Natürliche Kohlenwasserstoffquellen, ihre Verarbeitung und Verwendung. Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: allgemeine Eigenschaften und Verwendung

Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen.

Kohlenwasserstoffe werden in zyklische (carbozyklische Verbindungen) und azyklische Verbindungen unterteilt.

Zyklisch (carbozyklisch) sind Verbindungen, die einen oder mehrere Zyklen enthalten, die nur aus Kohlenstoffatomen bestehen (im Gegensatz zu heterozyklischen Verbindungen, die Heteroatome enthalten – Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff usw.). Carbocyclische Verbindungen wiederum werden in aromatische und nichtaromatische (alicyclische) Verbindungen unterteilt.

Azyklische Kohlenwasserstoffe umfassen organische Verbindungen, deren Kohlenstoffgerüstmoleküle offene Ketten sind.

Diese Ketten können aus Einfachbindungen (Alkanen) bestehen, eine Doppelbindung (Alkene), zwei oder mehr Doppelbindungen (Diene oder Polyene) oder eine Dreifachbindung (Alkine) enthalten.

Wie Sie wissen, sind Kohlenstoffketten Bestandteil der meisten organischen Stoffe. Somit gewinnt das Studium der Kohlenwasserstoffe an Bedeutung spezielle Bedeutung, da diese Verbindungen die strukturelle Grundlage anderer Klassen organischer Verbindungen bilden.

Darüber hinaus sind Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane, die wichtigsten natürlichen Quellen organischer Verbindungen und die Grundlage der wichtigsten Industrie- und Laborsynthesen (Schema 1).

Sie wissen bereits, dass Kohlenwasserstoffe der wichtigste Rohstoff für die chemische Industrie sind. Kohlenwasserstoffe wiederum sind in der Natur weit verbreitet und können aus verschiedenen natürlichen Quellen isoliert werden: Öl, Erdöl- und Erdgasbegleitöl, Kohle. Schauen wir sie uns genauer an.

Öl- eine natürliche komplexe Mischung aus Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Alkanen mit linearer und verzweigter Struktur, die 5 bis 50 Kohlenstoffatome in Molekülen enthalten, mit anderen organischen Substanzen. Seine Zusammensetzung hängt maßgeblich vom Ort seiner Gewinnung (Lagerstätte) ab; neben Alkanen kann es Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten.

Gasförmige und feste Bestandteile des Öls werden in seinen flüssigen Bestandteilen gelöst, was seinen Aggregatzustand bestimmt. Öl ist eine ölige Flüssigkeit von dunkler (braun bis schwarzer) Farbe mit charakteristischem Geruch, die in Wasser unlöslich ist. Seine Dichte ist geringer als die von Wasser. Wenn Öl in das Wasser gelangt, breitet es sich daher über die Oberfläche aus und verhindert so die Auflösung von Sauerstoff und anderen Luftgasen im Wasser. Es ist offensichtlich, dass Öl, wenn es in natürliche Gewässer gelangt, zum Tod von Mikroorganismen und Tieren führt, was zu Umweltkatastrophen und sogar Katastrophen führt. Es gibt Bakterien, die Ölbestandteile als Nahrung nutzen und sie in harmlose Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität umwandeln können. Es ist klar, dass der Einsatz von Kulturen dieser Bakterien der umweltfreundlichste und vielversprechendste Weg zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung ist UmfeldÖl während seiner Produktion, seines Transports und seiner Verarbeitung.

In der Natur füllen Öl und Erdölbegleitgas, auf die weiter unten eingegangen wird, die Hohlräume im Erdinneren. Stellt eine Mischung dar verschiedene SubstanzenÖl hat keinen konstanten Siedepunkt. Es ist klar, dass jede seiner Komponenten in der Mischung ihre individuellen Eigenschaften behält. physikalische Eigenschaften, was es ermöglicht, Öl in seine Bestandteile zu zerlegen. Dazu wird es von mechanischen Verunreinigungen und schwefelhaltigen Verbindungen gereinigt und einer sogenannten fraktionierten Destillation oder Rektifikation unterzogen.

Die fraktionierte Destillation ist eine physikalische Methode zur Trennung einer Mischung aus Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten.

Die Destillation erfolgt in speziellen Anlagen – Destillationskolonnen, in denen Zyklen der Kondensation und Verdampfung der im Öl enthaltenen flüssigen Stoffe wiederholt werden (Abb. 9).

Die beim Sieden eines Stoffgemisches entstehenden Dämpfe werden mit einer niedriger siedenden (also eine niedrigere Temperatur aufweisenden) Komponente angereichert. Diese Dämpfe werden gesammelt, kondensiert (unter den Siedepunkt abgekühlt) und wieder zum Sieden gebracht. Dabei entstehen Dämpfe, die noch stärker mit einem niedrigsiedenden Stoff angereichert sind. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Zyklen ist es möglich, eine nahezu vollständige Trennung der im Gemisch enthaltenen Stoffe zu erreichen.

Die Destillationskolonne erhält Öl, das in einem Röhrenofen auf eine Temperatur von 320–350 °C erhitzt wird. Die Destillationskolonne verfügt über horizontale Trennwände mit Löchern – die sogenannten Böden, auf denen die Kondensation von Ölfraktionen erfolgt. Leichtsiedende Fraktionen sammeln sich auf den höheren und hochsiedende Fraktionen auf den niedrigeren.

Bei der Rektifikation wird das Öl in folgende Fraktionen aufgeteilt:

Rektifikationsgase sind eine Mischung niedermolekularer Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich Propan und Butan, mit einem Siedepunkt von bis zu 40 °C;

Benzinfraktion (Benzin) – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C 5 H 12 bis C 11 H 24 (Siedepunkt 40–200 ° C); bei einer feineren Trennung dieser Fraktion erhält man Benzin (Petrolether, 40–70 °C) und Benzin (70–120 °C);

Naphtha-Fraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C8H18 bis C14H30 (Siedepunkt 150–250 °C);

Kerosinfraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C12H26 bis C18H38 (Siedepunkt 180–300 °C);

Dieselkraftstoff – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C13H28 bis C19H36 (Siedepunkt 200–350 °C).

Der Rest der Öldestillation ist Heizöl- enthält Kohlenwasserstoffe mit der Anzahl der Kohlenstoffatome von 18 bis 50. Durch Destillation unter vermindertem Druck werden aus Heizöl Dieselöl (C18H28-C25H52), Schmieröle (C28H58-C38H78), Vaseline und Paraffin gewonnen – niedrig schmelzende Gemische aus festen Kohlenwasserstoffen. Der feste Rückstand aus der Destillation von Heizöl – Teer und die Produkte seiner Verarbeitung – Bitumen und Asphalt – werden zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.

Die bei der Ölrektifikation gewonnenen Produkte werden einer chemischen Verarbeitung unterzogen, die eine Reihe komplexer Prozesse umfasst. Eine davon ist das Cracken von Erdölprodukten. Sie wissen bereits, dass Heizöl unter vermindertem Druck in seine Bestandteile zerlegt wird. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass wann Luftdruck Seine Bestandteile beginnen sich zu zersetzen, bevor sie den Siedepunkt erreichen. Dies ist genau die Grundlage des Crackens.

Knacken - thermische Zersetzung von Erdölprodukten, die zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer geringeren Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül führt.

Es gibt verschiedene Arten des Crackens: thermisches, katalytisches Cracken, Cracken hoher Druck, Reduktionsrissbildung.

Beim thermischen Cracken werden Kohlenwasserstoffmoleküle mit einer langen Kohlenstoffkette unter dem Einfluss hoher Temperaturen (470–550 ° C) in kürzere gespalten. Bei dieser Spaltung entstehen neben Alkanen auch Alkene.

IN Gesamtansicht Diese Reaktion kann wie folgt geschrieben werden:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
Alkan Alkan Alken
mit langer Kette

Die entstehenden Kohlenwasserstoffe können erneut gecrackt werden, um Alkane und Alkene mit einer noch kürzeren Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül zu bilden:

Beim konventionellen thermischen Cracken entstehen viele gasförmige Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, die als Rohstoffe für die Herstellung von Alkoholen, Carbonsäuren und Verbindungen mit hohem Molekulargewicht (z. B. Polyethylen) verwendet werden können.

Katalytische Zersetzung erfolgt in Gegenwart von Katalysatoren, die natürliche Alumosilikate der Zusammensetzung RA1203" T8Iu2- verwenden.

Das Cracken unter Verwendung von Katalysatoren führt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer verzweigten oder geschlossenen Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffen dieser Struktur im Kraftstoff erhöht dessen Qualität erheblich, vor allem die Detonationsfestigkeit – die Oktanzahl von Benzin.

Das Cracken von Erdölprodukten erfolgt bei hohe Temperaturen Daher bilden sich häufig Kohlenstoffablagerungen (Ruß), die die Oberfläche des Katalysators verunreinigen, was seine Aktivität stark verringert.

Die Reinigung der Katalysatoroberfläche von Kohlenstoffablagerungen – ihre Regeneration – ist die Hauptvoraussetzung für die praktische Umsetzung des katalytischen Crackens. Der einfachste und kostengünstigste Weg, einen Katalysator zu regenerieren, ist das Rösten, bei dem Kohlenstoffablagerungen mit Luftsauerstoff oxidiert werden. Gasförmige Oxidationsprodukte (hauptsächlich Kohlendioxid und Schwefeldioxid) werden von der Oberfläche des Katalysators entfernt.

Das katalytische Cracken ist ein heterogener Prozess, an dem feste (Katalysator) und gasförmige (Kohlenwasserstoffdampf) Stoffe beteiligt sind. Es liegt auf der Hand, dass die Katalysatorregeneration – die Wechselwirkung von festem Ruß mit Luftsauerstoff – ebenfalls ein heterogener Prozess ist.

Heterogene Reaktionen(Gas – Feststoff) fließen schneller, wenn die Oberfläche des Feststoffs zunimmt. Dazu wird der Katalysator zerkleinert und seine Regeneration und Spaltung der Kohlenwasserstoffe erfolgt in einem „Fließbett“, wie Sie es aus der Schwefelsäureproduktion kennen.

Das Crack-Ausgangsmaterial, beispielsweise Gasöl, gelangt in einen konischen Reaktor. Der untere Teil des Reaktors hat einen kleineren Durchmesser, sodass die Durchflussrate des Rohmaterialdampfs sehr hoch ist. Das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Gas fängt die Katalysatorpartikel ein und transportiert sie in den oberen Teil des Reaktors, wo aufgrund einer Vergrößerung seines Durchmessers die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt. Unter dem Einfluss der Schwerkraft fallen Katalysatorpartikel in den unteren, engeren Teil des Reaktors und werden von dort wieder nach oben getragen. Somit ist jedes Katalysatorkorn in ständiger Bewegung und wird von allen Seiten von einem gasförmigen Reagens umspült.

Einige Katalysatorkörner gelangen in den äußeren, breiteren Teil des Reaktors und fallen, ohne auf den Widerstand des Gasstroms zu stoßen, in den unteren Teil, wo sie vom Gasstrom aufgenommen und in den Regenerator transportiert werden. Dort wird im „Fließbett“-Modus der Katalysator befeuert und in den Reaktor zurückgeführt.

Somit zirkuliert der Katalysator zwischen dem Reaktor und dem Regenerator und gasförmige Crack- und Röstprodukte werden aus ihnen entfernt.

Der Einsatz von Crackkatalysatoren ermöglicht eine leichte Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, eine Senkung der Temperatur und eine Verbesserung der Qualität der Crackprodukte.

Die resultierenden Kohlenwasserstoffe der Benzinfraktion weisen überwiegend eine lineare Struktur auf, was zu einer geringen Detonationsfestigkeit des resultierenden Benzins führt.

Wir werden uns später mit dem Konzept der „Klopffestigkeit“ befassen und zunächst nur feststellen, dass Kohlenwasserstoffe mit Molekülen mit verzweigter Struktur eine deutlich höhere Detonationsfestigkeit aufweisen. Durch Zugabe von Isomerisierungskatalysatoren zum System ist es möglich, den Anteil isomerer verzweigter Kohlenwasserstoffe im beim Cracken entstehenden Gemisch zu erhöhen.

Ölfelder enthalten in der Regel große Ansammlungen von sogenanntem Erdölbegleitgas, das sich oberhalb des Öls ansammelt Erdkruste und löst sich teilweise darin unter dem Druck darüberliegender Gesteine auf. Erdölbegleitgas ist wie Erdöl eine wertvolle natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. Es enthält hauptsächlich Alkane, deren Moleküle 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Es ist offensichtlich, dass die Zusammensetzung von Erdölbegleitgas viel schlechter ist als die von Öl. Dennoch wird es auch in großem Umfang sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die chemische Industrie verwendet. Noch vor wenigen Jahrzehnten wurde in den meisten Ölfeldern Erdölbegleitgas als nutzlose Ergänzung zum Öl verbrannt. Derzeit wird beispielsweise in Surgut, dem reichsten Ölvorkommen Russlands, der billigste Strom der Welt mit Erdölbegleitgas als Brennstoff erzeugt.

Wie bereits erwähnt, weist Erdölbegleitgas im Vergleich zu Erdgas eine reichere Zusammensetzung an verschiedenen Kohlenwasserstoffen auf. Teilen wir sie in Brüche auf, erhalten wir:

Gasbenzin ist ein leicht flüchtiges Gemisch, das hauptsächlich aus Lenthan und Hexan besteht;

Ein Propan-Butan-Gemisch, das, wie der Name schon sagt, aus Propan und Butan besteht und sich leicht in umwandelt flüssigen Zustand wenn der Druck steigt;

Trockengas ist eine Mischung, die hauptsächlich Methan und Ethan enthält.

Gasbenzin ist eine Mischung aus flüchtigen Bestandteilen mit einem geringen Anteil Molekulargewicht, verdunstet auch bei niedrigen Temperaturen gut. Dies ermöglicht die Verwendung von Gasbenzin als Kraftstoff für Motoren Verbrennungs im hohen Norden und als Zusatz zum Motorkraftstoff, der das Starten des Motors bei winterlichen Bedingungen erleichtert.

Das Propan-Butan-Gemisch in Form von Flüssiggas wird als Haushaltsbrennstoff (die bekannten Gasflaschen auf der Datscha) und zum Befüllen von Feuerzeugen verwendet. Die schrittweise Umstellung des Straßenverkehrs auf Flüssiggas ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, die globale Kraftstoffkrise zu überwinden und Umweltprobleme zu lösen.

Auch trockenes Gas, das in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnelt, wird häufig als Brennstoff verwendet.

Allerdings ist die Verwendung von Erdölbegleitgas und seinen Bestandteilen als Brennstoff bei weitem nicht die erfolgversprechendste Art der Nutzung.

Wesentlich effizienter ist es, die Bestandteile des Erdölbegleitgases als Rohstoffe für die chemische Produktion zu nutzen. Aus den Alkanen, aus denen Erdölbegleitgas besteht, werden Wasserstoff, Acetylen, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie deren Derivate gewonnen.

Gasförmige Kohlenwasserstoffe können nicht nur Öl in der Erdkruste begleiten, sondern auch eigenständige Ansammlungen bilden – Erdgaslagerstätten.

Erdgas - eine Mischung gasförmiger gesättigter Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan, dessen Anteil je nach Einsatzgebiet zwischen 75 und 99 Vol.-% liegt. Erdgas umfasst neben Methan auch Ethan, Propan, Butan und Isobutan sowie Stickstoff und Kohlendioxid.

Erdgas wird wie Erdöl sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die Herstellung einer Vielzahl organischer und anorganischer Stoffe verwendet. Sie wissen bereits, dass aus Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, Wasserstoff, Acetylen und Methylalkohol, Formaldehyd und Ameisensäure sowie viele andere organische Stoffe gewonnen werden. Erdgas wird als Brennstoff in Kraftwerken, in Kesselanlagen zur Warmwasserbereitung von Wohn- und Industriegebäuden, in der Hochofen- und Herdfeuerindustrie eingesetzt. Zünden Sie ein Streichholz an und zünden Sie das Gas in der Küche an Gasherd Stadthaus, du "startest" Kettenreaktion Oxidation von Alkanen, die in Erdgas enthalten sind. Neben Erdöl sind Erdöl und Erdölbegleitgase eine natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe Kohle. 0n bildet dicke Schichten im Erdinneren, seine nachgewiesenen Reserven übersteigen die Ölreserven deutlich. Kohle enthält wie Öl große Menge verschiedene organische Substanzen. Es enthält neben organischen Stoffen auch anorganische Stoffe, wie Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst – Kohle. Eine der Hauptmethoden zur Verarbeitung von Kohle ist die Verkokung – Kalzinierung ohne Luftzugang. Durch die Verkokung, die bei einer Temperatur von etwa 1000 °C erfolgt, entstehen:

Koksofengas, das Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Kohlendioxid, Beimischungen von Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen enthält;
Kohlenteer, der mehrere Hundert Mal so viele organische Substanzen enthält, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterozyklische Verbindungen;
Suprasin oder Ammoniakwasser, das, wie der Name schon sagt, gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen enthält;
Koks ist ein fester Rückstand aus der Verkokung, nahezu reiner Kohlenstoff.

Es wird Cola verwendet bei der Herstellung von Eisen und Stahl, Ammoniak – bei der Herstellung von Stickstoff und kombinierten Düngemitteln, und die Bedeutung organischer Kokereiprodukte kann kaum überschätzt werden.

Somit sind Erdöl, Erdgas und Kohle nicht nur die wertvollsten Quellen für Kohlenwasserstoffe, sondern auch Teil eines einzigartigen Vorrats an unersetzlichem Material natürliche Ressourcen, deren sorgfältiger und angemessener Gebrauch – notwendige Bedingung fortschreitende Entwicklung der menschlichen Gesellschaft.

1. Listen Sie die wichtigsten natürlichen Kohlenwasserstoffquellen auf. Welche organischen Stoffe sind jeweils enthalten? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam?

2. Beschreiben Sie die physikalischen Eigenschaften von Öl. Warum hat es keinen konstanten Siedepunkt?

3. Fassen Sie Medienberichte zusammen, beschreiben Sie die durch Öllecks verursachten Umweltkatastrophen und Möglichkeiten zur Bewältigung ihrer Folgen.

4. Was ist Berichtigung? Worauf basiert dieser Prozess? Nennen Sie die Fraktionen, die bei der Ölrektifikation anfallen. Wie unterscheiden sie sich voneinander?

5. Was ist Knacken? Geben Sie Gleichungen für drei Reaktionen an, die dem Cracken von Erdölprodukten entsprechen.

6. Welche Crackarten kennen Sie? Was haben diese Prozesse gemeinsam? Wie unterscheiden sie sich voneinander? Was ist der grundlegende Unterschied zwischen verschiedenen Arten von Crackprodukten?

7. Warum trägt Erdölbegleitgas diesen Namen? Was sind seine Hauptbestandteile und ihre Verwendung?

8. Wie unterscheidet sich Erdgas von Erdölbegleitgas? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam? Geben Sie die Verbrennungsreaktionsgleichungen für alle Ihnen bekannten Bestandteile des Erdölbegleitgases an.

9. Geben Sie Reaktionsgleichungen an, mit denen Benzol aus Erdgas gewonnen werden kann. Geben Sie die Bedingungen für diese Reaktionen an.

10. Was ist Verkoken? Was sind seine Produkte und ihre Zusammensetzung? Geben Sie Reaktionsgleichungen an, die für die Ihnen bekannten Produkte der Kohleverkokung charakteristisch sind.

11. Erklären Sie, warum die Verbrennung von Öl, Kohle und damit verbundenem Erdölgas bei weitem nicht die rationalste Art ist, sie zu nutzen.

Die wichtigsten natürlichen Quellen für Kohlenwasserstoffe sind Öl, Gas und Kohle. Davon unterscheiden sie sich am meisten Stoffe der organischen Chemie. Auf diese Klasse organischer Stoffe gehen wir im Folgenden näher ein.

Zusammensetzung der Mineralien

Kohlenwasserstoffe sind die umfangreichste Klasse organischer Stoffe. Dazu gehören azyklische (lineare) und zyklische Verbindungsklassen. Es gibt gesättigte (saturated) und ungesättigte (ungesättigte) Kohlenwasserstoffe.

Zu den gesättigten Kohlenwasserstoffen zählen Verbindungen mit Einfachbindungen:

Alkane- lineare Verbindungen;
Cycloalkane- zyklische Substanzen.

Zu den ungesättigten Kohlenwasserstoffen zählen Stoffe mit Mehrfachbindungen:

Alkene- eine Doppelbindung enthalten;
Alkine- eine Dreifachbindung enthalten;
Alkadiene- zwei Doppelbindungen enthalten.

Es gibt eine eigene Klasse von Arenen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, die einen Benzolring enthalten.

Reis. 1. Klassifizierung von Kohlenwasserstoffen.

Zu den Bodenschätzen zählen gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe. In der Tabelle werden natürliche Kohlenwasserstoffquellen detaillierter beschrieben.

*Quelle*	*Arten*
		Alkane, Cycloalkane, Arene, Sauerstoff, Stickstoff, schwefelhaltige Verbindungen
	natürlich – eine Mischung aus in der Natur vorkommenden Gasen; verbunden - ein gasförmiges Gemisch, das in Öl gelöst ist oder sich darüber befindet	Methan mit Verunreinigungen (nicht mehr als 5 %): Propan, Butan, Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff, Wasserdampf. IN Erdgas mehr Methan als in assoziierten
	Anthrazit – enthält 95 % Kohlenstoff; Stein – enthält 99 % Kohlenstoff; braun – 72 % Kohlenstoff	Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenwasserstoffe

Jedes Jahr werden in Russland mehr als 600 Milliarden m 3 Gas, 500 Millionen Tonnen Öl und 300 Millionen Tonnen Kohle gefördert.

Recycling

Mineralien werden in verarbeiteter Form verwendet. Kohle wird ohne Zugang zu Sauerstoff kalziniert (Verkokungsprozess), um mehrere Fraktionen zu trennen:

Kokereigas- eine Mischung aus Methan, Kohlenoxiden (II) und (IV), Ammoniak, Stickstoff;
Kohlenteer- eine Mischung aus Benzol, seinen Homologen, Phenol, Arenen und heterozyklischen Verbindungen;
Ammoniakwasser- eine Mischung aus Ammoniak, Phenol, Schwefelwasserstoff;
Koks- das Endprodukt der Verkokung, das reinen Kohlenstoff enthält.

Reis. 2. Verkokung.

Einer der führenden Zweige der Weltindustrie ist die Erdölraffinierung. Öl, das aus den Tiefen der Erde gefördert wird, wird Rohöl genannt. Es wird recycelt. Zunächst erfolgt eine mechanische Reinigung von Verunreinigungen, anschließend wird das gereinigte Öl destilliert, um verschiedene Fraktionen zu erhalten. Die Tabelle beschreibt die Hauptfraktionen von Öl.

*Fraktion*	*Verbindung*	*Was bekommst du?*
	Gasförmige Alkane von Methan bis Butan
Benzin	Alkane von Pentan (C 5 H 12) bis Undecan (C 11 H 24)	Benzin, Ester
Naphtha	Alkane von Octan (C 8 H 18) bis Tetradecan (C 14 H 30)	Naphtha (Schwerbenzin)
Kerosin
Diesel	Alkane von Tridecan (C 13 H 28) bis Nonadecan (C 19 H 36)
	Alkane von Pentadecan (C 15 H 32) bis Pentacontan (C 50 H 102)	Schmieröle, Vaseline, Bitumen, Paraffin, Teer

Reis. 3. Öldestillation.

Aus Kohlenwasserstoffen werden Kunststoffe, Fasern und Medikamente hergestellt. Als Haushaltsbrennstoffe werden Methan und Propan verwendet. Koks wird bei der Herstellung von Eisen und Stahl verwendet. Aus Ammoniakwasser werden Salpetersäure, Ammoniak und Düngemittel hergestellt. Teer wird im Bauwesen verwendet.

Was haben wir gelernt?

Aus dem Thema der Lektion haben wir gelernt, aus welchen natürlichen Quellen Kohlenwasserstoffe isoliert werden. Als Rohstoffe für organische Verbindungen werden Erdöl, Kohle, Erd- und Begleitgase verwendet. Mineralien werden gereinigt und in Fraktionen aufgeteilt, aus denen Stoffe gewonnen werden, die zur Produktion oder direkten Verwendung geeignet sind. Aus Erdöl werden flüssige Kraftstoffe und Öle hergestellt. Die Gase enthalten Methan, Propan und Butan, die als Haushaltsbrennstoff verwendet werden. Aus Kohle werden flüssige und feste Rohstoffe zur Herstellung von Legierungen, Düngemitteln und Medikamenten gewonnen.

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Während des Unterrichts können Sie das Thema „ Natürliche Quellen Kohlenwasserstoffe. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die die Menschheit derzeit verbraucht, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie erfahren etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) und was mit dem Öl nach seiner Förderung passiert.

Thema: Gesättigte Kohlenwasserstoffe

Lektion: Natürliche Quellen von Kohlenwasserstoffen

Etwa 90 % des Energieverbrauchs der modernen Zivilisation wird durch die Verbrennung natürlicher fossiler Brennstoffe – Erdgas, Öl und Kohle – erzeugt.

Russland ist ein Land, das reich an natürlichen Reserven an fossilen Brennstoffen ist. Es gibt große Öl- und Erdgasvorkommen Westsibirien und der Ural. Kohle wird in den Becken von Kusnezk, Südjakutsk und anderen Regionen abgebaut.

Erdgas besteht im Durchschnitt zu 95 Vol.-% aus Methan.

Neben Methan enthält Erdgas aus verschiedenen Bereichen Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Schwefelwasserstoff sowie andere leichte Alkane – Ethan, Propan und Butane.

Erdgas wird aus unterirdischen Lagerstätten gewonnen, wo es unter hohem Druck steht. Methan und andere Kohlenwasserstoffe entstehen aus organischen Stoffen pflanzlichen und tierischen Ursprungs bei deren Zersetzung ohne Zugang zur Luft. Durch die Aktivität von Mikroorganismen entsteht ständig Methan.

Methan auf Planeten entdeckt Sonnensystem und ihre Begleiter.

Reines Methan hat keinen Geruch. Allerdings hat das im Alltag verwendete Gas einen charakteristischen unangenehmen Geruch. So riechen spezielle Zusatzstoffe – Mercaptane. Der Geruch von Mercaptanen ermöglicht es Ihnen, ein Gasleck im Haushalt rechtzeitig zu erkennen. Gemische aus Methan und Luft sind explosiv in einem weiten Bereich von Verhältnissen – von 5 bis 15 Vol.-% Gas. Deshalb sollten Sie bei Gasgeruch in einem Raum nicht nur Feuer machen, sondern auch keine elektrischen Schalter betätigen. Der kleinste Funke kann eine Explosion verursachen.

Reis. 1. Öl aus verschiedenen Bereichen

Öl- eine dicke, ölähnliche Flüssigkeit. Seine Farbe reicht von hellgelb bis braun und schwarz.

Reis. 2. Ölfelder

Öl aus verschiedenen Feldern variiert stark in seiner Zusammensetzung. Reis. 1. Der Hauptbestandteil von Öl sind Kohlenwasserstoffe mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen. Grundsätzlich werden diese Kohlenwasserstoffe als limitierend eingestuft, d. h. Alkane. Reis. 2.

Öl enthält auch organische Verbindungen, die Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Öl enthält Wasser und anorganische Verunreinigungen.

Gase, die bei der Herstellung freigesetzt werden, werden im Öl gelöst – assoziierte Erdölgase. Dabei handelt es sich um Methan, Ethan, Propan, Butane mit Beimischungen von Stickstoff, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff.

Kohle ist wie Öl eine komplexe Mischung. Der Kohlenstoffanteil darin beträgt 80-90 %. Der Rest ist Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff und einige andere Elemente. In Braunkohle der Anteil an Kohlenstoff und organischer Substanz ist geringer als im Stein. Noch weniger organische Substanz drin Ölschiefer.

In der Industrie wird Kohle ohne Luftzugang auf 900-1100 0 C erhitzt. Dieser Vorgang wird aufgerufen Verkokung. Das Ergebnis ist Koks mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, der für die Metallurgie, Kokereigas und Kohlenteer benötigt wird. Aus Gas und Teer werden viele organische Stoffe freigesetzt. Reis. 3.

Reis. 3. Bau eines Koksofens

Erdgas und Erdöl sind die wichtigsten Rohstoffquellen der chemischen Industrie. Öl, so wie es gefördert wird, oder „Rohöl“, lässt sich selbst als Kraftstoff nur schwer nutzen. Daher wird Rohöl in Fraktionen (von englisch „fraction“ – „part“) unterteilt, wobei die Unterschiede in den Siedepunkten seiner Bestandteile genutzt werden.

Ölabscheidemethode basierend auf unterschiedliche Temperaturen Das Sieden der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe wird als Destillation oder Destillation bezeichnet. Reis. 4.

Reis. 4. Erdölprodukte

Als Destillation bezeichnet man die Fraktion, die bei etwa 50 bis 180 0 C destilliert Benzin.

Kerosin siedet bei Temperaturen von 180-300 0 C.

Als dicker schwarzer Rückstand wird bezeichnet, der keine flüchtigen Stoffe enthält Heizöl.

Es gibt auch eine Reihe von Zwischenfraktionen, die in engeren Bereichen sieden – Petrolether (40–70 °C und 70–100 °C), Testbenzin (149–204 °C) und Gasöl (200–500 °C). . Sie werden als Lösungsmittel verwendet. Heizöl kann unter vermindertem Druck destilliert werden, um Schmieröle und Paraffin herzustellen. Fester Rückstand aus der Heizöldestillation - Asphalt. Es wird zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.

Die Verarbeitung von Erdölbegleitgasen ist ein eigenständiger Industriezweig und produziert eine Reihe wertvoller Produkte.

Zusammenfassung der Lektion

Während der Lektion haben Sie sich mit dem Thema „Natürliche Kohlenwasserstoffquellen“ befasst. Öl-Raffination". Mehr als 90 % der gesamten Energie, die die Menschheit derzeit verbraucht, wird aus fossilen natürlichen organischen Verbindungen gewonnen. Sie haben etwas über natürliche Ressourcen (Erdgas, Öl, Kohle) gelernt und erfahren, was mit dem Öl nach seiner Förderung passiert.

Referenzliste

1. Rudzitis G.E. Chemie. Grundlagen allgemeine Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für Bildungsinstitutionen: Grundniveau / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.

2. Chemie. 10. Klasse. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2008. - 463 S.

3. Chemie. Klasse 11. Profilniveau: akademisch. für die Allgemeinbildung Institutionen/ V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin et al. - M.: Bustard, 2010. - 462 S.

4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Sammlung von Problemen der Chemie für Studienbewerber. - 4. Aufl. - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2012. - 278 S.

Hausaufgaben

1. Nr. 3, 6 (S. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chemie: Organische Chemie. 10. Klasse: Lehrbuch für allgemeinbildende Einrichtungen: Grundstufe / G. E. Rudzitis, F.G. Feldmann. - 14. Auflage. - M.: Bildung, 2012.

2. Wie unterscheidet sich Erdölbegleitgas von Erdgas?

3. Wie wird Öl destilliert?

Es ist zu beachten, dass Kohlenwasserstoffe in der Natur weit verbreitet sind. Die meisten organischen Stoffe werden aus natürlichen Quellen gewonnen. Bei der Synthese organischer Verbindungen werden Natur- und Begleitgase, Kohle und Braunkohle, Öl, Torf sowie Produkte tierischen und pflanzlichen Ursprungs als Rohstoffe verwendet.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Erdgase.

Erdgase sind natürliche Gemische aus Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Struktur und einigen Gasverunreinigungen (Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid), die Gesteine in der Erdkruste füllen. Diese Verbindungen entstehen durch die Hydrolyse organischer Substanzen in großen Tiefen der Erde. Sie kommen in freiem Zustand in Form riesiger Ansammlungen vor – Gas, Gaskondensat sowie Öl- und Gasfelder.

Der Hauptstrukturbestandteil von brennbarem Stoff Erdgase ist CH₄ (Methan – 98 %), C₂H₆ (Ethan – 4,5 %), Propan (C₃H₈ – 1,7 %), Butan (C₄H₁₀ – 0,8 %), Pentan (C₅H₁₂ – 0,6 %). Erdölbegleitgas ist in gelöstem Zustand Bestandteil des Öls und wird durch Druckabfall beim Aufstieg des Öls an die Oberfläche aus diesem freigesetzt. In Gas- und Ölfeldern enthält eine Tonne Öl 30 bis 300 Quadratmeter. m Gas. Natürliche Kohlenwasserstoffquellen sind wertvolle Brennstoffe und Rohstoffe für die organische Syntheseindustrie. Gas wird Gasaufbereitungsanlagen zugeführt, wo es verarbeitet werden kann (Öl, Niedertemperaturadsorption, Kondensation und Rektifikation). Es ist in einzelne Komponenten unterteilt, die jeweils einem bestimmten Zweck dienen. Zum Beispiel aus Methan-Synthesegas, das den Grundrohstoff für die Herstellung anderer Kohlenwasserstoffe, Acetylen, Methanol, Methanal, Chloroform darstellt.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Öl.

Öl ist ein komplexes Gemisch, das hauptsächlich aus naphthenischen, paraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht. Die Zusammensetzung des Öls umfasst asphaltharzartige Substanzen, Mono- und Disulfide, Mercaptane, Thiophen, Thiophan, Schwefelwasserstoff, Piperidin, Pyridin und seine Homologen sowie andere Substanzen. Basierend auf den Produkten, die petrochemische Synthesemethoden verwenden, werden mehr als 3000 verschiedene Produkte gewonnen, darunter. Ethylen, Benzol, Propylen, Dichlorethan, Vinylchlorid, Styrol, Ethanol, Isopropanol, Butylene, verschiedene Kunststoffe, Chemiefasern, Farbstoffe, Waschmittel, Medikamente, Sprengstoffe usw.

Torf ist ein Sedimentgestein pflanzlichen Ursprungs. Dieser Stoff wird als Brennstoff (hauptsächlich für Wärmekraftwerke), chemischer Rohstoff (zur Synthese vieler organischer Substanzen), antiseptische Einstreu in landwirtschaftlichen Betrieben, insbesondere in Geflügelfarmen, und als Bestandteil von Düngemitteln für den Garten- und Feldanbau verwendet.

Natürliche Kohlenwasserstoffquellen: Xylem oder Holz.

Xylem ist das Gewebe höherer Pflanzen, durch das Wasser gelöst und gelöst wird Nährstoffe gelangen vom Rhizom des Systems zu den Blättern sowie zu anderen Organen der Pflanze. Es besteht aus Zellen mit einer versteiften Hülle, die über ein Gefäßleitungssystem verfügen. Je nach Holzart enthält es unterschiedliche Mengen an Pektinstoffen und Mineralstoffen (hauptsächlich Calciumsalze), Lipiden und essentielle Öle. Als Brennstoff wird Holz verwendet, daraus können Methylalkohol, Acetatsäure, Zellulose und andere Stoffe synthetisiert werden. Einige Holzarten werden zur Herstellung von Farbstoffen (Sandelholz, Rotholz), Tanninen (Eiche), Harzen und Balsamstoffen (Zeder, Kiefer, Fichte) und Alkaloiden (Nachtschattengewächse, Mohn, Hahnenfußgewächse und Doldenblütler) verwendet. Einige Alkaloide werden als Arzneimittel (Chitin, Koffein), Herbizide (Anabasin) und Insektizide (Nikotin) verwendet.

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