia próspera de la humanidad precisamente con el uso del gas como combustible alternativo.
Como combustible, el gas natural presenta grandes ventajas frente a los combustibles sólidos y líquidos. Su poder calorífico es mucho mayor, al quemarse no deja cenizas, los productos de la combustión son mucho más respetuosos con el medio ambiente. Por lo tanto, alrededor del 90% del volumen total de gas natural producido se quema como combustible en centrales térmicas y salas de calderas, en procesos térmicos a empresas industriales y en la vida cotidiana. Alrededor del 10% del gas natural se utiliza como materia prima valiosa para la industria química: para producir hidrógeno, acetileno, hollín, diversos plásticos y medicamentos. El metano, etano, propano y butano se aíslan del gas natural. Los productos que se pueden obtener a partir del metano son de gran importancia industrial. El metano se usa para la síntesis de muchas sustancias orgánicas: gas de síntesis y síntesis adicional de alcoholes basados en él; disolventes (tetracloruro de carbono, cloruro de metileno, etc.); formaldehído; acetileno y hollín.
El gas natural forma depósitos independientes. Los principales yacimientos de gases combustibles naturales se encuentran en el Norte y Siberia occidental, la cuenca Volga-Ural, en el norte del Cáucaso (Stavropol), en la República de Komi, Región de Astracán, Mar de Barents.
FUENTES NATURALES DE HIDROCARBUROS
Los hidrocarburos son todos tan diferentes -
Líquido, sólido y gaseoso.
¿Por qué hay tantos de ellos en la naturaleza?
Es carbón insaciable.
De hecho, este elemento, como ningún otro, es "insaciable": se esfuerza por formar cadenas, rectas y ramificadas, luego anillos, luego rejillas de una multitud de sus átomos. De ahí los muchos compuestos de átomos de carbono e hidrógeno.
Los hidrocarburos son gas natural, metano, y otro gas combustible doméstico, que se llena con cilindros, propano C 3 H 8. Los hidrocarburos son el petróleo, la gasolina y el queroseno. Y también: un solvente orgánico C 6 H 6, parafina, a partir del cual se hacen las velas de Año Nuevo, vaselina de una farmacia e incluso una bolsa de plástico para envasar alimentos ...
Las fuentes naturales más importantes de hidrocarburos son los minerales: carbón, petróleo, gas.
CARBÓN
Más conocido en todo el mundo. 36 mil cuencas y depósitos de carbón, que juntos ocupan 15% territorios el mundo. Los campos de carbón pueden extenderse por miles de kilómetros. En total, las reservas geológicas generales de carbón en el mundo son 5 billones 500 mil millones de toneladas, incluyendo yacimientos explorados - 1 trillón 750 mil millones de toneladas.
Hay tres tipos principales de carbones fósiles. Cuando se quema carbón marrón, antracita, la llama es invisible, la combustión no produce humo y el carbón hace un fuerte crujido cuando se quema.
Antracitaes el carbón fósil más antiguo. Se distingue de la densidad grande y el brillo. Contiene hasta 95% carbón.
Carbón- contiene hasta 99% carbón. De todos los carbones fósiles, es el más utilizado.
carbón marron- contiene hasta 72% carbón. Tiene un color marrón. Como el carbón fósil más joven, a menudo conserva rastros de la estructura del árbol del que se formó. Difiere en alta higroscopicidad y alto contenido de cenizas ( del 7% al 38%), por lo tanto, se usa solo como combustible local y como materia prima para el procesamiento químico. En particular, se obtienen valiosos tipos de combustibles líquidos por hidrogenación: gasolina y queroseno.
El carbono es el componente principal del carbón. 99% ), carbón marron ( hasta el 72%). El origen del nombre carbono, es decir, "carbón que lleva". Similar, Nombre latino“Carboneum” contiene raíz de carbón vegetal en su base.
Al igual que el petróleo, el carbón contiene una gran cantidad de materia orgánica. Además de las sustancias orgánicas, también incluye sustancias inorgánicas, como agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y, por supuesto, el propio carbono: el carbón. Una de las principales formas de procesamiento del carbón es la coquización: calcinación sin acceso al aire. Como resultado de la coquización, que se lleva a cabo a una temperatura de 1000 0 C, se forma lo siguiente:
gas de horno de coque- se compone de hidrógeno, metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono, impurezas de amoníaco, nitrógeno y otros gases.
Alquitrán de hulla - contiene varios cientos de sustancias orgánicas diferentes, incluyendo benceno y sus homólogos, fenol y alcoholes aromáticos, naftaleno y varios compuestos heterocíclicos.
Agua de alquitrán o amoníaco - que contienen, como su nombre lo indica, amoníaco disuelto, así como fenol, sulfuro de hidrógeno y otras sustancias.
Coca– Residuo sólido de coquización, carbón prácticamente puro.
El coque se usa en la producción de hierro y acero, el amoníaco se usa en la producción de fertilizantes nitrogenados y combinados, y la importancia de los productos orgánicos de coque no puede subestimarse. ¿Cuál es la geografía de distribución de este mineral?
La mayor parte de los recursos de carbón recae en el hemisferio norte: Asia, América del Norte, Eurasia. ¿Qué países se destacan en términos de reservas y producción de carbón?
China, Estados Unidos, India, Australia, Rusia.
Los países son los principales exportadores de carbón.
Estados Unidos, Australia, Rusia, Sudáfrica.
principales centros de importación.
Japón, Europa de ultramar.
Es un combustible muy sucio ambientalmente. Durante la extracción del carbón se producen explosiones e incendios de metano y surgen ciertos problemas ambientales.
Polución ambiente - este es cualquier cambio indeseable en el estado de este medio ambiente como resultado de las actividades humanas. Esto también sucede en la minería. Imagine una situación en un área minera de carbón. Junto con el carbón, aflora a la superficie una enorme cantidad de roca estéril que, por innecesaria, simplemente se envía a vertederos. Gradualmente formado montones de basura- enormes montañas de desmonte, de decenas de metros de altura, en forma de cono, que distorsionan la apariencia del paisaje natural. ¿Y todo el carbón elevado a la superficie será necesariamente exportado al consumidor? Por supuesto que no. Después de todo, el proceso no es hermético. Una gran cantidad de polvo de carbón se deposita en la superficie de la tierra. Como resultado, la composición de los suelos y las aguas subterráneas cambia, lo que inevitablemente afectará a los animales y mundo vegetal distrito.
El carbón contiene carbono radiactivo - C, pero después de quemar el combustible, la sustancia peligrosa, junto con el humo, ingresa al aire, al agua, al suelo y se convierte en escoria o ceniza, que se usa para producir materiales de construcción. Como resultado, en los edificios residenciales, las paredes y los techos “brillan” y representan una amenaza para la salud humana.
ACEITE
El petróleo ha sido conocido por la humanidad desde la antigüedad. A orillas del Éufrates, fue minado
6-7 mil años antes de Cristo Oh . Se usaba para iluminar viviendas, para preparar morteros, como medicinas y ungüentos, y para embalsamar. El petróleo en el mundo antiguo era un arma formidable: ríos de fuego se derramaban sobre las cabezas de quienes asaltaban los muros de la fortaleza, flechas ardientes sumergidas en aceite volaban hacia las ciudades sitiadas. El aceite fue parte integral agente incendiario, que pasó a la historia con el nombre "fuego griego" En la Edad Media, se utilizó principalmente para el alumbrado público.
Se han explorado más de 600 cuencas de petróleo y gas, 450 están en desarrollo , y el número total de campos petroleros llega a 50 mil.
Distinguir entre petróleo ligero y pesado. El aceite ligero se extrae del subsuelo mediante bombas o por el método de la fuente. La mayoría de la gasolina y el queroseno están hechos de dicho aceite. A veces se extraen grados pesados de petróleo incluso por el método de la mina (en la República de Komi), y a partir de ellos se preparan betún, fuel oil y diversos aceites.
El petróleo es el combustible más versátil, alto en calorías. Su extracción es relativamente sencilla y económica, ya que al extraer petróleo no hay necesidad de bajar personas bajo tierra. El transporte de petróleo a través de oleoductos no es un gran problema. La principal desventaja de este tipo de combustible es la baja disponibilidad de recursos (alrededor de 50 años ) . Las reservas geológicas generales equivalen a 500 mil millones de toneladas, incluidas las exploradas 140 mil millones de toneladas .
V 2007 Los científicos rusos demostraron a la comunidad mundial que las cordilleras submarinas de Lomonosov y Mendeleev, que se encuentran en el Océano Ártico, son una zona de plataforma del continente y, por lo tanto, pertenecen a la Federación Rusa. El profesor de química hablará sobre la composición del aceite, sus propiedades.
El petróleo es un "paquete de energía". Con solo 1 ml, puede calentar un balde entero de agua en un grado, y para hervir un samovar de balde, necesita menos de medio vaso de aceite. En términos de concentración de energía por unidad de volumen, el petróleo ocupa el primer lugar entre las sustancias naturales. Incluso los minerales radiactivos no pueden competir con él en este sentido, ya que el contenido de sustancias radiactivas en ellos es tan pequeño que se puede extraer 1 mg. El combustible nuclear debe ser procesado toneladas de rocas.
El petróleo no es sólo la base del complejo energético y de combustibles de cualquier estado.
Aquí, las famosas palabras de D. I. Mendeleev están en su lugar. “quemar aceite es lo mismo que calentar un horno billetes". Cada gota de aceite contiene más de 900 varios compuestos químicos, más de la mitad de los elementos químicos de la Tabla Periódica. Este es verdaderamente un milagro de la naturaleza, la base de la industria petroquímica. Aproximadamente el 90% de todo el petróleo producido se utiliza como combustible. A pesar de “ poseer el 10%” , La síntesis petroquímica proporciona muchos miles de compuestos orgánicos que satisfacen las necesidades urgentes de la sociedad moderna. No es de extrañar que la gente respetuosamente llame al petróleo "oro negro", "la sangre de la Tierra".
El aceite es un líquido aceitoso de color marrón oscuro con un tinte rojizo o verdoso, a veces negro, rojo, azul o claro e incluso transparente con un olor acre característico. A veces, el petróleo es blanco o incoloro, como el agua (por ejemplo, en el campo Surukhanskoye en Azerbaiyán, en algunos campos en Argelia).
La composición del aceite no es la misma. Pero todos ellos suelen contener tres tipos de hidrocarburos: alcanos (principalmente de estructura normal), cicloalcanos e hidrocarburos aromáticos. La proporción de estos hidrocarburos en el petróleo de diferentes campos es diferente: por ejemplo, el petróleo de Mangyshlak es rico en alcanos y el petróleo en la región de Bakú es rico en cicloalcanos.
Las principales reservas de petróleo se encuentran en el hemisferio norte. Total 75 Los países del mundo producen petróleo, pero el 90% de su producción recae en la participación de solo 10 países. Cerca ? las reservas mundiales de petróleo representan países en desarrollo. (El profesor llama y muestra en el mapa).
Principales países productores:
Arabia Saudita, Estados Unidos, Rusia, Irán, México.
al mismo tiempo mas 4/5 El consumo de petróleo recae en la participación de los países económicamente desarrollados, que son los principales países importadores:
Japón, Europa de ultramar, Estados Unidos.
El aceite en su forma cruda no se usa en ninguna parte, pero se usan productos refinados.
Refinación de petróleo
Una planta moderna consta de un horno de calentamiento de aceite y una columna de destilación donde el aceite se separa en facciones - mezclas individuales de hidrocarburos según sus puntos de ebullición: gasolina, nafta, queroseno. El horno tiene un tubo largo enrollado en una bobina. El horno es calentado por los productos de combustión de fuel oil o gas. El aceite se suministra continuamente a la bobina: allí se calienta a 320 - 350 0 C en forma de una mezcla de líquido y vapor y entra en la columna de destilación. La columna de destilación es un aparato cilíndrico de acero con una altura de unos 40 m. Tiene dentro varias docenas de particiones horizontales con agujeros, las llamadas placas. Los vapores de aceite, que ingresan a la columna, se elevan y pasan a través de los orificios en las placas. A medida que se enfrían gradualmente a medida que avanzan hacia arriba, se licuan parcialmente. Los hidrocarburos menos volátiles ya están licuados en las primeras placas, formando una fracción de gasóleo; los hidrocarburos más volátiles se recogen arriba y forman una fracción de queroseno; aún más alto - fracción de nafta. Los hidrocarburos más volátiles salen de la columna como vapores y, después de la condensación, forman gasolina. Parte de la gasolina se retroalimenta a la columna para "irrigación", lo que contribuye a un mejor modo de operación. (Anotado en un cuaderno). Gasolina: contiene hidrocarburos C5 - C11, que hierven en el rango de 40 0 C a 200 0 C; nafta - contiene hidrocarburos C8 - C14 con un punto de ebullición de 120 0 C a 240 0 C, queroseno - contiene hidrocarburos C12 - C18, con una temperatura de ebullición de 180 0 C a 300 0 C; gasóleo - contiene hidrocarburos C13 - C15, destilados a una temperatura de 230 0 C a 360 0 C; aceites lubricantes - C16 - C28, hervir a una temperatura de 350 0 C y superior.
Después de la destilación de productos ligeros del petróleo, queda un líquido negro viscoso: el fuel oil. Es una valiosa mezcla de hidrocarburos. Los aceites lubricantes se obtienen a partir del fueloil mediante destilación adicional. La parte del fuel oil que no se destila se llama alquitrán, el cual se utiliza en la construcción y en la pavimentación de caminos (demostración de un fragmento de video). La fracción más valiosa de la destilación directa del petróleo es la gasolina. Sin embargo, el rendimiento de esta fracción no supera el 17-20% en peso de crudo. Surge el problema: ¿cómo satisfacer las necesidades cada vez mayores de la sociedad en combustible para la automoción y la aviación? La solución fue encontrada a finales del siglo XIX por un ingeniero ruso. Vladímir Grigorievich Shujov. V 1891 año, realizó por primera vez una operación industrial agrietamiento fracción de queroseno del petróleo, que permitió aumentar el rendimiento de la gasolina al 65-70% (calculado como petróleo crudo). Sólo por el desarrollo del proceso de craqueo térmico de derivados del petróleo, la humanidad agradecida inscribió en letras de oro el nombre de este persona unica en la historia de la civilización.
Los productos obtenidos como resultado de la rectificación del petróleo se someten a un procesamiento químico, que incluye una serie de procesos complejos, uno de ellos es el craqueo de productos derivados del petróleo (del inglés "Cracking"-splitting). Existen varios tipos de craqueo: térmico, catalítico, craqueo a alta presión, reducción. El craqueo térmico consiste en la división de moléculas de hidrocarburo con una cadena larga en otras más cortas bajo la influencia de altas temperaturas (470-550 0 C). En el proceso de esta división, junto con los alcanos, se forman alquenos:
Actualmente, el craqueo catalítico es el más común. Se lleva a cabo a una temperatura de 450-500 0 C, pero a una velocidad más alta y le permite obtener gasolina de mayor calidad. En las condiciones del craqueo catalítico, junto con las reacciones de escisión, tienen lugar reacciones de isomerización, es decir, la transformación de hidrocarburos de estructura normal en hidrocarburos ramificados.
La isomerización afecta la calidad de la gasolina, ya que la presencia de hidrocarburos ramificados aumenta mucho su octanaje. El craqueo se refiere a los llamados procesos secundarios de refinación de petróleo. Varios otros procesos catalíticos, como el reformado, también se clasifican como secundarios. reformando- esta es la aromatización de gasolinas calentándolas en presencia de un catalizador, por ejemplo, platino. En estas condiciones, los alcanos y cicloalcanos se convierten en hidrocarburos aromáticos, como resultado de lo cual el número de octanos de la gasolina también aumenta significativamente.
Ecología y campo petrolífero
Para la producción petroquímica, el problema del medio ambiente es especialmente relevante. La producción de petróleo está asociada con los costos de energía y la contaminación ambiental. Una fuente peligrosa de contaminación de los océanos es la producción de petróleo en alta mar, y los océanos también se contaminan durante el transporte de petróleo. Cada uno de nosotros ha visto en la televisión las consecuencias de los accidentes de los petroleros. Costas negras cubiertas de petróleo, oleaje negro, delfines asfixiados, pájaros cuyas alas están cubiertas de petróleo viscoso, personas con trajes protectores que recogen petróleo con palas y baldes. Quisiera citar los datos de un grave desastre medioambiental ocurrido en el Estrecho de Kerch en noviembre de 2007. 2.000 toneladas de productos derivados del petróleo y unas 7.000 toneladas de azufre entraron en el agua. Tuzla Spit, que se encuentra en la unión de los mares Negro y Azov, y Chushka Spit fueron los que más sufrieron a causa del desastre. Tras el accidente, el fuel oil se depositó en el fondo, lo que provocó la muerte de una pequeña concha en forma de corazón, principal alimento de los habitantes del mar. Tomará 10 años restaurar el ecosistema. Murieron más de 15 mil pájaros. Un litro de aceite, al caer al agua, se esparce por su superficie en manchas de 100 m2. La película de aceite, aunque muy delgada, forma una barrera infranqueable en el camino del oxígeno desde la atmósfera hasta la columna de agua. Como resultado, se altera el régimen de oxígeno y el océano. "sofocar". El plancton, que es la columna vertebral de la cadena alimenticia del océano, se está muriendo. Actualmente, alrededor del 20% del área del Océano Mundial está cubierta por derrames de petróleo, y el área afectada por la contaminación por petróleo está creciendo. Además del hecho de que el Océano Mundial está cubierto con una película de aceite, también podemos observarlo en tierra. Por ejemplo, en los campos petrolíferos de Siberia occidental, se derrama más petróleo al año del que puede contener un buque cisterna: hasta 20 millones de toneladas. Aproximadamente la mitad de este petróleo termina en el suelo como resultado de accidentes, el resto son fuentes y fugas "planificadas" durante la puesta en marcha de pozos, la perforación exploratoria y las reparaciones de tuberías. El área más grande de tierra contaminada por petróleo, según el Comité para el Medio Ambiente del Okrug Autónomo de Yamalo-Nenets, cae en el distrito de Purovsky.
GAS NATURAL Y ASOCIADO DE PETRÓLEO
El gas natural contiene hidrocarburos de bajo peso molecular, los principales componentes son metano. Su contenido en el gas de varios yacimientos oscila entre el 80% y el 97%. Además de metano - etano, propano, butano. Inorgánico: nitrógeno - 2%; CO2; H2O; H2S, gases nobles. Cuando se quema gas natural, se libera mucho calor.
En cuanto a sus propiedades, el gas natural como combustible supera incluso al petróleo, es más calórico. Esta es la rama más joven de la industria del combustible. El gas es aún más fácil de extraer y transportar. Es el más económico de todos los combustibles. Es cierto que también hay desventajas: el complejo transporte intercontinental de gas. Los camiones cisterna: el estiércol de metano, que transporta gas en estado licuado, son estructuras extremadamente complejas y costosas.
Se utiliza como: combustible eficaz, materia prima en la industria química, en la producción de acetileno, etileno, hidrógeno, hollín, plásticos, ácido acético, colorantes, medicamentos, etc. El gas de petróleo contiene menos metano, pero más propano, butano y otros hidrocarburos superiores. ¿Dónde se produce el gas?
Más de 70 países del mundo tienen reservas comerciales de gas. Además, como en el caso del petróleo, los países en desarrollo tienen reservas muy grandes. Pero la producción de gas se realiza principalmente los países desarrollados. Tienen oportunidades para usarlo o una forma de vender gas a otros países que están en el mismo continente que ellos. El comercio internacional de gas es menos activo que el comercio de petróleo. Alrededor del 15% del gas producido en el mundo ingresa al mercado internacional. Casi 2/3 de la producción mundial de gas proviene de Rusia y EE. UU. Sin duda, la región líder en producción de gas no solo en nuestro país, sino también en el mundo es el Okrug Autónomo de Yamalo-Nenets, donde esta industria se viene desarrollando desde hace 30 años. Nuestra ciudad Novy Urengoy es legítimamente reconocida como la capital del gas. Los depósitos más grandes incluyen Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. El campo Urengoy está incluido en el Libro Guinness de los Récords. Las reservas y producción del yacimiento son únicas. Las reservas exploradas superan los 10 billones. m 3 , 6 billones. metro 3 En 2008 JSC "Gazprom" planea producir 598 mil millones de m 3 de "oro azul" en el campo de Urengoy.
Gas y ecología
La imperfección de la tecnología de producción de petróleo y gas, su transporte provoca la quema constante del volumen de gas en las unidades de calor de las estaciones compresoras y en antorchas. Las estaciones de compresores representan alrededor del 30% de estas emisiones. Aproximadamente 450.000 toneladas de gas natural y asociado se queman anualmente en las instalaciones de antorchas, mientras que más de 60.000 toneladas de contaminantes ingresan a la atmósfera.
El petróleo, el gas y el carbón son materias primas valiosas para la industria química. En un futuro cercano, encontrarán un reemplazo en el complejo de combustible y energía de nuestro país. Actualmente, los científicos están buscando formas de utilizar energía solar y eólica, combustible nuclear para reemplazar completamente el petróleo. El hidrógeno es el combustible más prometedor del futuro. Reducir el uso de petróleo en la ingeniería térmica es el camino no sólo para su uso más racional, sino también para la preservación de esta materia prima para las generaciones futuras. Las materias primas de hidrocarburos deben usarse solo en la industria de procesamiento para obtener una variedad de productos. Desafortunadamente, la situación no está cambiando todavía y hasta el 94% del petróleo producido se usa como combustible. D. I. Mendeleev dijo sabiamente: "Quemar aceite es lo mismo que calentar el horno con billetes".
Las principales fuentes naturales de hidrocarburos son el petróleo, el gas, el carbón. La mayoría de las sustancias de la química orgánica están aisladas de ellos. A continuación se analiza más acerca de esta clase de sustancias orgánicas.
Composición de minerales
Los hidrocarburos son la clase más extensa de sustancias orgánicas. Estos incluyen clases de compuestos acíclicos (lineales) y cíclicos. Asignar hidrocarburos saturados (límite) e insaturados (insaturados).
Los hidrocarburos saturados incluyen compuestos con enlaces simples:
- alcanos- conexiones de línea;
- cicloalcanos- sustancias cíclicas.
Los hidrocarburos insaturados incluyen sustancias con enlaces múltiples:
- alquenos- contienen un doble enlace;
- alquinos- contienen un triple enlace;
- alcadienos- incluye dos dobles enlaces.
Por separado, se distingue una clase de arenos o hidrocarburos aromáticos que contienen un anillo de benceno.
Arroz. 1. Clasificación de los hidrocarburos.
Los hidrocarburos gaseosos y líquidos se aíslan de los minerales. La tabla describe las fuentes naturales de hidrocarburos con más detalle.
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Una fuente |
Tipos |
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Alcanos, cicloalcanos, arenos, oxígeno, nitrógeno, compuestos de azufre |
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Metano con impurezas (no más del 5%): propano, butano, dióxido de carbono, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, vapor de agua. El gas natural contiene más metano que el gas asociado |
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Carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno, oxígeno, hidrocarburos |
En Rusia se producen anualmente más de 600 mil millones de m 3 de gas, 500 millones de toneladas de petróleo y 300 millones de toneladas de carbón.
Reciclaje
Los minerales se utilizan en forma procesada. La hulla se calcina sin acceso a oxígeno (proceso de coquización) para aislar varias fracciones:
- gas de horno de coque- una mezcla de metano, óxidos de carbono (II) y (IV), amoníaco, nitrógeno;
- alquitrán de hulla- una mezcla de benceno, sus homólogos, fenol, arenos, compuestos heterocíclicos;
- agua de amoníaco- una mezcla de amoníaco, fenol, sulfuro de hidrógeno;
- Coca- el producto final de la coquización que contiene carbón puro.
Arroz. 2. Coquización.
Una de las principales ramas de la industria mundial es la refinación de petróleo. El petróleo extraído de las entrañas de la tierra se llama crudo. Se está procesando. Primero se lleva a cabo una purificación mecánica de las impurezas, luego se destila el aceite purificado para obtener diversas fracciones. La tabla describe las principales fracciones de aceite.
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Fracción |
Compuesto |
que obtienen |
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Alcanos gaseosos de metano a butano |
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Gasolina |
Alcanos desde pentano (C 5 H 12) hasta undecano (C 11 H 24) |
gasolina, éteres |
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Nafta |
Alcanos de octano (C 8 H 18) a tetradecano (C 14 H 30) |
nafta (gasolina pesada) |
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Queroseno |
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Diesel |
Alcanos desde tridecano (C 13 H 28) hasta nonadecano (C 19 H 36) |
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Alcanos de pentadecano (C 15 H 32) a pentacontano (C 50 H 102) |
Aceites lubricantes, vaselina, betún, parafina, alquitrán |
Arroz. 3. Destilación de petróleo.
Los hidrocarburos se utilizan para producir plásticos, fibras, medicamentos. El metano y el propano se utilizan como combustibles domésticos. El coque se utiliza en la producción de hierro y acero. El ácido nítrico, el amoníaco y los fertilizantes se producen a partir del agua con amoníaco. El alquitrán se utiliza en la construcción.
¿Qué hemos aprendido?
Del tema de la lección, aprendimos de qué fuentes naturales se aíslan los hidrocarburos. El petróleo, el carbón, los gases naturales y asociados se utilizan como materias primas para compuestos orgánicos. Los minerales se purifican y fraccionan, a partir de los cuales se obtienen sustancias aptas para la producción o el uso directo. Los combustibles líquidos y los aceites se producen a partir del petróleo. Los gases contienen metano, propano, butano utilizado como combustible doméstico. Del carbón se aíslan materias primas líquidas y sólidas para la producción de aleaciones, fertilizantes y medicamentos.
Cuestionario de tema
Informe de Evaluación
Puntuación media: 4.2. Calificaciones totales recibidas: 289.
Las fuentes naturales de hidrocarburos son los combustibles fósiles: petróleo y
gas, carbón y turba. Los depósitos de petróleo crudo y gas surgieron hace 100-200 millones de años.
de plantas y animales marinos microscópicos que resultaron ser
incluido en las rocas sedimentarias formadas en el fondo del mar, a diferencia
que el carbón y la turba comenzaron a formarse hace 340 millones de años a partir de plantas,
creciendo en tierra seca.
El gas natural y el petróleo crudo generalmente se encuentran junto con el agua en
capas petrolíferas situadas entre capas de rocas (Fig. 2). Término
"gas natural" también se aplica a los gases que se forman en
condiciones como resultado de la descomposición del carbón. Gas natural y crudo
Se desarrolló en todos los continentes excepto en la Antártida. El más largo
productores de gas natural en el mundo son Rusia, Argelia, Irán y
Estados Unidos. Los mayores productores de crudo son
Venezuela, Arabia Saudita, Kuwait e Irán.
El gas natural consiste principalmente en metano (Tabla 1).
El petróleo crudo es un líquido aceitoso, cuyo color puede
ser los más diversos, desde marrón oscuro o verde hasta casi
incoloro. Contiene una gran cantidad de alcanos. Entre ellos están
alcanos de cadena lineal, alcanos ramificados y cicloalcanos con el número de átomos
carbono cinco a 40. El nombre industrial de estos cicloalcanos está numerado. V
el crudo, además, contiene aproximadamente un 10% de compuestos aromáticos
hidrocarburos, así como una pequeña cantidad de otros compuestos que contienen
azufre, oxígeno y nitrógeno.
Tabla 1 Composición del gas natural
El carbón es fuente antigua energía con la que estás familiarizado
humanidad. Es un mineral (Fig. 3), que se formó a partir de
materia vegetal durante el metamorfismo. metamórfico
llamadas rocas, cuya composición ha sufrido cambios en las condiciones
altas presiones y altas temperaturas. El producto de la primera etapa en
proceso de formación del carbón es la turba, que es
materia orgánica descompuesta. El carbón se forma a partir de la turba después
está cubierto de rocas sedimentarias. Estas rocas sedimentarias se llaman
sobrecargado. La precipitación sobrecargada reduce el contenido de humedad de la turba.
Se utilizan tres criterios en la clasificación de los carbones: pureza (determinada por
contenido relativo de carbono en porcentaje); tipo (definido
la composición de la materia vegetal original); grado (dependiendo de
grado de metamorfismo).
Tabla 2 Contenido de carbono en algunos tipos de combustibles y su poder calorífico
capacidad
Los carbones fósiles de grado más bajo son el lignito y
lignito (Tabla 2). Son los más parecidos a la turba y se caracterizan por ser relativamente
caracterizada por un menor contenido de humedad y es ampliamente utilizada en
industria. El grado de carbón más seco y duro es la antracita. Su
se utiliza para calentar y cocinar en el hogar.
V Últimamente Gracias a los avances tecnológicos, cada vez más
Gasificación económica del carbón. Los productos de gasificación del carbón incluyen
monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno, metano y nitrógeno. Se utilizan en
como combustible gaseoso o como materia prima para la producción de diversos
productos químicos y fertilizantes.
El carbón, como se analiza a continuación, es una fuente importante de materias primas para
compuestos aromáticos. Carbón representa
una mezcla compleja sustancias químicas que contiene carbono,
hidrógeno y oxígeno, así como pequeñas cantidades de nitrógeno, azufre y otras impurezas
elementos. Además, la composición del carbón, dependiendo de su grado, incluye
cantidad diferente humedad y varios minerales.
Los hidrocarburos se encuentran de forma natural no sólo en los combustibles fósiles, sino también en
en algunos materiales de origen biológico. caucho natural
es un ejemplo de un polímero de hidrocarburo natural. molécula de caucho
consta de miles de unidades estructurales, que son metilbuta-1,3-dieno
(isopreno);
caucho natural. Aproximadamente un 90% de caucho natural, que
actualmente extraído en todo el mundo, obtenido de la brasileña
árbol de caucho Hevea brasiliensis, cultivado principalmente en
países ecuatoriales de Asia. La savia de este árbol, que es látex
(una solución acuosa coloidal de polímero), recolectada de incisiones hechas con un cuchillo en
ladrar. El látex contiene aproximadamente un 30 % de caucho. sus diminutas piezas
suspendido en agua. El jugo se vierte en recipientes de aluminio, donde se agrega ácido,
haciendo que el caucho se coagule.
Muchos otros compuestos naturales también contienen estructuras de isopreno.
fragmentos Por ejemplo, el limoneno contiene dos restos de isopreno. limoneno
es el principal componente de los aceites extraídos de la piel de los cítricos,
como limones y naranjas. Esta conexión pertenece a la clase de conexiones,
llamados terpenos. Los terpenos contienen 10 átomos de carbono en sus moléculas (C
10-compuestos) e incluyen dos fragmentos de isopreno conectados entre sí
el otro secuencialmente (“de la cabeza a la cola”). Compuestos con cuatro isopreno
fragmentos (compuestos C 20) se llaman diterpenos, y con seis
fragmentos de isopreno - triterpenos (compuestos C 30). escualeno
que se encuentra en el aceite de hígado de tiburón es un triterpeno.
Los tetraterpenos (compuestos C 40) contienen ocho isopreno
fragmentos Los tetraterpenos se encuentran en los pigmentos de las grasas vegetales y animales.
origen. Su coloración se debe a la presencia de un sistema conjugado largo.
enlaces dobles Por ejemplo, el β-caroteno es responsable del color naranja característico
coloración de zanahorias.
Tecnología de procesamiento de petróleo y carbón.
V finales del siglo XIX v. bajo la influencia del progreso en el campo de la ingeniería de energía térmica, transporte, ingeniería, militar y una serie de otras industrias, la demanda ha aumentado enormemente y ha surgido una necesidad urgente de nuevos tipos de combustibles y productos químicos.
En este momento, la industria de refinación de petróleo nació y progresó rápidamente. La invención y la rápida difusión del motor de combustión interna que funciona con productos derivados del petróleo dieron un gran impulso al desarrollo de la industria de la refinación de petróleo. La técnica de procesamiento del carbón, que no solo es uno de los principales tipos de combustible, sino que, de manera especialmente destacable, se convirtió en una materia prima esencial para la industria química durante el período que se examina, también se desarrolló intensamente. Un papel importante en este asunto pertenecía a la química del coque. Las plantas de coque, que anteriormente suministraban coque a la metalurgia ferrosa, se convirtieron en empresas químicas de coque que, además, producían una serie de productos químicos valiosos: gas de horno de coque, benceno crudo, alquitrán de hulla y amoníaco.
La producción de sustancias y materiales orgánicos sintéticos comenzó a desarrollarse sobre la base de productos de procesamiento de petróleo y carbón. Son ampliamente utilizados como materias primas y productos semiacabados en diversas ramas de la industria química.
billete número 10
Compuestos que contienen solo átomos de carbono e hidrógeno.
Los hidrocarburos se dividen en cíclicos (compuestos carbocíclicos) y acíclicos.
Los compuestos cíclicos (carbocíclicos) se denominan compuestos que incluyen uno o más ciclos que consisten solo en átomos de carbono (a diferencia de los compuestos heterocíclicos que contienen heteroátomos: nitrógeno, azufre, oxígeno, etc.). Los compuestos carbocíclicos, a su vez, se dividen en compuestos aromáticos y no aromáticos (alicíclicos).
Los hidrocarburos acíclicos incluyen compuestos orgánicos cuyo esqueleto de carbono de moléculas son cadenas abiertas.
Estas cadenas pueden estar formadas por enlaces simples (al-canos), contener un doble enlace (alquenos), dos o más dobles enlaces (dienos o polienos), un triple enlace (alquinos).
Como sabes, las cadenas de carbono forman parte de la mayoría de las sustancias orgánicas. Por lo tanto, el estudio de los hidrocarburos es de particular importancia, ya que estos compuestos son la base estructural de otras clases de compuestos orgánicos.
Además, los hidrocarburos, especialmente los alcanos, son las principales fuentes naturales de compuestos orgánicos y la base de las síntesis industriales y de laboratorio más importantes (Esquema 1).
Ya sabes que los hidrocarburos son la materia prima más importante para la industria química. A su vez, los hidrocarburos están bastante extendidos en la naturaleza y pueden aislarse de diversas fuentes naturales: petróleo, petróleo asociado y gas natural, carbón. Considerémoslos con más detalle.
Aceite- una mezcla natural compleja de hidrocarburos, principalmente alcanos lineales y ramificados, que contienen de 5 a 50 átomos de carbono en moléculas, con otras sustancias orgánicas. Su composición depende significativamente del lugar de su producción (yacimiento), puede, además de alcanos, contener cicloalcanos e hidrocarburos aromáticos.
Los componentes gaseosos y sólidos del petróleo se disuelven en sus componentes líquidos, lo que determina su estado de agregación. El aceite es un líquido aceitoso de color oscuro (de marrón a negro) con un olor característico, insoluble en agua. Su densidad es menor que la del agua, por lo tanto, al entrar, el aceite se esparce por la superficie, evitando la disolución del oxígeno y otros gases del aire en el agua. Obviamente, al entrar en cuerpos de agua naturales, el petróleo provoca la muerte de microorganismos y animales, lo que lleva a desastres ambientales e incluso catástrofes. Existen bacterias que pueden utilizar los componentes del aceite como alimento, convirtiéndolo en productos inocuos de su actividad vital. Está claro que el uso de cultivos de estas bacterias es la forma más segura y prometedora para el medio ambiente de combatir la contaminación por petróleo en el proceso de su producción, transporte y procesamiento.
En la naturaleza, el petróleo y el gas de petróleo asociado, que se discutirán más adelante, llenan las cavidades del interior de la tierra. Al ser una mezcla de varias sustancias, el aceite no tiene un punto de ebullición constante. Es claro que cada uno de sus componentes conserva sus características individuales en la mezcla. propiedades físicas, que permite separar el aceite en sus componentes. Para ello, se purifica de impurezas mecánicas, compuestos que contienen azufre y se somete a la denominada destilación fraccionada, o rectificación.
La destilación fraccionada es un método físico para separar una mezcla de componentes con diferentes puntos de ebullición.
La destilación se lleva a cabo en instalaciones especiales: columnas de destilación, en las que se repiten los ciclos de condensación y evaporación de sustancias líquidas contenidas en el aceite (Fig. 9). 
Los vapores formados durante la ebullición de una mezcla de sustancias se enriquecen con un componente de punto de ebullición más ligero (es decir, que tiene una temperatura más baja). Estos vapores se recogen, se condensan (se enfrían por debajo del punto de ebullición) y se vuelven a hervir. En este caso, se forman vapores que se enriquecen aún más con una sustancia de bajo punto de ebullición. Mediante la repetición repetida de estos ciclos, es posible lograr una separación casi completa de las sustancias contenidas en la mezcla.
La columna de destilación recibe aceite calentado en un horno tubular a una temperatura de 320-350 °C. La columna de destilación tiene particiones horizontales con orificios, las llamadas placas, en las que se condensan las fracciones de aceite. Las fracciones de punto de ebullición ligero se acumulan en las superiores, las fracciones de punto de ebullición alto en las inferiores.
En el proceso de rectificación, el aceite se divide en las siguientes fracciones:
Gases de rectificación: una mezcla de hidrocarburos de bajo peso molecular, principalmente propano y butano, con un punto de ebullición de hasta 40 ° C;
Fracción de gasolina (gasolina) - hidrocarburos de composición de C 5 H 12 a C 11 H 24 (punto de ebullición 40-200 ° C); con una separación más fina de esta fracción, se obtienen gasolina (éter de petróleo, 40-70 °C) y gasolina (70-120 °C);
Fracción de nafta: hidrocarburos de composición de C8H18 a C14H30 (punto de ebullición 150-250 ° C);
Fracción de queroseno: hidrocarburos de composición de C12H26 a C18H38 (punto de ebullición 180-300 ° C);
Combustible diesel: hidrocarburos de composición de C13H28 a C19H36 (punto de ebullición 200-350 ° C).
Residuo de la destilación de petróleo - fuel oil- contiene hidrocarburos con un número de átomos de carbono de 18 a 50. La destilación a presión reducida del fuel oil produce aceite solar (C18H28-C25H52), aceites lubricantes (C28H58-C38H78), vaselina y parafina - mezclas fusibles de hidrocarburos sólidos. Los residuos sólidos de la destilación de fuel oil - alquitrán y sus productos de procesamiento - betunes y asfaltos se utilizan para la fabricación de superficies de carreteras.
Los productos obtenidos como resultado de la rectificación del aceite se someten a un procesamiento químico, que incluye una serie de procesos complejos. Uno de ellos es el craqueo de productos derivados del petróleo. Ya sabe que el fuel oil se separa en componentes a presión reducida. Esto se explica por el hecho de que en presión atmosférica sus constituyentes comienzan a descomponerse antes de alcanzar el punto de ebullición. Esto es lo que subyace al agrietamiento.
Agrietamiento - descomposición térmica de productos derivados del petróleo, que conduce a la formación de hidrocarburos con menor número de átomos de carbono en la molécula.
Existen varios tipos de craqueo: térmico, craqueo catalítico, craqueo alta presión, agrietamiento reductivo.
El craqueo térmico consiste en la división de moléculas de hidrocarburos con una cadena de carbono larga en otras más cortas bajo la influencia de altas temperaturas (470-550 ° C). En el proceso de esta división, junto con los alcanos, se forman alquenos.
V vista general esta reacción se puede escribir de la siguiente manera:
C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
alcano alcano alqueno
cadena larga
Los hidrocarburos resultantes pueden volver a sufrir craqueo para formar alcanos y alquenos con una cadena aún más corta de átomos de carbono en la molécula: 
Durante el craqueo térmico convencional se forman muchos hidrocarburos gaseosos de bajo peso molecular, que se pueden utilizar como materia prima para la producción de alcoholes, ácidos carboxílicos y compuestos de alto peso molecular (por ejemplo, polietileno).
craqueo catalítico ocurre en presencia de catalizadores, que se utilizan como aluminosilicatos naturales de la composición
La implementación del craqueo usando catalizadores conduce a la formación de hidrocarburos que tienen una cadena ramificada o cerrada de átomos de carbono en la molécula. El contenido de hidrocarburos de tal estructura en el combustible para motores mejora significativamente su calidad, principalmente la resistencia a los golpes: el octanaje de la gasolina.
El craqueo de los productos derivados del petróleo se produce a altas temperaturas, por lo que a menudo se forman depósitos de carbono (hollín), que contaminan la superficie del catalizador, lo que reduce drásticamente su actividad.
Limpiar la superficie del catalizador de los depósitos de carbón, su regeneración, es la condición principal para la implementación práctica del craqueo catalítico. La forma más sencilla y económica de regenerar un catalizador es su tostado, durante el cual los depósitos de carbón son oxidados por el oxígeno atmosférico. Los productos de oxidación gaseosos (principalmente dióxido de carbono y dióxido de azufre) se eliminan de la superficie del catalizador.
El craqueo catalítico es un proceso heterogéneo que involucra sustancias sólidas (catalizador) y gaseosas (vapor de hidrocarburo). Es obvio que la regeneración del catalizador, la interacción de los depósitos sólidos con el oxígeno atmosférico, es también un proceso heterogéneo.
reacciones heterogéneas(gas - sólido) fluyen más rápido a medida que aumenta el área superficial del sólido. Por lo tanto, el catalizador se tritura, y su regeneración y craqueo de hidrocarburos se lleva a cabo en un "lecho fluidizado", familiar para usted por la producción de ácido sulfúrico.
La materia prima de craqueo, como el gasóleo, ingresa al reactor cónico. La parte inferior del reactor tiene un diámetro más pequeño, por lo que el caudal de vapor de alimentación es muy alto. El gas moviéndose a gran velocidad capta las partículas del catalizador y las lleva a la parte superior del reactor, donde, debido al aumento de su diámetro, el caudal disminuye. Bajo la acción de la gravedad, las partículas de catalizador caen en la parte inferior y más estrecha del reactor, desde donde son nuevamente transportadas hacia arriba. Así, cada grano del catalizador está en constante movimiento y es lavado por todos lados por un reactivo gaseoso. 
Algunos granos de catalizador entran en la parte exterior más ancha del reactor y, sin encontrar la resistencia del flujo de gas, descienden a la parte inferior, donde son recogidos por el flujo de gas y llevados al regenerador. Allí también, en el modo de "lecho fluidizado", el catalizador se quema y se devuelve al reactor.
Así, el catalizador circula entre el reactor y el regenerador, y se eliminan de ellos los productos gaseosos del craqueo y la tostación.
El uso de catalizadores de craqueo permite aumentar ligeramente la velocidad de reacción, reducir su temperatura y mejorar la calidad de los productos craqueados.
Los hidrocarburos obtenidos de la fracción de gasolina tienen principalmente una estructura lineal, lo que conduce a una baja resistencia a la detonación de la gasolina obtenida.
Consideraremos el concepto de "resistencia al golpe" más adelante, por ahora solo notamos que los hidrocarburos con moléculas ramificadas tienen una resistencia a la detonación mucho mayor. Es posible aumentar la proporción de hidrocarburos isoméricos ramificados en la mezcla formada durante el craqueo agregando catalizadores de isomerización al sistema.
Los campos de petróleo contienen, por regla general, grandes acumulaciones del llamado gas de petróleo asociado, que se recoge sobre el petróleo en la corteza terrestre y se disuelve parcialmente en él bajo la presión de las rocas que lo recubren. Al igual que el petróleo, el gas de petróleo asociado es una valiosa fuente natural de hidrocarburos. Contiene principalmente alcanos, que tienen de 1 a 6 átomos de carbono en sus moléculas. Obviamente, la composición del gas de petróleo asociado es mucho más pobre que la del petróleo. Sin embargo, a pesar de ello, también es muy utilizado tanto como combustible como materia prima para la industria química. Hasta hace algunas décadas, en la mayoría de los campos petroleros, el gas de petróleo asociado se quemaba como una adición inútil al petróleo. En la actualidad, por ejemplo, en Surgut, la despensa petrolera más rica de Rusia, se genera la electricidad más barata del mundo utilizando gas de petróleo asociado como combustible.
Como ya se ha señalado, el gas de petróleo asociado tiene una composición más rica en varios hidrocarburos que el gas natural. Dividiéndolos en fracciones, se obtiene:
Gasolina natural: una mezcla altamente volátil que consiste principalmente en lentano y hexano;
Mezcla de propano-butano, que consiste, como su nombre lo indica, en propano y butano y se convierte fácilmente en estado líquido cuando aumenta la presión;
Gas seco - una mezcla que contiene principalmente metano y etano.
La gasolina natural, al ser una mezcla de componentes volátiles con un peso molecular pequeño, se evapora bien incluso a bajas temperaturas. Esto hace posible el uso de gasolina de gas como combustible para motores de combustión interna en el extremo norte y como aditivo para combustible de motor, lo que facilita el arranque de motores en condiciones invernales.
Una mezcla de propano-butano en forma de gas licuado se usa como combustible doméstico (cilindros de gas que le son familiares en el país) y para llenar encendedores. La transición gradual del transporte por carretera al gas licuado es una de las principales vías para superar la crisis mundial de los combustibles y resolver los problemas medioambientales.
El gas seco, de composición cercana al gas natural, también se usa ampliamente como combustible.
Sin embargo, el uso de gas de petróleo asociado y sus componentes como combustible está lejos de ser la forma más prometedora de usarlo.
Es mucho más eficiente utilizar los componentes asociados del gas de petróleo como materia prima para la producción química. El hidrógeno, el acetileno, los hidrocarburos insaturados y aromáticos y sus derivados se obtienen a partir de los alcanos, que forman parte del gas de petróleo asociado.
Los hidrocarburos gaseosos no solo pueden acompañar al petróleo en la corteza terrestre, sino también formar acumulaciones independientes: depósitos de gas natural.
Gas natural
- una mezcla de hidrocarburos saturados gaseosos de bajo peso molecular. El principal componente del gas natural es el metano, cuya proporción, según el yacimiento, oscila entre el 75 y el 99 % en volumen. Además de metano, el gas natural contiene etano, propano, butano e isobutano, así como nitrógeno y dióxido de carbono.
Al igual que el gas de petróleo asociado, el gas natural se utiliza tanto como combustible como materia prima para la producción de diversas sustancias orgánicas e inorgánicas. Ya sabes que del metano, principal componente del gas natural, se obtiene hidrógeno, acetileno y alcohol metílico, formaldehído y ácido fórmico, y muchas otras sustancias orgánicas. Como combustible, el gas natural se utiliza en centrales eléctricas, en sistemas de calderas para calentar agua en edificios residenciales y edificios industriales, en altos hornos y en la producción en hornos abiertos. Al encender una cerilla y encender el gas en la estufa de gas de la cocina de una casa de la ciudad, se "inicia" una reacción en cadena de oxidación de los alcanos que forman parte del gas natural. , Además del petróleo, naturales y asociados gases de aceite, la fuente natural de hidrocarburos es el carbón. 0n forma poderosas capas en las entrañas de la tierra, sus reservas exploradas superan significativamente las reservas de petróleo. Al igual que el petróleo, el carbón contiene una gran cantidad de diversas sustancias orgánicas. Además de las orgánicas, también incluye sustancias inorgánicas, como agua, amoníaco, sulfuro de hidrógeno y, por supuesto, el propio carbono: el carbón. Una de las principales formas de procesamiento del carbón es la coquización: calcinación sin acceso al aire. Como resultado de la coquización, que se realiza a una temperatura de unos 1000 °C, se forman:
gas de horno de coque, que incluye hidrógeno, metano, monóxido de carbono y dióxido de carbono, impurezas de amoníaco, nitrógeno y otros gases;
alquitrán de hulla que contiene varios cientos de sustancias orgánicas diferentes, incluidos benceno y sus homólogos, fenol y alcoholes aromáticos, naftaleno y varios compuestos heterocíclicos;
supra-alquitrán, o agua de amoníaco, que contiene, como su nombre lo indica, amoníaco disuelto, así como fenol, sulfuro de hidrógeno y otras sustancias;
coque - residuo sólido de la coquización, carbono casi puro.
coca cola usada en la producción de hierro y acero, amoníaco - en la producción de nitrógeno y fertilizantes combinados, y la importancia de los productos de coque orgánicos difícilmente puede sobreestimarse.
Así, asociados al petróleo y los gases naturales, el carbón no sólo son las fuentes más valiosas de hidrocarburos, sino también parte de la despensa única de insustituibles recursos naturales, cuyo uso cuidadoso y razonable es una condición necesaria para el desarrollo progresivo de la sociedad humana.
1. Enumerar las principales fuentes naturales de hidrocarburos. ¿Qué sustancias orgánicas se incluyen en cada uno de ellos? ¿Qué tienen en común?
2. Describir las propiedades físicas del aceite. ¿Por qué no tiene un punto de ebullición constante?
3. Después de resumir los informes de los medios, describe los desastres ambientales causados por el derrame de petróleo y cómo superar sus consecuencias.
4. ¿Qué es la rectificación? ¿En qué se basa este proceso? Nombre las fracciones obtenidas como resultado de la rectificación del aceite. ¿Cómo se diferencian entre sí?
5. ¿Qué es el agrietamiento? Dé las ecuaciones de tres reacciones correspondientes al craqueo de productos derivados del petróleo.
6. ¿Qué tipos de grietas conoces? ¿Qué tienen en común estos procesos? ¿Cómo se diferencian entre sí? ¿Cuál es la diferencia fundamental entre los diferentes tipos de productos craqueados?
7. ¿Por qué se llama así al gas de petróleo asociado? ¿Cuáles son sus principales componentes y sus usos?
8. ¿En qué se diferencia el gas natural del gas de petróleo asociado? ¿Qué tienen en común? Proporcione las ecuaciones de las reacciones de combustión de todos los componentes del gas de petróleo asociado que conoce.
9. Dé las ecuaciones de reacción que se pueden usar para obtener benceno a partir de gas natural. Especifique las condiciones para estas reacciones.
10. ¿Qué es la coquización? ¿Cuáles son sus productos y su composición? Proporcione las ecuaciones de las reacciones típicas de los productos de la coquización del carbón que conoce.
11. Explique por qué la quema de petróleo, carbón y gas de petróleo asociado está lejos de ser la forma más racional de usarlos.
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