Surse naturale de hidrocarburi. Rafinarea petrolului

SURSE NATURALE DE HIDROCARBURI

Hidrocarburile sunt toate atât de diferite -
Lichid, solid și gazos.
De ce sunt atât de mulți în natură?
Este carbon nesățios.

Într-adevăr, acest element, ca nimeni altul, este „insatiabil”: se străduiește să formeze lanțuri, drepte și ramificate, apoi inele, apoi grile dintr-o multitudine de atomi ai săi. De aici mulți compuși ai atomilor de carbon și hidrogen.

Hidrocarburile sunt atât gaze naturale - metan, cât și un alt gaz combustibil de uz casnic, care este umplut cu butelii - propan C 3 H 8. Hidrocarburile sunt petrolul, benzina și kerosenul. Și, de asemenea, - un solvent organic C 6 H 6, parafină, din care sunt făcute lumânările de Anul Nou, vaselina de la o farmacie și chiar o pungă de plastic pentru ambalarea alimentelor ...

Cele mai importante surse naturale de hidrocarburi sunt mineralele - cărbunele, petrolul, gazele.

CĂRBUNE

Mai cunoscut în întreaga lume 36 mie bazine de cărbune și zăcăminte, care ocupă împreună 15% teritoriile globului. Câmpurile de cărbune se pot întinde pe mii de kilometri. În total, rezervele geologice generale de cărbune de pe glob sunt 5 trilioane 500 de miliarde de tone, inclusiv depozitele explorate - 1 trilion 750 de miliarde de tone.

Există trei tipuri principale de cărbuni fosili. La arderea cărbunelui brun, antracitul, flacăra este invizibilă, arderea este fără fum, iar cărbunele face un trosnet puternic când arde.

Antraciteste cel mai vechi cărbune fosil. Diferă prin densitate mare și luciu. Conține până la 95% carbon.

Cărbune- contine pana la 99% carbon. Dintre toți cărbunii fosili, este cel mai utilizat.

Cărbune brun- contine pana la 72% carbon. Are o culoare maro. Fiind cel mai tânăr cărbune fosil, acesta păstrează adesea urme ale structurii arborelui din care s-a format. Diferă prin higroscopicitate ridicată și conținut ridicat de cenușă ( de la 7% la 38%), prin urmare, este folosit doar ca combustibil local și ca materie primă pentru prelucrarea chimică. În special, prin hidrogenare se obțin tipuri valoroase de combustibili lichizi: benzină și kerosen.

Carbonul este principalul constituent al cărbunelui 99% ), cărbune brun ( pana la 72%). Originea denumirii carbon, adică „purtător de cărbune”. În mod similar, numele latin „carboneum” de la bază conține rădăcina carbo-cărbune.

Ca și petrolul, cărbunele conține un numar mare de substanțe organice. Pe lângă substanțele organice, include și substanțe anorganice, cum ar fi apa, amoniacul, hidrogenul sulfurat și, desigur, carbonul însuși - cărbunele. Una dintre principalele moduri de prelucrare a cărbunelui este cocsarea - calcinare fără acces la aer. Ca urmare a cocsării, care se efectuează la o temperatură de 1000 0 C, se formează următoarele:

gaz de cuptor de cocs- constă din hidrogen, metan, monoxid de carbon și dioxid de carbon, impurități de amoniac, azot și alte gaze.

Gudron de cărbune - conține câteva sute de substanțe organice diferite, inclusiv benzen și omologii săi, fenoli și alcooli aromatici, naftalină și diverși compuși heterociclici.

Apă cu gudron sau amoniac - care conțin, după cum sugerează și numele, amoniac dizolvat, precum și fenol, hidrogen sulfurat și alte substanțe.

Coca-Cola– reziduu solid de cocsificare, carbon practic pur.

Cocsul este folosit în producția de fier și oțel, amoniacul este folosit în producția de azot și îngrășăminte combinate, iar importanța produselor organice de cocsificare nu poate fi supraestimată. Care este geografia de distribuție a acestui mineral?

Cea mai mare parte a resurselor de cărbune se încadrează în emisfera nordică - Asia, America de Nord, Eurasia. Ce țări se remarcă în ceea ce privește rezervele și producția de cărbune?

China, SUA, India, Australia, Rusia.

Țările sunt principalii exportatori de cărbune.

SUA, Australia, Rusia, Africa de Sud.

principalele centre de import.

Japonia, Europa de peste mări.

Este un combustibil foarte murdar din punct de vedere ecologic. Exploziile și incendiile de metan apar în timpul exploatării cărbunelui și apar anumite probleme de mediu.

Poluarea mediului - aceasta este orice schimbare nedorită a stării acestui mediu ca urmare a activităților umane. Acest lucru se întâmplă și în minerit. Imaginați-vă o situație într-o zonă de exploatare a cărbunelui. Împreună cu cărbunele, o cantitate imensă de rocă sterilă se ridică la suprafață, care, nefiind necesară, este pur și simplu trimisă la haldele. S-a format treptat mormane de deseuri- munți imenși, de zeci de metri înălțimi, în formă de con, de rocă sterilă, care distorsionează aspectul peisajului natural. Și tot cărbunele ridicat la suprafață va fi neapărat exportat către consumator? Desigur că nu. La urma urmei, procesul nu este ermetic. O cantitate imensă de praf de cărbune se depune pe suprafața pământului. Ca urmare, compoziția solurilor și a apelor subterane se modifică, ceea ce va afecta inevitabil animalul și lumea vegetală district.

Cărbunele conține carbon radioactiv - C, dar după arderea combustibilului, substanța periculoasă, împreună cu fumul, intră în aer, apă, sol și este coaptă în zgură sau cenușă, care este folosită pentru a produce materiale de construcție. Ca urmare, în Cladiri rezidentiale pereții și tavanele „luminează” și reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană.

ULEI

Uleiul este cunoscut omenirii din cele mai vechi timpuri. Pe malul Eufratului a fost exploatat

6-7 mii de ani î.Hr uh . Era folosit pentru iluminarea locuințelor, pentru prepararea mortarelor, ca medicamente și unguente și pentru îmbălsămare. Petrolul în lumea antică era o armă formidabilă: râuri de foc se revărsau pe capetele celor care năvăleau în zidurile cetății, săgețile arzătoare înmuiate în ulei zburau spre orașele asediate. Uleiul era parte integrantă agent incendiar, care a intrat în istorie sub numele „foc grecesc”În Evul Mediu, era folosit în principal pentru iluminatul stradal.

Au fost explorate peste 600 de bazine de petrol și gaze, 450 sunt în curs de dezvoltare , A numărul total câmpurile petroliere ajunge la 50 de mii.

Faceți diferența între uleiul ușor și cel greu. Uleiul ușor este extras din subsol cu ​​ajutorul pompelor sau prin metoda fântânii. În mare parte, benzina și kerosenul sunt fabricate din astfel de ulei. Grele de ulei sunt uneori extrase chiar și prin metoda minei (în Republica Komi), iar din acesta se prepară bitum, păcură și diferite uleiuri.

Uleiul este cel mai versatil combustibil, bogat în calorii. Extragerea lui este relativ simplă și ieftină, deoarece la extragerea petrolului, nu este nevoie să coborâți oamenii în subteran. Transportul petrolului prin conducte nu este o mare problemă. Principalul dezavantaj al acestui tip de combustibil este disponibilitatea redusă a resurselor (aproximativ 50 de ani ) . Rezervele geologice generale sunt egale cu 500 de miliarde de tone, inclusiv 140 de miliarde de tone explorate .

ÎN 2007 Oamenii de știință ruși au demonstrat comunității mondiale că crestele subacvatice ale Lomonosov și Mendeleev, care sunt situate în Oceanul Arctic, sunt o zonă de raft a continentului și, prin urmare, aparțin Federației Ruse. Profesorul de chimie va spune despre compoziția uleiului, proprietățile acestuia.

Petrolul este un „mănunchi de energie”. Cu doar 1 ml din acesta, puteți încălzi o găleată întreagă de apă cu un grad, iar pentru a fierbe o găleată samovar, aveți nevoie de mai puțin de jumătate de pahar de ulei. În ceea ce privește concentrația de energie pe unitatea de volum, uleiul se află pe primul loc printre substanțele naturale. Nici măcar minereurile radioactive nu pot concura cu el în acest sens, deoarece conținutul de substanțe radioactive din ele este atât de mic încât se poate extrage 1 mg. combustibilul nuclear trebuie prelucrat tone de roci.

Uleiul nu este doar baza complexului de combustibil și energie al oricărui stat.

Aici, celebrele cuvinte ale lui D. I. Mendeleev sunt la locul lor „Arderea uleiului este la fel cu încălzirea unui cuptor bancnote". Fiecare picătură de ulei conține mai mult de 900 variat compuși chimici, mai mult de jumătate din elementele chimice ale Tabelului Periodic. Acesta este cu adevărat un miracol al naturii, baza industriei petrochimice. Aproximativ 90% din tot uleiul produs este folosit drept combustibil. În ciuda “ deține 10%” , sinteza petrochimică furnizează multe mii de compuși organici care satisfac nevoile urgente ale societății moderne. Nu e de mirare că oamenii numesc cu respect petrolul „aur negru”, „sângele Pământului”.

Uleiul este un lichid uleios maro închis, cu o nuanță roșiatică sau verzuie, uneori negru, roșu, albastru sau deschis și chiar transparent, cu un miros înțepător caracteristic. Uneori uleiul este alb sau incolor, precum apa (de exemplu, în câmpul Surukhanskoye din Azerbaidjan, în unele câmpuri din Algeria).

Compoziția uleiului nu este aceeași. Dar toate conțin de obicei trei tipuri de hidrocarburi - alcani (în principal cu structură normală), cicloalcani și hidrocarburi aromatice. Raportul acestor hidrocarburi în petrolul din diferite câmpuri este diferit: de exemplu, uleiul Mangyshlak este bogat în alcani, iar petrolul din regiunea Baku este bogat în cicloalcani.

Principalele rezerve de petrol se află în emisfera nordică. Total 75 țările lumii produc petrol, dar 90% din producția acestuia cade pe ponderea a doar 10 țări. Aproape ? rezervele mondiale de petrol sunt în țările în curs de dezvoltare. (Profesorul sună și arată pe hartă).

Principalele țări producătoare:

Arabia Saudită, SUA, Rusia, Iran, Mexic.

În același timp, mai mult 4/5 consumul de petrol scade pe ponderea țărilor dezvoltate economic, care sunt principalele țări importatoare:

Japonia, Europa de peste mări, SUA.

Uleiul în formă brută nu este folosit nicăieri, dar se folosesc produse rafinate.

Rafinarea petrolului

O instalație modernă constă dintr-un cuptor de încălzire a uleiului și o coloană de distilare în care este separat uleiul facțiuni - amestecuri individuale de hidrocarburi în funcție de punctele lor de fierbere: benzină, naftă, kerosen. Cuptorul are un tub lung încolăcit într-o bobină. Cuptorul este încălzit de către produsele de ardere a păcurului sau a gazului. Uleiul este alimentat continuu la bobină: acolo este încălzit la 320 - 350 0 C sub formă de amestec de lichid și vapori și intră în coloana de distilare. Coloana de distilare este un aparat cilindric de oțel cu o înălțime de aproximativ 40 m. Are în interior câteva zeci de compartimente orizontale cu găuri - așa-numitele plăci. Vaporii de ulei, care intră în coloană, se ridică și trec prin găurile din plăci. Pe măsură ce se răcesc treptat pe măsură ce se deplasează în sus, se lichefiază parțial. Hidrocarburile mai puțin volatile sunt deja lichefiate pe primele plăci, formând o fracție de motorină; mai sus sunt colectate hidrocarburi mai volatile și formează o fracție de kerosen; chiar mai mare - fracția nafta. Cele mai volatile hidrocarburi părăsesc coloana sub formă de vapori și, după condensare, formează benzină. O parte din benzină este alimentată înapoi în coloană pentru „irigare”, ceea ce contribuie la un mod de funcționare mai bun. (Inscriere într-un caiet). Benzină - conține hidrocarburi C5 - C11, cu fierbere în intervalul de la 40 0 ​​​​C până la 200 0 C; nafta - conține hidrocarburi C8 - C14 cu un punct de fierbere de la 120 0 C la 240 0 C; kerosen - conține hidrocarburi C12 - C18, care fierbe la o temperatură de 180 0 C la 300 0 C; motorină - conține hidrocarburi C13 - C15, distilate la o temperatură de 230 0 C până la 360 0 C; uleiuri lubrifiante - C16 - C28, se fierb la o temperatură de 350 0 C și mai sus.

După distilarea produselor ușoare din ulei, rămâne un lichid negru vâscos - păcură. Este un amestec valoros de hidrocarburi. Uleiurile lubrifiante sunt obținute din păcură prin distilare suplimentară. Partea care nu distilează păcură se numește gudron, care este folosit în construcții și la asfaltarea drumurilor.(Demonstrația unui fragment video). Cea mai valoroasă fracție a distilării directe a petrolului este benzina. Cu toate acestea, randamentul acestei fracțiuni nu depășește 17-20% în greutate țiței. Apare problema: cum să răspundem nevoilor tot mai mari ale societății în materie de combustibil pentru automobile și aviație? Soluția a fost găsită la sfârșitul secolului al XIX-lea de un inginer rus Vladimir Grigorievici Şuhov. ÎN 1891 an, a realizat pentru prima dată un industrial cracare fracțiunea de kerosen a petrolului, care a făcut posibilă creșterea randamentului benzinei la 65-70% (calculat ca țiței). Numai pentru dezvoltarea procesului de cracare termică a produselor petroliere, omenirea recunoscătoare a înscris numele acestei persoane unice în istoria civilizației cu litere de aur.

Produsele obținute ca urmare a rectificării uleiului sunt supuse unei prelucrări chimice, care include o serie de procese complexe, unul dintre ele este cracarea produselor petroliere (din engleză „Cracking”-splitting). Există mai multe tipuri de cracare: termică, catalitică, cracare la presiune înaltă, de reducere. Cracarea termică constă în scindarea moleculelor de hidrocarburi cu lanț lung în altele mai scurte sub influența temperaturii ridicate (470-550 0 C). În procesul acestei scindări, împreună cu alcanii, se formează alchene:

În prezent, cracarea catalitică este cea mai frecventă. Se efectuează la o temperatură de 450-500 0 C, dar la o viteză mai mare și vă permite să obțineți benzină de calitate superioară. În condițiile cracarei catalitice, împreună cu reacțiile de scindare, au loc reacții de izomerizare, adică transformarea hidrocarburilor de structură normală în hidrocarburi ramificate.

Izomerizarea afectează calitatea benzinei, deoarece prezența hidrocarburilor ramificate crește foarte mult numărul octanic al acesteia. Cracarea se referă la așa-numitele procese secundare de rafinare a petrolului. O serie de alte procese catalitice, cum ar fi reformarea, sunt, de asemenea, clasificate ca secundare. Reformare- aceasta este aromatizarea benzinelor prin încălzirea lor în prezența unui catalizator, de exemplu, platină. În aceste condiții, alcanii și cicloalcanii sunt transformați în hidrocarburi aromatice, drept urmare și numărul octanic al benzinei crește semnificativ.

Ecologie și câmp petrolier

Pentru producția petrochimică, problema mediului este deosebit de relevantă. Producția de petrol este asociată cu costurile energetice și cu poluarea mediului. O sursă periculoasă de poluare a oceanelor este producția de petrol offshore, iar oceanele sunt, de asemenea, poluate în timpul transportului petrolului. Fiecare dintre noi a văzut la televizor consecințele accidentelor petroliere. Țărmuri negre, acoperite cu petrol, surf negru, sufocare delfini, păsări ale căror aripi sunt în păcură vâscoasă, oameni în costume de protecție care adună ulei cu lopeți și găleți. Aș dori să citez datele unui dezastru ecologic grav care a avut loc în strâmtoarea Kerci în noiembrie 2007. 2.000 de tone de produse petroliere și aproximativ 7.000 de tone de sulf au intrat în apă. Spitul Tuzla, care este situat la joncțiunea Mării Negre și Azov, și Spitul Chushka au suferit cel mai mult din cauza dezastrului. După accident, păcura s-a așezat pe fund, ceea ce a ucis o mică scoică în formă de inimă, principala hrană a locuitorilor mării. Va dura 10 ani pentru a restabili ecosistemul. Peste 15 mii de păsări au murit. Un litru de ulei, căzut în apă, se întinde pe suprafața sa în pete de 100 mp. Pelicula de ulei, deși foarte subțire, formează o barieră de netrecut în calea oxigenului din atmosferă către coloana de apă. Ca urmare, regimul de oxigen și oceanul sunt perturbate. "sufoca". Planctonul, care este coloana vertebrală a lanțului trofic oceanic, este pe moarte. În prezent, aproximativ 20% din suprafața Oceanului Mondial este acoperită de scurgeri de petrol, iar zona afectată de poluarea cu petrol este în creștere. Pe lângă faptul că Oceanul Mondial este acoperit cu o peliculă de petrol, îl putem observa și pe uscat. De exemplu, în câmpurile petroliere Vestul Siberiei se varsă mai mult petrol pe an decât poate reține tancul - până la 20 de milioane de tone. Aproximativ jumătate din acest petrol ajunge la sol ca urmare a accidentelor, restul sunt fântâni „planificate” și scurgeri în timpul pornirii puțurilor, forajelor de explorare și reparațiilor conductelor. Cea mai mare suprafață de teren contaminat cu petrol, conform Comitetului pentru Mediu al Okrugului autonom Yamalo-Nenets, se află în districtul Purovsky.

GAZ NATURAL ȘI ASOCIAT DE PETROL

Gazul natural conține hidrocarburi cu greutate moleculară mică, principalele componente sunt metan. Conținutul său în gazele din diferite câmpuri variază de la 80% la 97%. Pe lângă metan - etan, propan, butan. Anorganic: azot - 2%; CO2; H2O; H2S, gaze nobile. Când se arde gazul natural, se eliberează multă căldură.

În ceea ce privește proprietățile sale, gazul natural ca combustibil depășește chiar și petrolul, este mai caloric. Aceasta este cea mai tânără ramură a industriei combustibililor. Gazul este și mai ușor de extras și transportat. Este cel mai economic dintre toți combustibilii. Adevărat, există și dezavantaje: transportul intercontinental complex al gazelor. Cisterne - gunoi de grajd cu metan, care transportă gaz în stare lichefiată, sunt structuri extrem de complexe și costisitoare.

Se folosește ca: combustibil eficient, materie primă în industria chimică, în producția de acetilenă, etilenă, hidrogen, funingine, materiale plastice, acid acetic, coloranți, medicamente etc. Gazul petrolier conține mai puțin metan, dar mai mult propan, butan și alte hidrocarburi superioare. Unde se produce gazul?

Peste 70 de țări din lume au rezerve comerciale de gaze. Mai mult, ca și în cazul petrolului, țările în curs de dezvoltare au rezerve foarte mari. Dar producția de gaze este realizată în principal de țările dezvoltate. Au oportunități de a-l folosi sau de a vinde gaze altor țări care se află pe același continent cu ei. Comerțul internațional cu gaze este mai puțin activ decât comerțul cu petrol. Aproximativ 15% din gazul produs la nivel mondial intră pe piața internațională. Aproape 2/3 din producția mondială de gaze este asigurată de Rusia și SUA. Fără îndoială, cea mai importantă regiune de producție de gaze nu numai în țara noastră, ci și în lume este Yamalo-Nenets. regiune autonomă unde această industrie se dezvoltă de 30 de ani. Orașul nostru Novy Urengoy este recunoscut pe drept drept capitala gazelor. Cele mai mari zăcăminte includ Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Câmpul Urengoy este inclus în Cartea Recordurilor Guinness. Rezervele și producția zăcământului sunt unice. Rezervele explorate depășesc 10 trilioane. m 3 , 6 trln. m 3. În 2008, SA „Gazprom” intenționează să producă 598 miliarde m 3 de „aur albastru” la câmpul Urengoy.

Gaze și ecologie

Imperfecțiunea tehnologiei de producere a petrolului și gazelor, transportul lor provoacă arderea constantă a volumului de gaz în unitățile termice ale stațiilor de compresoare și în rachete. Stațiile de compresoare reprezintă aproximativ 30% din aceste emisii. Aproximativ 450.000 de tone de gaze naturale și asociate sunt arse anual la instalațiile de ardere, în timp ce peste 60.000 de tone de poluanți intră în atmosferă.

Petrolul, gazul, cărbunele sunt materii prime valoroase pentru industria chimică. În viitorul apropiat vor găsi un înlocuitor în complexul de combustibil și energie al țării noastre. În prezent, oamenii de știință caută modalități de a utiliza energia solară și eoliană, combustibilul nuclear pentru a înlocui complet petrolul. Hidrogenul este cel mai promițător combustibil al viitorului. Reducerea utilizării uleiului în ingineria termoenergetică este calea nu numai către utilizarea mai rațională a acestuia, ci și către conservarea acestei materii prime pentru generațiile viitoare. Materiile prime de hidrocarburi ar trebui utilizate numai în industria de prelucrare pentru a obține o varietate de produse. Din păcate, situația nu se schimbă încă și până la 94% din uleiul produs este folosit drept combustibil. D. I. Mendeleev a spus cu înțelepciune: „Arderea uleiului este același lucru cu încălzirea cuptorului cu bancnote”.

Cele mai importante surse naturale de hidrocarburi sunt ulei , gaz natural Și cărbune . Ele formează depozite bogate în diferite regiuni ale Pământului.

Anterior, produsele naturale extrase erau folosite exclusiv ca combustibil. În prezent, s-au dezvoltat și sunt utilizate pe scară largă metode de prelucrare a acestora, care fac posibilă izolarea hidrocarburilor valoroase, care sunt utilizate atât ca combustibil de înaltă calitate, cât și ca materii prime pentru diferite sinteze organice. Prelucrarea surselor naturale de materii prime industria petrochimică . Vom analiza principalele metode de prelucrare hidrocarburi naturale.

Cea mai valoroasă sursă de materii prime naturale - ulei . Este un lichid uleios de culoare maro închis sau negru cu miros caracteristic, practic insolubil în apă. Densitatea uleiului este 0,73–0,97 g/cm3. Petrolul este un amestec complex de diferite hidrocarburi lichide în care sunt dizolvate hidrocarburi gazoase și solide, iar compoziția petrolului din diferite câmpuri poate diferi. Alcanii, cicloalcanii, hidrocarburile aromatice, precum și compușii organici care conțin oxigen, sulf și azot pot fi prezenți în diferite proporții în compoziția uleiului.

Țițeiul practic nu este folosit, dar este procesat.

Distinge rafinarea petrolului primar (distilare ), adică separându-l în fracții cu puncte de fierbere diferite și reciclare (cracare ), timp în care se modifică structura hidrocarburilor

dov inclus în componența sa.

Rafinarea petrolului primar Se bazează pe faptul că punctul de fierbere al hidrocarburilor este cu atât mai mare, cu atât masa lor molară este mai mare. Uleiul conține compuși cu puncte de fierbere de la 30 la 550°C. Ca urmare a distilării, uleiul este separat în fracții care fierb la diferite temperaturi și care conțin amestecuri de hidrocarburi cu mase molare diferite. Aceste fracții găsesc o varietate de utilizări (vezi tabelul 10.2).

Tabelul 10.2. Produse de rafinare primară a petrolului.

Fracțiune Punct de fierbere, °C Compus Aplicație
Gaz lichefiat <30 Hidrocarburi С 3 - С 4 Combustibili gazoși, materii prime pentru industria chimică
Benzină 40-200 Hidrocarburi C 5 - C 9 Combustibil pentru aviație și auto, solvent
Nafta 150-250 Hidrocarburi C 9 - C 12 Combustibil pentru motor diesel, solvent
Kerosenul 180-300 Hidrocarburi С 9 -С 16 Combustibil pentru motoare diesel, combustibil de uz casnic, combustibil pentru iluminat
motorina 250-360 Hidrocarburi С 12 -С 35 Combustibil diesel, materie primă pentru cracare catalitică
păcură > 360 Hidrocarburi superioare, substanțe care conțin O-, N-, S-, Me Combustibil pentru centralele de cazane și cuptoare industriale, materie primă pentru distilare ulterioară

Ponderea păcurului reprezintă aproximativ jumătate din masa uleiului. Prin urmare, este supus și procesării termice. Pentru a preveni descompunerea, păcurul este distilat sub presiune redusă. În acest caz, se obțin mai multe fracții: hidrocarburi lichide, care sunt folosite ca uleiuri lubrifiante ; amestec de hidrocarburi lichide si solide - petrolatum utilizat la prepararea unguentelor; un amestec de hidrocarburi solide - parafină , mergând la producția de lac de pantofi, lumânări, chibrituri și creioane, precum și pentru impregnarea lemnului; reziduu nevolatil gudron folosit la producerea bitumului pentru drumuri, construcții și acoperișuri.

Rafinarea petrolului include reacții chimice care modifică compoziția și structura chimică a hidrocarburilor. Varietatea sa

ty - cracare termică, cracare catalitică, reformare catalitică.

Fisura termica de obicei supuse la păcură și la alte fracțiuni de petrol grele. La o temperatură de 450–550°C și o presiune de 2–7 MPa, mecanismul radicalilor liberi împarte moleculele de hidrocarburi în fragmente cu un număr mai mic de atomi de carbon și se formează compuși saturați și nesaturați:

C 16 N 34 ¾® C 8 N 18 + C 8 N 16

C8H18¾®C4H10 +C4H8

În acest fel, se obține benzină pentru automobile.

cracare catalitică efectuată în prezența catalizatorilor (de obicei aluminosilicați) la presiune atmosferică iar temperatura 550 - 600°C. În același timp, benzina de aviație este obținută din kerosen și fracțiuni de petrol din petrol.

Diviziunea hidrocarburilor în prezența aluminosilicaților se desfășoară conform mecanismului ionic și este însoțită de izomerizare, adică. formarea unui amestec de hidrocarburi saturate și nesaturate cu un schelet de carbon ramificat, de exemplu:

CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3

pisică., t||

C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C \u003d C - CH-CH 3

reformare catalitică realizat la o temperatură de 470-540°C și o presiune de 1-5 MPa folosind catalizatori de platină sau platină-reniu depuși pe o bază de Al203. În aceste condiţii, transformarea parafinelor şi

cicloparafinele petroliere la hidrocarburi aromatice


pisică., t, p

¾¾¾¾® + 3H 2


pisică., t, p

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

Procesele catalitice fac posibilă obținerea de benzină de calitate îmbunătățită datorită conținutului ridicat de hidrocarburi ramificate și aromatice din ea. Calitatea benzinei se caracterizează prin ea rating octanic. Cu cât amestecul de combustibil și aer este comprimat mai mult de pistoane, cu atât puterea motorului este mai mare. Cu toate acestea, compresia poate fi efectuată numai până la o anumită limită, peste care are loc detonarea (explozia).

amestec de gaze, provocând supraîncălzirea și uzura prematură a motorului. Cea mai scăzută rezistență la detonare în parafinele normale. Cu o scădere a lungimii lanțului, o creștere a ramificării sale și a numărului de duble

ny conexiuni, crește; este deosebit de bogat în carbohidrați aromatici.

înainte de a naște. Pentru a evalua rezistența la detonare a diferitelor grade de benzină, acestea sunt comparate cu indicatori similari pentru un amestec izooctan Și n-heptan cu raporturi diferite de componente; cifra octanică este egală cu procentul de izooctan din acest amestec. Cu cât este mai mare, cu atât calitatea benzinei este mai mare. Cifra octanică poate fi crescută și prin adăugarea de agenți speciali antidetonant, de exemplu, plumb tetraetil Pb(C2H5)4, totuși, astfel de benzină și produșii săi de combustie sunt toxice.

Pe lângă combustibilii lichizi, în procesele catalitice se obțin hidrocarburi gazoase inferioare, care sunt apoi folosite ca materii prime pentru sinteza organică.

O altă sursă naturală importantă de hidrocarburi, a cărei importanță crește constant - gaz natural. Conține până la 98% în volum de metan, 2-3% în volum. omologii săi cei mai apropiați, precum și impuritățile de hidrogen sulfurat, azot, dioxid de carbon, gaze nobile și apă. Gaze eliberate în timpul producției de petrol ( trecere ), conțin mai puțin metan, dar mai mulți omologi.

Gazul natural este folosit drept combustibil. În plus, hidrocarburile saturate individuale sunt izolate din acesta prin distilare, precum și gaz de sinteză , constând în principal din CO și hidrogen; sunt folosite ca materii prime pentru diverse sinteze organice.

Minat în cantități mari cărbune - material solid neomogen de culoare negru sau gri-negru. Este un amestec complex de diverși compuși macromoleculari.

Cărbunele este folosit ca combustibil solid și este, de asemenea, supus cocsificabil – distilare uscată fără acces de aer la 1000-1200°С. În urma acestui proces se formează: Coca-Cola , care este un grafit fin divizat și este folosit în metalurgie ca agent reducător; gudron de cărbune , care este supus distilarii si se obtin hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen, fenol etc.) si pas , mergând la pregătirea acoperișului; apa cu amoniac Și gaz de cuptor de cocs conţinând aproximativ 60% hidrogen şi 25% metan.

Astfel, sursele naturale de hidrocarburi furnizează

industria chimica cu materii prime diverse si relativ ieftine pentru sinteze organice, care fac posibila obtinerea a numerosi compusi organici care nu se gasesc in natura, dar sunt necesari omului.

Schema generală de utilizare a materiilor prime naturale pentru sinteza organică și petrochimică principală poate fi reprezentată după cum urmează.


Arenas Syngas Acetilenă AlcheneAlcani


Sinteză organică și petrochimică de bază


Sarcini de control.

1222. Care este diferența dintre rafinarea primară a petrolului și rafinarea secundară?

1223. Ce compuși determină calitate superioară benzină?

1224. Propuneți o metodă care să permită, pornind de la ulei, obținerea alcoolului etilic.


Capitolul 1. GEOCHIMIA ȚEIULUI ȘI EXPLORAREA RESURSELOR DE COMBUSTIBIL.

§ 1. Originea combustibililor fosili. 3

§ 2. Roci petroliere. 4

Capitolul 2. SURSE NATURALE.. 5

Capitolul 3. PRODUCȚIA INDUSTRIALĂ DE HIDROCARBURI .. 8

Capitolul 4. RAFINAREA ȚEIEI .. 9

§ 1. Distilarea fracționată.. 9

§ 2. Crăpare. 12

§ 3. Reformare. 13

§ 4. Îndepărtarea sulfului.. 14

Capitolul 5. APLICAȚIILE HIDROCARBURILOR .. 14

§ 1. Alcani .. 15

§ 2. Alchene.. 16

§ 3. Alchine.. 18

§ 4. Arene.. 19

Capitolul 6. Analiza stării industriei petroliere. 20

Capitolul 7. Caracteristici și tendințe principale în industria petrolului. 27

Lista referințelor... 33

Primele teorii, care au luat în considerare principiile care determină apariția zăcămintelor de petrol, au fost de obicei limitate în principal la întrebarea unde se acumulează. Cu toate acestea, în ultimii 20 de ani a devenit clar că, pentru a răspunde la această întrebare, este necesar să înțelegem de ce, când și în ce cantități s-a format petrolul într-un anumit bazin, precum și să înțelegem și să stabilim procesele ca un rezultatul căruia a provenit, a migrat și s-a acumulat. Aceste informații sunt esențiale pentru îmbunătățirea eficienței explorării petroliere.

Formarea resurselor de hidrocarburi, conform vederilor moderne, a avut loc ca urmare a unei secvențe complexe de procese geochimice (vezi Fig. 1) în interiorul rocilor originale de gaz și petrol. În aceste procese, componentele diferitelor sisteme biologice (substanțe origine naturală) transformate în hidrocarburi și, într-o măsură mai mică, în compuși polari cu stabilitate termodinamică diferită - ca urmare a precipitării unor substanțe de origine naturală și a suprapunerii ulterioare a acestora cu rocile sedimentare, sub influența temperaturii ridicate și a presiunii crescute la suprafață. straturi ale scoarței terestre. Migrarea primară a produselor lichide și gazoase din stratul inițial de motorină și migrarea lor secundară ulterioară (prin orizonturi portante, deplasări etc.) în roci poroase saturate cu petrol duce la formarea de depozite de materiale hidrocarburi, migrarea ulterioară a care este prevenit prin blocarea depunerilor între straturile de rocă neporoasă .

În extractele de materie organică din rocile sedimentare de origine biogenă au compușii cu aceeași structură chimică ca și compușii extrași din petrol. Pentru geochimie au mai ales importanţă unii dintre acești compuși sunt considerați „markeri biologici” („fosile chimice”). Astfel de hidrocarburi au multe în comun cu compușii găsiți în sistemele biologice (de exemplu, lipide, pigmenți și metaboliți) din care este derivat uleiul. Acești compuși nu numai că demonstrează originea biogenă a hidrocarburilor naturale, dar fac și posibilă obținerea foarte Informații importante despre rocile purtătoare de gaze și petrol, precum și despre natura maturizării și originii, migrației și biodegradării care au dus la formarea unor zăcăminte specifice de gaze și petrol.

Figura 1 Procese geochimice care conduc la formarea hidrocarburilor fosile.

O rocă de motorină este considerată a fi o rocă sedimentară fin dispersată care, în timpul tasării naturale, a condus sau ar fi putut duce la formarea și eliberarea unor cantități semnificative de petrol și (sau) gaze. Clasificarea unor astfel de roci se bazează pe conținutul și tipul de materie organică, starea evoluției sale metamorfice (transformări chimice care au loc la temperaturi de aproximativ 50-180 ° C), precum și natura și cantitatea de hidrocarburi care pot fi obținute. din ea. Kerogenul materiei organice din rocile sedimentare de origine biogenă poate fi găsit într-o mare varietate de forme, dar poate fi împărțit în patru tipuri principale.

1) Liptinite– au un continut foarte mare de hidrogen, dar un continut redus de oxigen; compoziţia lor se datorează prezenţei catenelor carbonice alifatice. Se presupune că liptinitele s-au format în principal din alge (supuse de obicei la descompunere bacteriană). Au o capacitate mare de a se transforma în ulei.

2) Ieșiri– au un continut mare de hidrogen (totusi mai mic decat cel al liptinitelor), sunt bogate in lanturi alifatice si naftene saturate (hidrocarburi aliciclice), precum si cicluri aromatice si grupe functionale oxigenate. Această materie organică este formată din materiale vegetale, cum ar fi spori, polen, cuticule și alte părți structurale ale plantelor. Exiniții au o capacitate bună de a se transforma în condensat de petrol și gaze, iar în stadii superioare de evoluție metamorfică în gaz.

3) Vitrshity- au un continut scazut de hidrogen, un continut ridicat de oxigen si constau in principal din structuri aromatice cu lanturi alifatice scurte legate prin grupe functionale care contin oxigen. Sunt formate din materiale lemnoase structurate (lignocelulozice) și au o capacitate limitată de a se transforma în petrol, dar o bună capacitate de a se transforma în gaz.

4) Inertinită sunt roci clastice negre, opace (cu conținut ridicat de carbon și sărace în hidrogen) care s-au format din precursori lemnos foarte alterați. Nu au capacitatea de a se transforma în petrol și gaze.

Principalii factori prin care roca petrolieră este recunoscută sunt conținutul său de kerogen, tipul de materie organică din kerogen și stadiul de evoluție metamorfică a acestei materii organice. Rocile bune de petrol și gaze sunt cele care conțin 2-4% materie organică de tipul din care se pot forma și elibera hidrocarburile corespunzătoare. În condiții geochimice favorabile, formarea petrolului poate avea loc din roci sedimentare care conțin materie organică precum liptinită și exinită. Formarea depozitelor de gaze are loc de obicei în roci bogate în vitrinit sau ca urmare a fisurarii termice a uleiului format inițial.

Ca urmare a îngropării ulterioare a sedimentelor de materie organică sub straturile superioare ale rocilor sedimentare, această substanță este expusă la temperaturi din ce în ce mai ridicate, ceea ce duce la descompunerea termică a kerogenului și formarea de petrol și gaze. Formarea petrolului în cantități de interes pentru dezvoltarea industrială a câmpului are loc în anumite condiții de timp și temperatură (adâncimea de apariție), iar timpul de formare este cu cât mai lung, cu atât temperatura este mai scăzută (acest lucru este ușor de înțeles dacă avem presupunem că reacția se desfășoară conform ecuației de ordinul întâi și are o dependență de Arrhenius de temperatură). De exemplu, aceeași cantitate de ulei care s-a format la 100°C în aproximativ 20 de milioane de ani ar trebui să se formeze la 90°C în 40 de milioane de ani și la 80°C în 80 de milioane de ani. Rata de formare a hidrocarburilor din kerogen se dublează aproximativ pentru fiecare creștere a temperaturii cu 10°C. in orice caz compoziție chimică kerogenul. poate fi extrem de divers și, prin urmare, relația indicată între timpul de maturare a uleiului și temperatura acestui proces poate fi considerată doar ca bază pentru estimări aproximative.

Studiile geochimice moderne arată că în platoul continental al Mării Nordului, la fiecare 100 m creșterea adâncimii este însoțită de o creștere a temperaturii cu aproximativ 3°C, ceea ce înseamnă că rocile sedimentare bogate în materie organică au format hidrocarburi lichide la o adâncime de 2500-4000. m timp de 50-80 de milioane de ani. Uleiurile ușoare și condensurile par să se fi format la adâncimi de 4000-5000 m, iar metanul (gaz uscat) la adâncimi mai mari de 5000 m.

Sursele naturale de hidrocarburi sunt combustibilii fosili - petrol și gaze, cărbune și turbă. Zăcămintele de țiței și gaze au apărut în urmă cu 100-200 de milioane de ani de la plante și animale marine microscopice care s-au încorporat în roci sedimentare care s-au format pe fundul mării, în contrast, cărbunele și turba au început să se formeze acum 340 de milioane de ani din plantele care cresc pe uscat.

Gazele naturale și țițeiul se găsesc de obicei împreună cu apa în straturile purtătoare de petrol situate între straturile de rocă (Fig. 2). Termenul „gaz natural” se aplică și gazelor care se formează în conditii naturale din descompunerea cărbunelui. Gazele naturale și țițeiul sunt dezvoltate pe fiecare continent, cu excepția Antarcticii. Cei mai mari producători de gaze naturale din lume sunt Rusia, Algeria, Iran și Statele Unite. Cei mai mari producători de țiței sunt Venezuela, Arabia Saudită, Kuweit și Iran.

Gazele naturale constă în principal din metan (Tabelul 1).

Uleiul brut este un lichid uleios care poate varia în culoare de la maro închis sau verde până la aproape incolor. Contine număr mare alcani. Printre aceștia se numără alcanii neramificati, alcanii ramificati și cicloalcanii cu un număr de atomi de carbon de la cinci la 40. Denumirea industrială a acestor cicloalcani este binecunoscută. De asemenea, țițeiul conține aproximativ 10% hidrocarburi aromatice, precum și cantități mici de alți compuși care conțin sulf, oxigen și azot.

Hidrocarburile au o mare importanță economică, deoarece servesc ca cel mai important tip de materie primă pentru obținerea aproape a tuturor produselor din industria modernă a sintezei organice și sunt utilizate pe scară largă în scopuri energetice. Ele par să acumuleze căldură și energie solară, care sunt eliberate în timpul arderii. Turba, cărbunele, șisturile bituminoase, petrolul, gazele petroliere naturale și asociate conțin carbon, a cărui combinație cu oxigenul în timpul arderii este însoțită de eliberarea de căldură.

cărbune turbă ulei gaz natural
solid solid lichid gaz
fara miros fara miros Miros puternic fara miros
compoziție uniformă compoziție uniformă amestec de substante amestec de substante
o rocă de culoare închisă cu un conținut ridicat de materie combustibilă rezultată din îngroparea acumulărilor diferitelor plante în straturile sedimentare acumulare de masă vegetală semi-descompusă acumulată pe fundul mlaștinilor și al lacurilor îngroșate lichid uleios combustibil natural, constă dintr-un amestec de hidrocarburi lichide și gazoase un amestec de gaze format în intestinele Pământului în timpul descompunerii anaerobe a substanțelor organice, gazul aparține grupului de roci sedimentare
Puterea calorică - numărul de calorii eliberate prin arderea a 1 kg de combustibil
7 000 - 9 000 500 - 2 000 10000 - 15000 ?

Cărbune.

Cărbunele a fost întotdeauna o materie primă promițătoare pentru energie și multe produse chimice.

Începând cu secolul al XIX-lea, primul consumator important de cărbune a fost transportul, apoi cărbunele a început să fie folosit pentru producerea de energie electrică, cocs metalurgic, producerea diverselor produse în timpul prelucrării chimice, materiale structurale carbon-grafit, materiale plastice, ceară de munte, combustibili sintetici, lichizi și gazoși cu conținut ridicat de calorii, acizi cu conținut ridicat de azot pentru producerea de îngrășăminte.

Cărbunele este un amestec complex de compuși macromoleculari, care include următoarele elemente: C, H, N, O, S. Cărbunele, ca și uleiul, conține o cantitate mare de diverse substanțe organice, precum și substanțe anorganice, cum ar fi, de exemplu , apă, amoniac, hidrogen sulfurat și, desigur, carbonul însuși - cărbune.

Procesarea cărbunelui durează în trei direcții principale: cocsificare, hidrogenare și ardere incompletă. Una dintre principalele moduri de prelucrare a cărbunelui este cocsificabil– calcinare fără acces de aer în cuptoare de cocs la o temperatură de 1000–1200°C. La această temperatură, fără acces la oxigen, cărbunele suferă cele mai complexe transformări chimice, în urma cărora se formează cocs și produse volatile:

1. gaz de cocs (hidrogen, metan, monoxid de carbon și dioxid de carbon, impurități de amoniac, azot și alte gaze);

2. gudron de cărbune (câteva sute de substanțe organice diferite, inclusiv benzen și omologii săi, fenol și alcooli aromatici, naftalenă și diverși compuși heterociclici);

3. supra-gudron, sau amoniac, apă (amoniac dizolvat, precum și fenol, hidrogen sulfurat și alte substanțe);

4. cocs (rezidu solid de cocsificare, carbon practic pur).

Cocsul răcit este trimis la uzinele metalurgice.

Când produsele volatile (gazul cuptorului de cocs) sunt răcite, gudronul de cărbune și apa cu amoniac se condensează.

Trecând produse necondensate (amoniac, benzen, hidrogen, metan, CO 2 , azot, etilenă etc.) printr-o soluție de acid sulfuric, se izolează sulfatul de amoniu, care este folosit ca îngrășământ mineral. Benzenul este preluat în solvent și distilat din soluție. După aceea, gazul de cocs este folosit ca combustibil sau ca materie primă chimică. Gudronul de cărbune se obține în cantități mici (3%). Dar, având în vedere amploarea producției, gudronul de cărbune este considerat materie primă pentru obținerea unui număr de substanțe organice. Dacă produsele care fierb până la 350 ° C sunt îndepărtate de rășină, atunci rămâne o masă solidă - smoală. Este folosit pentru fabricarea lacurilor.

Hidrogenarea cărbunelui se realizează la o temperatură de 400–600°C sub o presiune a hidrogenului de până la 25 MPa în prezența unui catalizator. În acest caz, se formează un amestec de hidrocarburi lichide, care poate fi folosit ca combustibil pentru motor. Obținerea combustibilului lichid din cărbune. Combustibilii sintetici lichizi sunt benzina cu octan ridicat, motorina și combustibilii pentru cazane. Pentru a obține combustibil lichid din cărbune, este necesară creșterea conținutului său de hidrogen prin hidrogenare. Hidrogenarea se realizează folosind circulația multiplă, ceea ce vă permite să transformați într-un lichid și gaze întreaga masă organică de cărbune. Avantajul acestei metode este posibilitatea de hidrogenare a cărbunelui brun de calitate scăzută.

Gazeificarea cărbunelui va face posibilă utilizarea cărbunelui maro și negru de calitate scăzută la centralele termice fără a polua mediul cu compuși de sulf. Aceasta este singura metodă de producere a monoxidului de carbon concentrat ( monoxid de carbon) CO. Arderea incompletă a cărbunelui produce monoxid de carbon (II). Pe un catalizator (nichel, cobalt) la presiune normală sau ridicată, hidrogenul și CO pot fi utilizate pentru a produce benzină care conține hidrocarburi saturate și nesaturate:

nCO + (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH20;

nCO + 2nH2 → CnH2n + nH2O.

Dacă distilarea uscată a cărbunelui se efectuează la 500–550°C, se obține gudron, care, împreună cu bitumul, este utilizat în industria construcțiilor ca liant la fabricarea acoperișurilor, acoperirilor hidroizolante (material de acoperiș, pâslă de acoperiș, etc.).

În natură, cărbunele se găsește în următoarele regiuni: regiunea Moscovei, bazinul Yakutsk de Sud, Kuzbass, Donbass, bazinul Pechora, bazinul Tunguska, bazinul Lena.

Gaz natural.

Gazul natural este un amestec de gaze, a cărui componentă principală este metanul CH 4 (de la 75 la 98% în funcție de domeniu), restul este etan, propan, butan și o cantitate mică de impurități - azot, monoxid de carbon (IV ), hidrogen sulfurat și vapori de apă, și, aproape întotdeauna, hidrogen sulfuratși compuși organici ai uleiului - mercaptani. Ei sunt cei care dau gazului un miros neplăcut specific, iar atunci când sunt arse, duc la formarea de dioxid de sulf toxic SO 2.

De obicei, mai mare masa moleculara hidrocarbură, cu atât este mai puțin conținută în gazul natural. Compoziția gazelor naturale din diferite zăcăminte nu este aceeași. Compoziția sa medie ca procent în volum este după cum urmează:

CH 4 C2H6 C3H8 C4H10 N 2 și alte gaze
75-98 0,5 - 4 0,2 – 1,5 0,1 – 1 1-12

Metanul se formează în timpul fermentației anaerobe (fără acces la aer) a reziduurilor vegetale și animale, prin urmare se formează în sedimentele de fund și se numește gaz „de mlaștină”.

Depuneri de metan sub formă cristalină hidratată, așa-numita hidrat de metan, găsit sub un strat de permafrost și la adâncimi mari ale oceanelor. La temperaturi scăzute (-800 ° C) și presiuni ridicate, moleculele de metan sunt situate în golurile rețelei cristaline de gheață de apă. În golurile de gheață ale unui metru cub de hidrat de metan, 164 de metri cubi de gaz sunt „eliminate”.

Bucățile de hidrat de metan arată ca gheața murdară, dar în aer ard cu o flacără galben-albastru. Se estimează că între 10.000 și 15.000 de gigatone de carbon sunt stocate pe planetă sub formă de hidrat de metan (o giga înseamnă 1 miliard). Astfel de volume sunt de multe ori mai mari decât toate rezervele de gaze naturale cunoscute în prezent.

Gazul natural este o resursă naturală regenerabilă, deoarece este sintetizat continuu în natură. Se mai numește și „biogaz”. Prin urmare, mulți oameni de știință de mediu asociază astăzi perspectivele existenței prospere a omenirii tocmai cu utilizarea gazului ca combustibil alternativ.

Ca combustibil, gazele naturale prezintă mari avantaje față de combustibilii solizi și lichizi. Puterea sa calorica este mult mai mare, la ardere nu lasa cenusa, produsele de ardere sunt mult mai prietenoase cu mediul. Prin urmare, aproximativ 90% din volumul total de gaz natural produs este arse drept combustibil la centralele termice și cazanele, în procesele termice la întreprinderile industriale și în viața de zi cu zi. Aproximativ 10% din gazul natural este folosit ca materie primă valoroasă pentru industria chimică: pentru a produce hidrogen, acetilenă, funingine, diverse materiale plastice și medicamente. Metanul, etanul, propanul și butanul sunt izolate din gazul natural. Produsele care pot fi obținute din metan sunt de mare importanță industrială. Metanul este utilizat pentru sinteza multor substanțe organice - gaz de sinteză și sinteza ulterioară a alcoolilor pe baza acestuia; solvenți (tetraclorură de carbon, clorură de metilen etc.); formaldehidă; acetilenă și funingine.

Gazele naturale formează zăcăminte independente. Principalele zăcăminte de gaze naturale combustibile sunt situate în nordul și vestul Siberiei, bazinul Volga-Ural, Caucazul de Nord (Stavropol), Republica Komi, regiunea Astrakhan, Marea Barents.

Ţintă. Generalizarea cunoștințelor despre sursele naturale de compuși organici și prelucrarea acestora; arata succesele si perspectivele de dezvoltare a petrochimiei si chimiei cocsului, rolul acestora in progresul tehnic al tarii; aprofundarea cunoștințelor din cursul de geografie economică despre industria gazelor, direcțiile moderne de prelucrare a gazelor, materiile prime și problemele energetice; dezvoltarea independenței în lucrul cu un manual, referință și literatură de știință populară.

PLAN

izvoare naturale hidrocarburi. Gaz natural. Gaze petroliere asociate.
Ulei și produse petroliere, aplicarea lor.
Cracare termică și catalitică.
Producția de cocs și problema obținerii combustibilului lichid.
Din istoria dezvoltării OJSC Rosneft-KNOS.
Capacitatea de producție a fabricii. Produse fabricate.
Comunicare cu laboratorul de chimie.
Protecția mediului în fabrică.
Planuri de plante pentru viitor.

Surse naturale de hidrocarburi.
Gaz natural. Gaze petroliere asociate

Înainte de Marele Război Patriotic, stocurile industriale gaz natural au fost cunoscute în regiunea Carpatică, în Caucaz, în regiunea Volga și în Nord (Komi ASSR). Studiul rezervelor de gaze naturale a fost asociat doar cu explorarea petrolului. Rezervele industriale de gaze naturale se ridicau în 1940 la 15 miliarde m 3 . Apoi s-au descoperit zăcăminte de gaze în Caucazul de Nord, Transcaucazia, Ucraina, regiunea Volga, Asia Centrala, Siberia de Vest și Orientul Îndepărtat. Pe
La 1 ianuarie 1976, rezervele explorate de gaze naturale se ridicau la 25,8 trilioane m3, din care 4,2 trilioane m3 (16,3%) în partea europeană a URSS, 21,6 trilioane m3 (83,7%), inclusiv
18,2 trilioane m 3 (70,5%) - în Siberia și Orientul Îndepărtat, 3,4 trilioane m 3 (13,2%) - în Asia Centrală și Kazahstan. La 1 ianuarie 1980, rezervele potențiale de gaze naturale se ridicau la 80–85 trilioane m 3 , explorate - 34,3 trilioane m 3 . Mai mult, rezervele au crescut în principal datorită descoperirii zăcămintelor în partea de est a țării - rezervele explorate au fost la un nivel de aproximativ
30,1 trilioane m 3, ceea ce a reprezentat 87,8% din întreaga Uniune.
Astăzi, Rusia deține 35% din rezervele mondiale de gaze naturale, ceea ce reprezintă peste 48 de trilioane de m 3 . Principalele zone de apariție a gazelor naturale în Rusia și țările CSI (câmpuri):

Provincia de petrol și gaze din Siberia de Vest:
Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye, Nadymskoye, Tazovskoye – Regiunea autonomă Yamalo-Nenets;
Regiunea gazoasă Pokhromskoye, Igrimskoye - Berezovskaya;
Meldzhinskoye, Luginetskoye, Ust-Silginskoye - regiunea gazoasă Vasyugan.
Provincia de petrol și gaze Volga-Ural:
cea mai semnificativă este Vuktylskoye, în regiunea de petrol și gaze Timan-Pechora.
Asia Centrală și Kazahstan:
cea mai semnificativă din Asia Centrală este Gazli, în Valea Ferghana;
Kyzylkum, Bairam-Ali, Darvaza, Achak, Shatlyk.
Caucazul de Nordși Transcaucazia:
Karadag, Duvanny - Azerbaidjan;
Dagestan Lights - Dagestan;
Severo-Stavropolskoye, Pelachiadinskoye - Regiunea Stavropol;
Leningradskoye, Maykopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Teritoriul Krasnodar.

De asemenea, zăcămintele de gaze naturale sunt cunoscute în Ucraina, Sahalin și Orientul Îndepărtat.
În ceea ce privește rezervele de gaze naturale, se remarcă Siberia de Vest (Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye). Rezervele industriale ajung aici la 14 trilioane m 3 . Câmpurile de gaz condensat Yamal (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye etc.) capătă acum o importanță deosebită. Pe baza lor, proiectul Yamal-Europe este în curs de implementare.
Producția de gaze naturale este foarte concentrată și concentrată pe zonele cu cele mai mari și mai profitabile zăcăminte. Doar cinci zăcăminte - Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye și Orenburgskoye - conțin 1/2 din toate rezervele industriale ale Rusiei. Rezervele din Medvezhye sunt estimate la 1,5 trilioane m 3 , iar cele ale Urengoy – la 5 trilioane m 3 .
Următoarea caracteristică este amplasarea dinamică a siturilor de producție a gazelor naturale, care se explică prin extinderea rapidă a limitelor resurselor identificate, precum și relativă ușurință și ieftinitate a implicării acestora în dezvoltare. In spate Pe termen scurt principalele centre de producere a gazelor naturale s-au mutat din regiunea Volga în Ucraina, Caucazul de Nord. Alte schimbări teritoriale au fost cauzate de dezvoltarea zăcămintelor în Siberia de Vest, Asia Centrală, Urali și Nord.

După prăbușirea URSS în Rusia, a avut loc o scădere a volumului producției de gaze naturale. Scăderea a fost observată în principal în regiunea economică de Nord (8 miliarde m3 în 1990 și 4 miliarde m3 în 1994), în Urali (43 miliarde m3 și 35 miliarde m3).
555 miliarde m 3) și în Caucazul de Nord (6 și 4 miliarde m 3). Producția de gaze naturale a rămas la același nivel în regiunea Volga (6 miliarde mc) și în regiunile economice din Orientul Îndepărtat.
La sfârşitul anului 1994, s-a înregistrat o tendinţă ascendentă a nivelurilor de producţie.
Din republicile fostei URSS Federația Rusă dă cele mai multe gaze, pe locul doi se află Turkmenistanul (mai mult de 1/10), urmat de Uzbekistan și Ucraina.
De o importanță deosebită este extracția gazelor naturale de pe raftul Oceanului Mondial. În 1987, zăcămintele offshore produceau 12,2 miliarde m 3 , sau aproximativ 2% din gazul produs în țară. Producția de gaz asociată în același an a fost de 41,9 miliarde mc. Pentru multe zone, una dintre rezervele de combustibil gazos este gazeificarea cărbunelui și a șisturilor. Gazeificarea subterană a cărbunelui se realizează în Donbass (Lysichansk), Kuzbass (Kiselevsk) și Bazinul Moscovei (Tula).
Gazul natural a fost și rămâne un produs important de export în comerțul exterior al Rusiei.
Principalele centre de prelucrare a gazelor naturale sunt situate în Urali (Orenburg, Shkapovo, Almetyevsk), în Siberia de Vest (Nijnevartovsk, Surgut), în regiunea Volga (Saratov), ​​​​în Caucazul de Nord (Grozny) și în alte gaze. provincii purtătoare. Se poate observa că instalațiile de prelucrare a gazelor tind spre surse de materii prime - zăcăminte și conducte mari de gaze.
Cea mai importantă utilizare a gazelor naturale este ca combustibil. Recent, s-a observat o tendință de creștere a ponderii gazelor naturale în bilanțul combustibil al țării.

Cele mai apreciate gaze naturale cu un conținut ridicat de metan sunt Stavropol (97,8% CH 4), Saratov (93,4%), Urengoy (95,16%).
Rezervele de gaze naturale de pe planeta noastră sunt foarte mari (aproximativ 1015 m 3). În Rusia sunt cunoscute peste 200 de zăcăminte, acestea fiind situate în Siberia de Vest, în bazinul Volga-Ural, în Caucazul de Nord. Rusia deține primul loc în lume în ceea ce privește rezervele de gaze naturale.
Gazul natural este cel mai valoros tip de combustibil. Când gazul este ars, se eliberează multă căldură, astfel încât acesta servește drept combustibil eficient din punct de vedere energetic și ieftin în centralele de cazane, furnalele, cuptoarele cu focar deschis și cuptoarele de topire a sticlei. Utilizarea gazelor naturale în producție face posibilă creșterea semnificativă a productivității muncii.
Gazul natural este o sursă de materii prime pentru industria chimică: producția de acetilenă, etilenă, hidrogen, funingine, diverse materiale plastice, acid acetic, coloranți, medicamente și alte produse.

Trecere gaz petrolier - acesta este un gaz care există împreună cu uleiul, se dizolvă în ulei și se află deasupra acestuia, formând un „capot de gaz”, sub presiune. La ieșirea din puț presiunea scade, iar gazul asociat este separat de petrol. Acest gaz nu a fost folosit în trecut, ci a fost pur și simplu ars. În prezent este capturat și folosit ca combustibil și materie primă chimică valoroasă. Posibilitățile de utilizare a gazelor asociate sunt chiar mai largi decât cele ale gazelor naturale. compoziţia lor este mai bogată. Gazele asociate conțin mai puțin metan decât gazul natural, dar conțin mult mai mulți omologi de metan. Pentru a utiliza mai rațional gazul asociat, acesta este împărțit în amestecuri cu o compoziție mai îngustă. După separare, se obține benzină gazoasă, propan și butan, gaz uscat. Se extrag și hidrocarburi individuale - etan, propan, butan și altele. Prin dehidrogenarea acestora se obtin hidrocarburi nesaturate - etilena, propilena, butilena etc.

Ulei și produse petroliere, aplicarea lor

Uleiul este un lichid uleios cu un miros înțepător. Se găsește în multe locuri de pe glob, impregnând roci poroase la diferite adâncimi.
Potrivit majorității oamenilor de știință, petrolul este rămășițele modificate geochimic ale plantelor și animalelor care au locuit cândva pe glob. Această teorie a originii organice a uleiului este susținută de faptul că uleiul conține unele substanțe azotate - produsele de descompunere a substanțelor prezente în țesuturile plantelor. Există și teorii despre originea anorganică a petrolului: formarea acestuia ca urmare a acțiunii apei în straturile globului asupra carburilor metalice fierbinți (compuși ai metalelor cu carbon), urmată de o modificare a hidrocarburilor rezultate sub influența de temperatură ridicată, presiune ridicata, expunerea la metale, aer, hidrogen etc.
Când uleiul este extras din straturile purtătoare de petrol, care se află uneori în scoarța terestră la o adâncime de câțiva kilometri, petrolul fie iese la suprafață sub presiunea gazelor aflate pe el, fie este pompat de pompe.

Industria petrolieră este astăzi un mare complex economic național care trăiește și se dezvoltă conform propriilor legi. Ce înseamnă petrolul astăzi pentru economia națională a țării? Uleiul este o materie primă pentru petrochimie în producția de cauciuc sintetic, alcooli, polietilenă, polipropilenă, o gamă largă de diverse materiale plastice și produse finite din acestea, țesături artificiale; o sursă pentru producția de combustibili pentru motoare (benzină, kerosen, motorină și carburanți pentru avioane), uleiuri și lubrifianți, precum și combustibil pentru cazane și cuptoare (pacură), materiale de construcție (bitum, gudron, asfalt); materie primă pentru obţinerea unui număr de preparate proteice utilizate ca aditivi în hrana animalelor pentru stimularea creşterii acestuia.
Petrolul este bogăția noastră națională, sursa puterii țării, fundamentul economiei sale. Complexul petrolier al Rusiei include 148 de mii de sonde de petrol, 48,3 mii km de conducte petroliere principale, 28 de rafinării de petrol cu ​​o capacitate totală de peste 300 de milioane de tone de petrol pe an, precum și un număr mare de alte unități de producție.
Aproximativ 900.000 de angajați sunt angajați în întreprinderile industriei petroliere și a industriilor sale de servicii, inclusiv aproximativ 20.000 de oameni din domeniul științei și serviciilor științifice.
În ultimele decenii, au avut loc schimbări fundamentale în structura industriei combustibililor asociate cu o scădere a ponderii industriei cărbunelui și cu creșterea industriilor de producție și prelucrare a petrolului și gazelor. Dacă în 1940 acestea se ridicau la 20,5%, atunci în 1984 - 75,3% din producția totală de combustibil mineral. Acum, gazele naturale și cărbunele la cariera ies în prim plan. Consumul de petrol în scopuri energetice va fi redus, dimpotrivă, utilizarea sa ca materie primă chimică se va extinde. În prezent, în structura bilanțului combustibil și energetic, petrolul și gazele reprezintă 74%, în timp ce ponderea petrolului este în scădere, în timp ce ponderea gazelor este în creștere și este de aproximativ 41%. Ponderea cărbunelui este de 20%, restul de 6% este energie electrică.
Rafinarea petrolului a fost începută pentru prima dată de frații Dubinin în Caucaz. Rafinarea primară a petrolului constă în distilarea acestuia. Distilarea se efectuează la rafinării după separarea gazelor petroliere.

Din ulei sunt izolate o varietate de produse de mare importanță practică. În primul rând, hidrocarburile gazoase dizolvate (în principal metan) sunt îndepărtate din acesta. După distilarea hidrocarburilor volatile, uleiul este încălzit. Hidrocarburile cu un număr mic de atomi de carbon în moleculă, care au un punct de fierbere relativ scăzut, sunt primele care intră în stare de vapori și sunt distilate. Pe măsură ce temperatura amestecului crește, hidrocarburile cu un punct de fierbere mai mare sunt distilate. În acest fel, pot fi colectate amestecuri individuale (fracții) de ulei. Cel mai adesea, cu această distilare, se obțin patru fracții volatile, care sunt apoi supuse unei separări ulterioare.
Principalele fracții de ulei sunt următoarele.
Fracția de benzină, colectat de la 40 la 200 ° C, conține hidrocarburi de la C 5 H 12 la C 11 H 24. După distilarea ulterioară a fracției izolate, benzină (t kip = 40–70 °C), benzină
(t kip \u003d 70–120 ° С) - aviație, automobile etc.
Fracția de nafta, colectate în intervalul de la 150 la 250 ° C, conține hidrocarburi de la C 8 H 18 la C 14 H 30. Nafta este folosită ca combustibil pentru tractoare. Cantități mari de naftă sunt transformate în benzină.
Fracția de kerosen include hidrocarburi de la C 12 H 26 la C 18 H 38 cu un punct de fierbere de la 180 la 300 °C. Kerosenul, după ce a fost rafinat, este folosit ca combustibil pentru tractoare, avioane cu reacție și rachete.
Fracția de motorină (t balot > 275 °C), altfel numit combustibil diesel.
Rezidu după distilarea uleiului - păcură- conține hidrocarburi cu un număr mare de atomi de carbon (până la multe zeci) în moleculă. Păcura este de asemenea fracţionată prin distilare la presiune redusă pentru a evita descompunerea. Drept urmare, obțineți uleiuri solare(combustibil diesel), uleiuri lubrifiante(autotractor, aviație, industrial etc.), petrolatum(vaselina tehnică este folosită pentru lubrifierea produselor metalice pentru a le proteja de coroziune, vaselina purificată este folosită ca bază pentru cosmetică și în medicină). Din unele tipuri de ulei parafină(pentru producerea chibriturilor, lumânărilor etc.). După distilarea componentelor volatile din păcură rămâne gudron. Este utilizat pe scară largă în construcția drumurilor. Pe lângă prelucrarea în uleiuri lubrifiante, păcura este folosită și ca combustibil lichid în centralele de cazane. Benzina obținută în timpul distilării uleiului nu este suficientă pentru a acoperi toate nevoile. În cel mai bun caz, până la 20% din benzină poate fi obținută din ulei, restul sunt produse cu punct de fierbere ridicat. În acest sens, chimia s-a confruntat cu sarcina de a găsi modalități de a obține benzină în cantități mari. O modalitate convenabilă a fost găsită cu ajutorul teoriei structurii compușilor organici creată de A.M. Butlerov. Produsele de distilare a uleiului cu punct de fierbere ridicat nu sunt adecvate pentru utilizare ca combustibil pentru motor. Punctul lor de fierbere ridicat se datorează faptului că moleculele unor astfel de hidrocarburi sunt lanțuri prea lungi. Dacă moleculele mari care conțin până la 18 atomi de carbon sunt descompuse, se obțin produse cu punct de fierbere scăzut, cum ar fi benzina. Acest mod a fost urmat de inginerul rus V.G. Șuhov, care în 1891 a dezvoltat o metodă de scindare a hidrocarburilor complexe, numită ulterior cracare (care înseamnă scindare).

Îmbunătățirea fundamentală a cracării a fost introducerea în practică a procesului de cracare catalitică. Acest proces a fost efectuat pentru prima dată în 1918 de către N.D. Zelinsky. Cracarea catalitică a făcut posibilă obținerea benzinei de aviație pe scară largă. În unitățile de cracare catalitică la o temperatură de 450 °C, sub acțiunea catalizatorilor, lanțurile lungi de carbon sunt scindate.

Cracare termică și catalitică

Principala modalitate de procesare a fracțiilor petroliere sunt diferitele tipuri de fisurare. Pentru prima dată (1871–1878), cracarea petrolului a fost efectuată la scară de laborator și semi-industrială de către A.A. Letniy, angajat al Institutului Tehnologic din Sankt Petersburg. Primul brevet pentru o instalație de cracare a fost depus de Shukhov în 1891. Cracarea a devenit larg răspândită în industrie încă din anii 1920.
Cracarea este descompunerea termică a hidrocarburilor și a altora părțile constitutive ulei. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât rata de cracare este mai mare și randamentul de gaze și aromatice este mai mare.
Cracarea fracțiilor petroliere, pe lângă produsele lichide, produce o materie primă de o importanță capitală - gaze care conțin hidrocarburi nesaturate (olefine).
Există următoarele tipuri principale de fisurare:
fază lichidă (20–60 atm, 430–550 °C), dă benzină nesaturată și saturată, randamentul benzinei este de aproximativ 50%, gaze 10%;
spațiu de cap(obișnuit sau presiune scăzută, 600 °C), dă benzină aromatică nesaturată, randamentul este mai mic decât la cracarea în fază lichidă, se formează o cantitate mare de gaze;
piroliza ulei (presiune normală sau redusă, 650–700 °C), dă un amestec de hidrocarburi aromatice (pirobenzen), un randament de aproximativ 15%, mai mult de jumătate din materia primă este transformată în gaze;
hidrogenare distructivă (presiune hidrogen 200–250 atm, 300–400 °C în prezența catalizatorilor - fier, nichel, wolfram etc.), dă benzină marginală cu un randament de până la 90%;
cracare catalitică (300–500 °C în prezența catalizatorilor - AlCl 3 , aluminosilicați, MoS 3 , Cr 2 O 3 etc.), dă produse gazoase și benzină de calitate superioară cu predominanța hidrocarburilor aromatice și saturate de izostructură.
În tehnologie, așa-numita reformare catalitică– conversia benzinelor de calitate scăzută în benzine de calitate superioară cu octan ridicat sau hidrocarburi aromatice.
Principalele reacții în timpul cracării sunt reacțiile de scindare a lanțurilor de hidrocarburi, izomerizare și ciclizare. Radicalii liberi de hidrocarburi joacă un rol important în aceste procese.

Producția de cocs
și problema obținerii combustibilului lichid

Stocuri carbune tare in natura depaseste cu mult rezervele de petrol. Prin urmare, cărbunele este cel mai important tip de materie primă pentru industria chimică.
În prezent, industria folosește mai multe moduri de prelucrare a cărbunelui: distilarea uscată (cocsificare, semi-cocsificare), hidrogenare, ardere incompletă și producția de carbură de calciu.

Distilarea uscată a cărbunelui este utilizată pentru a obține cocs în metalurgie sau gaze menajere. Când se obține cărbune de cocsificare, cocs, gudron de cărbune, apă de gudron și gaze de cocsificare.
Gudron de cărbune conține o mare varietate de compuși aromatici și alți compuși organici. Se separă în mai multe fracții prin distilare la presiune normală. Din gudronul de cărbune se obțin hidrocarburi aromatice, fenoli etc.
gaze de cocsificare conțin în principal metan, etilenă, hidrogen și monoxid de carbon (II). Unele sunt arse, altele sunt reciclate.
Hidrogenarea cărbunelui se efectuează la 400–600 °C sub o presiune a hidrogenului de până la 250 atm în prezența unui catalizator, oxizi de fier. Aceasta produce un amestec lichid de hidrocarburi, care sunt de obicei supuse hidrogenării pe nichel sau alți catalizatori. Cărbunii bruni de calitate scăzută pot fi hidrogenați.

Carbura de calciu CaC 2 se obține din cărbune (cocs, antracit) și var. Ulterior este transformată în acetilenă, care este folosită în industria chimică din toate țările la o scară din ce în ce mai mare.

Din istoria dezvoltării OJSC Rosneft-KNOS

Istoria dezvoltării uzinei este strâns legată de industria petrolului și gazelor din Kuban.
Începutul producției de petrol în țara noastră este un trecut îndepărtat. În secolul X. Azerbaidjanul a făcut comerț cu petrol cu ​​diverse țări. În Kuban, dezvoltarea petrolului industrial a început în 1864 în regiunea Maykop. La cererea șefului regiunii Kuban, generalul Karmalin, D.I. Mendeleev a dat în 1880 o opinie cu privire la conținutul de petrol al Kubanului: Ilskaya".
În anii primilor planuri cincinale, au fost efectuate lucrări de prospețiune la scară largă și a început producția comercială de petrol. Gazul petrolier asociat a fost parțial folosit ca combustibil de uz casnic în așezările muncitorilor și majoritatea din acest produs valoros a fost ars pe torțe. Pentru a pune capăt risipei resurselor naturale, Ministerul URSS al Industriei Petrolei a decis în 1952 să construiască o fabrică de gaz și benzină în satul Afipsky.
În 1963, a fost semnat un act pentru punerea în funcțiune a primei etape a fabricii de gaz și benzină Afipsky.
La începutul anului 1964, procesarea condensului de gaz din teritoriul Krasnodar a început cu producția de benzină A-66 și motorină. Materia primă a fost gazul de la Kanevsky, Berezansky, Leningradsky, Maikopsky și alte câmpuri mari. Îmbunătățind producția, personalul fabricii a stăpânit producția de benzină de aviație B-70 și benzină A-72.
În august 1970, au fost puse în funcțiune două noi unități tehnologice de prelucrare a condensatului gazos cu producerea de aromatice (benzen, toluen, xilen): o unitate de distilare secundară și o unitate de reformare catalitică. Totodată, au fost construite instalații de epurare cu epurare biologică a apelor uzate și baza de mărfuri și materii prime a uzinei.
În 1975 a fost pusă în funcțiune o fabrică de producție de xilen, iar în 1978 a fost pusă în funcțiune o instalație de demetilare a toluenului fabricat din import. Fabrica a devenit unul dintre liderii din Minnefteprom pentru producerea de hidrocarburi aromatice pentru industria chimică.
Pentru a îmbunătăți structura de conducere a întreprinderii și organizarea unităților de producție, în ianuarie 1980, a fost înființată asociația de producție Krasnodarnefteorgsintez. Asociația cuprindea trei fabrici: situl Krasnodar (în funcțiune din august 1922), rafinăria de petrol Tuapse (în funcțiune din 1929) și rafinăria de petrol Afipsky (în funcțiune din decembrie 1963).
În decembrie 1993, întreprinderea a fost reorganizată, iar în mai 1994 Krasnodarnefteorgsintez OJSC a fost redenumită în Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC.

Articolul a fost pregătit cu sprijinul Met S LLC. Dacă trebuie să scăpați de o cadă de fontă, chiuvetă sau alte gunoi metalice, atunci cea mai bună soluție ar fi să contactați compania Met C. Pe site-ul, situat la „www.Metalloloms.Ru”, puteți, fără a părăsi ecranul monitorului, să comandați demontarea și îndepărtarea fierului vechi la un preț avantajos. Compania Met S angajează doar specialiști cu înaltă calificare, cu o experiență îndelungată de lucru.

Sfârșind să fie

 

Ar putea fi util să citiți: