Naravni viri ogljikovodikov: plin, nafta, koks. Njihova uporaba kot gorivo in v kemični sintezi

Ogljikovodiki so velikega gospodarskega pomena, saj so najpomembnejša vrsta surovine za pridobivanje skoraj vseh izdelkov sodobne industrije organske sinteze in se pogosto uporabljajo v energetske namene. Zdi se, da akumulirajo sončno toploto in energijo, ki se sproščata med zgorevanjem. Šota, premog, oljni skrilavec, nafta, naravni in povezani naftni plini vsebujejo ogljik, katerega kombinacija s kisikom med zgorevanjem spremlja sproščanje toplote.

premog šota olje zemeljski plin
trdna trdna tekočina plin
brez vonja brez vonja Močan vonj brez vonja
enotna sestava enotna sestava mešanica snovi mešanica snovi
temno obarvana kamnina z visoko vsebnostjo gorljive snovi, ki je posledica zakopavanja kopičenja različnih rastlin v sedimentne plasti. kopičenje polrazpadle rastlinske mase, nabrane na dnu močvirij in zaraščenih jezer naravna gorljiva oljnata tekočina, sestavljena iz mešanice tekočih in plinastih ogljikovodikov mešanica plinov, ki nastane v črevesju Zemlje pri anaerobnem razkroju organskih snovi, plin spada v skupino sedimentnih kamnin
Kalorična vrednost - število kalorij, ki se sprostijo pri zgorevanju 1 kg goriva
7 000 - 9 000 500 - 2 000 10000 - 15000 ?

Premog.

Premog je že od nekdaj obetavna surovina za energijo in številne kemične izdelke.

Od 19. stoletja je bil prvi večji porabnik premoga promet, nato so premog začeli uporabljati za proizvodnjo električne energije, metalurški koks, proizvodnjo različnih izdelkov pri kemični predelavi, karbografitnih konstrukcijskih materialov, plastike, gorskega voska, itd. sintetična, tekoča in plinasta visokokalorična goriva, kisline z visoko vsebnostjo dušika za proizvodnjo gnojil.

Premog je kompleksna mešanica makromolekularnih spojin, ki vključujejo naslednje elemente: C, H, N, O, S. Premog, tako kot nafta, vsebuje veliko število različne organske snovi, pa tudi anorganske snovi, kot so voda, amoniak, vodikov sulfid in seveda sam ogljik - premog.

Recikliranje črni premog poteka v treh glavnih smereh: koksanje, hidrogeniranje in nepopolno zgorevanje. Eden glavnih načinov predelave premoga je koksanje– žganje brez dostopa zraka v koksarnah pri temperaturi 1000–1200°C. Pri tej temperaturi, brez dostopa kisika, je premog podvržen najbolj zapletenim kemičnim transformacijam, zaradi česar nastanejo koks in hlapni produkti:

1. koksni plin (vodik, metan, ogljikov monoksid in ogljikov dioksid, primesi amoniaka, dušik in drugi plini);

2. premogov katran (več sto različnih organskih snovi, vključno z benzenom in njegovimi homologi, fenolom in aromatskimi alkoholi, naftalinom in različnimi heterocikličnimi spojinami);

3. suprakatran ali amoniak, voda (raztopljeni amoniak, pa tudi fenol, vodikov sulfid in druge snovi);

4. koks (trden ostanek koksanja, praktično čisti ogljik).

Ohlajeni koks se pošlje v metalurške obrate.

Pri ohlajanju hlapnih produktov (koksarniškega plina) kondenzirata premogov katran in amonijakova voda.

S prehodom nekondenziranih produktov (amoniak, benzen, vodik, metan, CO 2, dušik, etilen itd.) Skozi raztopino žveplove kisline se izolira amonijev sulfat, ki se uporablja kot mineralno gnojilo. Benzen prevzamemo v topilo in oddestiliramo iz raztopine. Nato se koksni plin uporablja kot gorivo ali kot kemična surovina. Premogov katran se pridobiva v majhnih količinah (3%). Toda glede na obseg proizvodnje se premogov katran šteje za surovino za pridobivanje številnih organskih snovi. Če izdelke, ki vrejo do 350 ° C, odženemo od smole, potem ostane trdna masa - smola. Uporablja se za izdelavo lakov.

Hidrogeniranje premoga poteka pri temperaturi 400–600 °C pod tlakom vodika do 25 MPa v prisotnosti katalizatorja. Pri tem nastane mešanica tekočih ogljikovodikov, ki se lahko uporablja kot pogonsko gorivo. Pridobivanje tekočega goriva iz premoga. Tekoča sintetična goriva so visokooktanski bencin, dizel in kotlovska goriva. Za pridobivanje tekočega goriva iz premoga je potrebno povečati vsebnost vodika s hidrogenacijo. Hidrogeniranje se izvaja z večkratnim kroženjem, ki vam omogoča, da celotno organsko maso premoga spremenite v tekočino in pline. Prednost te metode je možnost hidrogeniranja nizko kakovostnega rjavega premoga.

Uplinjanje premoga bo omogočilo uporabo nizkokakovostnih rjavih in črnih premogov v termoelektrarnah brez onesnaževanja okoljužveplove spojine. To je edina metoda za pridobivanje koncentriranega ogljikovega monoksida ( ogljikov monoksid) CO. Pri nepopolnem zgorevanju premoga nastaja ogljikov monoksid (II). Na katalizatorju (nikelj, kobalt) pri normalnem ali povišanem tlaku lahko vodik in CO uporabimo za proizvodnjo bencina, ki vsebuje nasičene in nenasičene ogljikovodike:

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Če suho destilacijo premoga izvedemo pri 500–550 °C, dobimo katran, ki se skupaj z bitumnom uporablja v gradbeništvu kot vezivo pri izdelavi strešnih kritin, hidroizolacijskih premazov (strešni material, strešna lepenka, itd.).

V naravi premog najdemo v naslednjih regijah: Moskovska regija, Južni Yakutski bazen, Kuzbas, Donbas, Pechora bazen, Tunguski bazen, Lena bazen.

Zemeljski plin.

Zemeljski plin je mešanica plinov, katere glavna sestavina je metan CH 4 (od 75 do 98 %, odvisno od polja), ostalo je etan, propan, butan in majhna količina nečistoč - dušik, ogljikov monoksid (IV ), vodikov sulfid in hlapi vode, in skoraj vedno vodikov sulfid in organske spojine nafte - merkaptani. Prav oni dajejo plinu specifičen neprijeten vonj, pri zgorevanju pa povzročijo nastanek strupenega žveplovega dioksida SO 2.

Na splošno velja, da večja kot je molekulska masa ogljikovodika, manj ga vsebuje zemeljski plin. Sestava zemeljskega plina iz različnih polj ni enaka. Njegova povprečna sestava kot odstotek prostornine je naslednja:

CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 N 2 in drugi plini
75-98 0,5 - 4 0,2 – 1,5 0,1 – 1 1-12

Metan nastaja med anaerobno (brez dostopa zraka) fermentacijo rastlinskih in živalskih ostankov, zato nastaja v pridnenih usedlinah in se imenuje "močvirski" plin.

Nahajališča metana v hidratizirani kristalni obliki, ti metan hidrat, najdemo pod plastjo permafrosta in v velikih globinah oceanov. Pri nizkih temperaturah (–800ºC) in visoki pritiski molekule metana se nahajajo v prazninah kristalne mreže vodnega ledu. V ledenih prazninah enega kubičnega metra metan hidrata je "naftalina" 164 kubičnih metrov plina.

Koščki metan hidrata so videti kot umazan led, a na zraku gorijo z rumeno modrim plamenom. Ocenjuje se, da je na planetu shranjenih 10.000 do 15.000 gigaton ogljika v obliki metan hidrata (giga je 1 milijarda). Takšne količine so večkrat večje od vseh trenutno znanih zalog zemeljskega plina.

Zemeljski plin je obnovljiv naravni vir, saj se nenehno sintetizira v naravi. Imenuje se tudi "bioplin". Zato mnogi okoljski znanstveniki danes povezujejo možnosti za uspešen obstoj človeštva prav z uporabo plina kot alternativnega goriva.

Zemeljski plin ima kot gorivo velike prednosti pred trdimi in tekočimi gorivi. Njegova kurilna vrednost je veliko večja, pri zgorevanju ne pušča pepela, produkti zgorevanja so okolju veliko bolj prijazni. Zato približno 90% celotne količine proizvedenega zemeljskega plina zgori kot gorivo v termoelektrarnah in kotlovnicah, v termičnih procesih v industrijskih podjetjih in v vsakdanjem življenju. Približno 10 % zemeljskega plina se uporablja kot dragocena surovina za kemično industrijo: za proizvodnjo vodika, acetilena, saj, različnih plastičnih mas in zdravil. Metan, etan, propan in butan so izolirani iz zemeljskega plina. Produkti, ki jih je mogoče pridobiti iz metana, so velikega industrijskega pomena. Metan se uporablja za sintezo številnih organskih snovi - sintezni plin in nadaljnjo sintezo alkoholov na njegovi osnovi; topila (ogljikov tetraklorid, metilen klorid itd.); formaldehid; acetilen in saje.

Zemeljski plin tvori samostojna nahajališča. Glavna nahajališča naravnih gorljivih plinov se nahajajo v severnem in Zahodna Sibirija, porečje Volga-Ural, na severnem Kavkazu (Stavropol), v republiki Komi, regiji Astrahan, Barentsovem morju.

Naravni vir ogljikovodikov
Njegove glavne značilnosti
Olje

Večkomponentna mešanica, sestavljena predvsem iz ogljikovodikov. Ogljikovodike predstavljajo predvsem alkani, cikloalkani in areni.
Prehajanje naftni plin

Mešanica, sestavljena skoraj izključno iz alkanov z dolgo verigo ogljika od 1 do 6 atomov ogljika, nastane ob pridobivanju nafte, od tod tudi izvor imena. Obstaja trend: manjša kot je molekulska masa alkana, večji je njegov odstotek v povezanem naftnem plinu.
Zemeljski plin

Mešanica, sestavljena pretežno iz alkanov z nizko molekulsko maso. Glavna sestavina zemeljskega plina je metan. Njegov odstotek, odvisno od plinskega polja, je lahko od 75 do 99%. Na drugem mestu po koncentraciji z velikim odstopanjem je etan, propana je še manj itd.

Temeljna razlika med zemeljskim plinom in pripadajočim naftnim plinom je v tem, da je delež propana in izomernih butanov v povezanem naftnem plinu veliko večji.
Premog

Večkomponentna mešanica različnih spojin ogljika, vodika, kisika, dušika in žvepla. Tudi sestava premoga vključuje precejšnjo količino anorganskih snovi, katerih delež je bistveno večji kot v nafti.

Rafiniranje nafte

Nafta je večkomponentna mešanica različnih snovi, predvsem ogljikovodikov. Te komponente se med seboj razlikujejo po vrelišču. V zvezi s tem, če olje segrevamo, potem iz njega najprej izhlapijo komponente z najlažjim vreliščem, nato spojine z višjim vreliščem itd. Na podlagi tega pojava primarna rafinacija nafte , ki sestoji iz destilacija (popravek) olje. Ta proces se imenuje primarni, saj se predpostavlja, da med njegovim potekom ne pride do kemičnih transformacij snovi, olje pa se loči le na frakcije z različnimi vrelišči. Spodaj je shematski diagram destilacijske kolone z Kratek opis sam postopek destilacije:

Pred procesom rektifikacije olje pripravimo na poseben način, in sicer ga odstranimo iz nečiste vode z v njej raztopljenimi solmi in iz trdnih mehanskih primesi. Tako pripravljeno olje pride v cevno peč, kjer se segreje na visoko temperaturo (320-350 o C). Visokotemperaturno olje po segrevanju v cevni peči pride v spodnji del destilacijske kolone, kjer posamezne frakcije izhlapevajo, njihove pare pa se dvigajo po destilacijski koloni navzgor. Višji kot je del destilacijske kolone, nižja je njegova temperatura. Tako so naslednji ulomki vzeti na različnih višinah:

1) destilacijski plini (vzeti s samega vrha kolone, zato njihovo vrelišče ne presega 40 ° C);

2) bencinska frakcija (vrelišče od 35 do 200 o C);

3) frakcija nafte (vrelišča od 150 do 250 o C);

4) kerozinska frakcija (vrelišča od 190 do 300 o C);

5) dizelska frakcija (vrelišče od 200 do 300 o C);

6) kurilno olje (vrelišče nad 350 o C).

Treba je opozoriti, da povprečne frakcije, izolirane med rektifikacijo olja, ne ustrezajo standardom kakovosti goriva. Poleg tega se zaradi destilacije olja tvori precejšnja količina kurilnega olja - daleč od tega, da je najbolj zahtevan izdelek. V zvezi s tem je naloga po primarni predelavi nafte povečati izkoristek dražjih, zlasti bencinskih frakcij, pa tudi izboljšati kakovost teh frakcij. Te naloge se rešujejo z različnimi postopki. rafiniranje nafte , kot naprimer pokanje inreformiranje .

Treba je opozoriti, da je število postopkov, ki se uporabljajo pri sekundarni predelavi nafte, veliko večje, dotaknili pa se bomo le nekaterih glavnih. Zdaj pa razumemo, kaj je pomen teh procesov.

Krekiranje (termično ali katalitsko)

Ta postopek je namenjen povečanju izkoristka bencinske frakcije. V ta namen se težke frakcije, kot je kurilno olje, močno segrejejo, največkrat v prisotnosti katalizatorja. Zaradi takega udarca se dolgoverižne molekule, ki so del težkih frakcij, zlomijo in ogljikovodiki z nižjo molekularna teža. Pravzaprav to vodi do dodatnega izkoristka dragocenejše frakcije bencina kot prvotno kurilno olje. Kemijsko bistvo tega procesa odraža enačba:

Preoblikovanje

Ta postopek opravlja nalogo izboljšanja kakovosti bencinske frakcije, zlasti povečanja njene odpornosti proti udarcem (oktanskega števila). Prav ta lastnost bencinov je navedena na bencinskih črpalkah (92., 95., 98. bencin itd.).

Zaradi procesa reformiranja se poveča delež aromatskih ogljikovodikov v bencinski frakciji, ki ima med ostalimi ogljikovodiki enega najvišjih oktanskih števil. Takšno povečanje deleža aromatskih ogljikovodikov je doseženo predvsem kot posledica reakcij dehidrociklizacije, ki potekajo med procesom reformiranja. Na primer, ko se dovolj segreje n-heksan v prisotnosti platinskega katalizatorja se spremeni v benzen in n-heptan na podoben način - v toluen:

Predelava premoga

Glavna metoda predelave premoga je koksanje . Koksanje premoga imenovan proces, pri katerem se premog segreva brez dostopa zraka. Hkrati se zaradi takšnega ogrevanja iz premoga izolirajo štirje glavni proizvodi:

1) koks

Trdna snov, ki je skoraj čisti ogljik.

2) Premogov katran

Vsebuje veliko število različnih pretežno aromatskih spojin, kot so benzen, njegovi homologi, fenoli, aromatski alkoholi, naftalen, homologi naftalena itd.;

3) Voda z amoniakom

Kljub svojemu imenu ta frakcija poleg amoniaka in vode vsebuje tudi fenol, vodikov sulfid in nekatere druge spojine.

4) koksarni plin

Glavne sestavine koksarniškega plina so vodik, metan, ogljikov dioksid, dušik, etilen itd.

1. naravni izviri ogljikovodiki: plin, nafta, premog. Njihova obdelava in praktična uporaba.

Glavni naravni viri ogljikovodikov so nafta, naravni in povezani naftni plini ter premog.

Naravni in povezani naftni plini.

Zemeljski plin je mešanica plinov, katere glavna sestavina je metan, ostalo je etan, propan, butan in majhna količina primesi - dušik, ogljikov monoksid (IV), vodikov sulfid in vodna para. 90 % se porabi kot gorivo, preostalih 10 % pa kot surovina za kemično industrijo: proizvodnjo vodika, etilena, acetilena, saj, raznih plastičnih mas, zdravil itd.

Povezani naftni plin je prav tako zemeljski plin, vendar se pojavlja skupaj z nafto – nahaja se nad nafto ali pa je v njej raztopljen pod pritiskom. Povezani plin vsebuje 30-50% metana, ostalo so njegovi homologi: etan, propan, butan in drugi ogljikovodiki. Poleg tega vsebuje enake primesi kot v zemeljskem plinu.

Tri frakcije povezanega plina:

1. bencin; dodaja se bencinu za boljši zagon motorja;

2. mešanica propan-butan; uporablja se kot gorivo za gospodinjstvo;

3. suhi plin; uporabljajo za proizvodnjo acilena, vodika, etilena in drugih snovi, iz katerih se proizvajajo gume, plastika, alkoholi, organske kisline itd.

Olje.

Olje je oljnata tekočina rumene ali svetlo rjave do črne barve z značilnim vonjem. Je lažji od vode in v njej praktično netopen. Nafta je zmes približno 150 ogljikovodikov, pomešanih z drugimi snovmi, zato nima določenega vrelišča.

90 % proizvedenega olja se uporabi kot surovina za proizvodnjo različne vrste goriva in maziva. Hkrati je nafta dragocena surovina za kemično industrijo.

Nafto, pridobljeno iz zemeljskega drobovja, imenujem surova. Surovo olje se ne uporablja, ampak se predeluje. Surovo olje se očisti iz plinov, vode in mehanskih nečistoč, nato pa se podvrže frakcijski destilaciji.

Destilacija je postopek ločevanja mešanic na posamezne komponente ali frakcije na podlagi razlik v njihovih vreliščih.

Pri destilaciji nafte se izolira več frakcij naftnih derivatov:

1. Plinska frakcija (tvre = 40°C) vsebuje normalne in razvejane alkane CH4 - C4H10;

2. Bencinska frakcija (tvre = 40 - 200 °C) vsebuje ogljikovodike C 5 H 12 - C 11 H 24; pri ponovni destilaciji se iz mešanice sproščajo lahki naftni produkti, ki vrejo v nižjih temperaturnih območjih: petroleter, letalski in motorni bencin;

3. Naftna frakcija (težki bencin, vrelišče = 150 - 250 ° C), vsebuje ogljikovodike sestave C 8 H 18 - C 14 H 30, ki se uporabljajo kot gorivo za traktorje, dizelske lokomotive, tovornjake;



4. Kerozinska frakcija (tvre = 180 - 300 °C) vključuje ogljikovodike sestave C 12 H 26 - C 18 H 38; uporablja se kot gorivo za reaktivna letala, rakete;

5. Plinsko olje (tvre = 270 - 350 °C) se uporablja kot dizelsko gorivo in se krekira v velikem obsegu.

Po destilaciji frakcij ostane temna viskozna tekočina - kurilno olje. Iz kurilnega olja izoliramo solarna olja, vazelin, parafin. Ostanek pri destilaciji kurilnega olja je katran, uporablja se pri proizvodnji materialov za gradnjo cest.

Recikliranje olja temelji na kemičnih procesih:

1. Krekiranje - cepitev velikih molekul ogljikovodikov na manjše. Razlikovati med termičnim in katalitskim krekingom, ki je trenutno pogostejši.

2. Reformiranje (aromatizacija) je pretvorba alkanov in cikloalkanov v aromatske spojine. Ta postopek poteka s segrevanjem bencina pri povišanem tlaku v prisotnosti katalizatorja. Reforming se uporablja za pridobivanje aromatskih ogljikovodikov iz bencinskih frakcij.

3. Piroliza naftnih derivatov poteka s segrevanjem naftnih derivatov na temperaturo 650 - 800°C, glavni produkti reakcije so nenasičeni plinasti in aromatski ogljikovodiki.

Nafta je surovina za proizvodnjo ne le goriva, ampak tudi številnih organskih snovi.

Premog.

Premog je tudi vir energije in dragocena kemična surovina. Sestava premoga je predvsem organska snov, pa tudi voda, minerali, ki pri zgorevanju tvorijo pepel.

Ena od vrst predelave črnega premoga je koksanje - to je postopek segrevanja premoga na temperaturo 1000 ° C brez dostopa zraka. Koksanje premoga se izvaja v koksarnah. Koks je sestavljen iz skoraj čistega ogljika. Uporablja se kot reducent pri plavžni proizvodnji grodlja v metalurških obratih.

Hlapne snovi pri kondenzaciji premogov katran (vsebuje veliko različnih organskih snovi, od katerih je večina aromatskih), amonijakova voda (vsebuje amoniak, amonijeve soli) in koksarniški plin (vsebuje amoniak, benzen, vodik, metan, ogljikov monoksid (II), etilen , dušik in druge snovi).


Poglavje 1. GEOKEMIJA NAFTE IN RAZISKOVANJE GORIVNIH VIROV.

§ 1. Izvor fosilnih goriv. 3

§ 2. Plinsko-oljne kamnine. 4

Poglavje 2. NARAVNI VIRI.. 5

Poglavje 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA Ogljikovodikov .. 8

Poglavje 4. RAFINIRANJE NAFTE .. 9

§ 1. Frakcijska destilacija.. 9

§ 2. Pokanje. 12

§ 3. Preoblikovanje. 13

§ 4. Odstranjevanje žvepla.. 14

Poglavje 5. UPORABA Ogljikovodikov .. 14

§ 1. Alkani .. 15

§ 2. Alkeni.. 16

§ 3. Alkini.. 18

§ 4. Arene.. 19

Poglavje 6. Analiza stanja naftne industrije. 20

Poglavje 7. Značilnosti in glavni trendi v naftni industriji. 27

Seznam referenc ... 33

Prve teorije, ki so upoštevale principe, ki določajo nastanek nahajališč nafte, so bile običajno omejene predvsem na vprašanje, kje se kopiči. Vendar je v zadnjih 20 letih postalo jasno, da je za odgovor na to vprašanje potrebno razumeti, zakaj, kdaj in v kakšnih količinah je nafta nastala v določenem bazenu, ter razumeti in vzpostaviti procese kot zaradi česar je nastala, selila in kopičila. Te informacije so bistvene za izboljšanje učinkovitosti iskanja nafte.

Nastanek virov ogljikovodikov je po sodobnih pogledih nastal kot posledica zapletenega zaporedja geokemičnih procesov (glej sliko 1) znotraj prvotnih plinskih in naftnih kamnin. V teh procesih se sestavine različnih bioloških sistemov (snovi naravnega izvora) spremenili v ogljikovodike in v manjši meri v polarne spojine z različno termodinamično stabilnostjo - kot posledica obarjanja snovi naravnega izvora in njihovega poznejšega prekrivanja s sedimentnimi kamninami pod vplivom povišane temperature in visok krvni pritisk v površinskih plasteh zemeljska skorja. Primarna migracija tekočih in plinastih produktov iz prvotnega plinsko-oljnega sloja in njihova kasnejša sekundarna migracija (skozi nosilne horizonte, premike itd.) V porozne z nafto nasičene kamnine vodi do nastanka usedlin ogljikovodikov, nadaljnje migracije ki se prepreči z zaklepanjem usedlin med neporoznimi plastmi kamnin.

V izvlečkih organskih snovi iz sedimentnih kamnin biogenega izvora so spojine z enako kemijsko zgradbo kot spojine, ekstrahirane iz nafte. Za geokemijo imajo še posebej pomembnost nekatere od teh spojin veljajo za "biološke označevalce" ("kemične fosile"). Takšni ogljikovodiki imajo veliko skupnega s spojinami, ki jih najdemo v bioloških sistemih (npr. lipidi, pigmenti in metaboliti), iz katerih nastaja nafta. Te spojine ne dokazujejo samo biogenega izvora naravni ogljikovodiki, temveč vam omogočajo tudi, da dobite zelo pomembna informacija o plinskih in naftonosnih kamninah, pa tudi o naravi zorenja in izvora, migracij in biorazgradnje, ki so privedli do nastanka določenih nahajališč plina in nafte.

Slika 1 Geokemični procesi, ki vodijo do nastanka fosilnih ogljikovodikov.

Plinsko-oljna kamnina se šteje za fino razpršeno sedimentno kamnino, ki je med naravnim usedanjem povzročila ali bi lahko povzročila nastanek in izpust znatnih količin nafte in (ali) plina. Razvrstitev takih kamnin temelji na vsebnosti in vrsti organske snovi, stanju njene metamorfne evolucije (kemične transformacije, ki se pojavljajo pri temperaturah približno 50-180 ° C), pa tudi naravi in ​​količini ogljikovodikov, ki jih je mogoče pridobiti. iz tega. Organsko snov kerogen v sedimentnih kamninah biogenega izvora lahko najdemo v najrazličnejših oblikah, vendar ga lahko razdelimo na štiri glavne vrste.

1) Liptiniti– imajo zelo visoko vsebnost vodika, vendar nizko vsebnost kisika; njihova sestava je posledica prisotnosti alifatskih ogljikovih verig. Predpostavlja se, da so liptiniti nastali predvsem iz alg (običajno podvrženih bakterijskemu razkroju). Imajo visoko sposobnost pretvorbe v olje.

2) Izhodi– imajo visoko vsebnost vodika (vendar nižjo kot pri liptinitih), so bogati z alifatskimi verigami in nasičenimi nafteni (aliciklični ogljikovodiki), pa tudi z aromatskimi cikli in funkcionalnimi skupinami, ki vsebujejo kisik. Ta organska snov nastane iz rastlinskih materialov, kot so trosi, cvetni prah, povrhnjica in drugi strukturni deli rastlin. Eksiniti imajo dobro sposobnost pretvorbe v nafto in plinski kondenzat, na višjih stopnjah metamorfnega razvoja pa v plin.

3) Vitrshity- imajo nizko vsebnost vodika, visoko vsebnost kisika in so sestavljeni predvsem iz aromatskih struktur s kratkimi alifatskimi verigami, ki so povezane s funkcionalnimi skupinami, ki vsebujejo kisik. Nastanejo iz strukturiranih lesnih (lignoceluloznih) materialov in imajo omejeno sposobnost pretvorbe v olje, vendar dobro sposobnost pretvorbe v plin.

4) Inertinitis so črne, neprozorne klastične kamnine (z visoko vsebnostjo ogljika in malo vodika), ki so nastale iz močno spremenjenih lesnih predhodnikov. Nimajo možnosti, da bi se spremenili v nafto in plin.

Glavni dejavniki, po katerih prepoznamo plinsko olje, so vsebnost kerogena, vrsta organske snovi v kerogenu in stopnja metamorfnega razvoja te organske snovi. Dobre naftne in plinaste kamnine so tiste, ki vsebujejo 2-4 % organske snovi tiste vrste, iz katere se lahko tvorijo in sproščajo ustrezni ogljikovodiki. Pod ugodnimi geokemičnimi pogoji lahko pride do tvorbe nafte iz sedimentnih kamnin, ki vsebujejo organske snovi, kot sta liptinit in eksinit. Tvorba plinskih nahajališč se običajno pojavi v kamninah, bogatih z vitrinitom, ali kot posledica termičnega krekinga prvotno nastale nafte.

Zaradi naknadnega zakopavanja sedimentov organske snovi pod zgornje plasti sedimentnih kamnin je ta snov izpostavljena vedno višjim temperaturam, kar vodi do termičnega razpada kerogena in nastajanja nafte in plina. Nastajanje nafte v količinah, zanimivih za industrijski razvoj polja, poteka pod določenimi časovnimi in temperaturnimi pogoji (globina nahajanja), čas nastajanja pa je tem daljši, čim nižja je temperatura (to zlahka razumemo, če predpostavimo, da reakcija poteka po enačbi prvega reda in je Arrheniusova odvisnost od temperature). Na primer, enaka količina nafte, ki je nastala pri 100 °C v približno 20 milijonih let, bi morala nastati pri 90 °C v 40 milijonih let in pri 80 °C v 80 milijonih let. Hitrost tvorbe ogljikovodikov iz kerogena se približno podvoji za vsakih 10 °C dviga temperature. Vendar kemična sestava kerogen. so lahko izjemno raznolike, zato lahko navedeno razmerje med časom zorenja olja in temperaturo tega procesa štejemo le kot osnovo za približne ocene.

Sodobne geokemijske študije kažejo, da v epikontinentalnem pasu Severnega morja vsakih 100 m povečanja globine spremlja povišanje temperature za približno 3 °C, kar pomeni, da so sedimentne kamnine, bogate z organskimi snovmi, tvorile tekoče ogljikovodike na globini 2500-4000 °C. m za 50-80 milijonov let. Zdi se, da so lahka olja in kondenzati nastali v globinah 4000-5000 m, metan (suh plin) pa v globinah nad 5000 m.

Naravni viri ogljikovodikov so fosilna goriva – nafta in plin, premog in šota. Nahajališča surove nafte in plina so nastala pred 100–200 milijoni let iz mikroskopskih morskih rastlin in živali, ki so se vdelale v sedimentne kamnine, ki so nastale na morskem dnu, v nasprotju s tem sta se premog in šota začela tvoriti pred 340 milijoni let iz rastlin, ki rastejo na kopnem.

Zemeljski plin in surovo nafto običajno najdemo skupaj z vodo v naftonosnih plasteh, ki se nahajajo med plastmi kamnin (slika 2). Izraz "zemeljski plin" se uporablja tudi za pline, ki nastajajo v naravne razmere iz razgradnje premoga. Zemeljski plin in surovo nafto razvijata na vseh celinah razen na Antarktiki. Največje proizvajalke zemeljskega plina na svetu so Rusija, Alžirija, Iran in ZDA. Največje proizvajalke surove nafte so Venezuela, Savdska Arabija, Kuvajt in Iran.

Zemeljski plin je sestavljen predvsem iz metana (tabela 1).

Surova nafta je oljnata tekočina, katere barva se lahko spreminja od temno rjave ali zelene do skoraj brezbarvne. Vsebuje velika številka alkani. Med njimi so nerazvejeni alkani, razvejeni alkani in cikloalkani s številom ogljikovih atomov od pet do 40. Industrijsko ime teh cikloalkanov je dobro znano. Surova nafta vsebuje tudi približno 10 % aromatskih ogljikovodikov ter majhne količine drugih spojin, ki vsebujejo žveplo, kisik in dušik.


Glavni viri ogljikovodikov so nafta, naravni in povezani naftni plini ter premog. Njihove rezerve niso neomejene. Po mnenju znanstvenikov bo pri trenutni stopnji proizvodnje in porabe dovolj: nafte - 30 - 90 let, plina - za 50 let, premoga - za 300 let.

Olje in njegova sestava:

Olje je oljnata tekočina od svetlo rjave do temno rjave, skoraj črne barve z značilnim vonjem, se ne topi v vodi, na površini vode tvori film, ki ne prepušča zraka. Olje je oljnata tekočina svetlo rjave do temno rjave, skoraj črne barve, značilnega vonja, se ne topi v vodi, na površini vode tvori film, ki ne prepušča zraka. Nafta je kompleksna mešanica nasičenih in aromatskih ogljikovodikov, cikloparafina, pa tudi nekaterih organskih spojin, ki vsebujejo heteroatome - kisik, žveplo, dušik itd. Kakšnih navdušenih imen niso dali ljudje nafte: in “ črno zlato«, in »Kri zemlje«. Nafta si resnično zasluži naše občudovanje in plemenitost.

Sestava olja je: parafinska - sestavljena iz alkanov z ravno in razvejeno verigo; naftenski - vsebuje nasičene ciklične ogljikovodike; aromatski - vključuje aromatske ogljikovodike (benzen in njegove homologe). Kljub težkemu komponentna sestava, je elementarna sestava olj bolj ali manj enaka: v povprečju 82-87% ogljikovodikov, 11-14% vodika, 2-6% drugih elementov (kisik, žveplo, dušik).

Malo zgodovine .

Leta 1859 je v ZDA, v zvezni državi Pennsylvania, 40-letni Edwin Drake s pomočjo lastne vztrajnosti, denarja od izkopavanja nafte in starega parnega stroja izvrtal vrtino globoko 22 metrov in iz nje izkopal prvo nafto. to.

Drakeova prednostna naloga kot pionirja na področju črpanja nafte je sporna, a njegovo ime še vedno povezujejo z začetkom naftne dobe. Nafto so odkrili v mnogih delih sveta. Človeštvo je končno v velikih količinah pridobilo odličen vir umetne razsvetljave ....

Kakšen je izvor nafte?

Med znanstveniki sta prevladovala dva glavna koncepta: organski in anorganski. Po prvem konceptu se organski ostanki, zakopani v sedimentnih kamninah, sčasoma razgradijo in spremenijo v nafto, premog in zemeljski plin; bolj gibljiva nafta in plin se nato kopičita v zgornjih plasteh sedimentnih kamnin s porami. Drugi znanstveniki trdijo, da nafta nastaja v "velikih globinah zemeljskega plašča".

Ruski znanstvenik - kemik D. I. Mendelejev je bil zagovornik anorganskega koncepta. Leta 1877 je predlagal mineralno (karbidno) hipotezo, po kateri je nastanek nafte povezan s prodiranjem vode v globino Zemlje vzdolž prelomov, kjer se pod njenim vplivom na "ogljikove kovine" pridobivajo ogljikovodiki.

Če bi obstajala hipoteza o kozmičnem izvoru nafte - iz ogljikovodikov, ki jih vsebuje plinasti ovoj Zemlje tudi v njenem zvezdnem stanju.

Zemeljski plin je »modro zlato«.

Naša država je po zalogah zemeljskega plina na prvem mestu na svetu. Najpomembnejša nahajališča tega dragocenega goriva se nahajajo v Zahodni Sibiriji (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), v Volga-Uralskem bazenu (Vuktylskoye, Orenburgskoye), na severnem Kavkazu (Stavropolskoye).

Za proizvodnjo zemeljskega plina se običajno uporablja pretočna metoda. Da plin začne teči na površje, je dovolj, da odpremo vrtino, izvrtano v plinonosnem rezervoarju.

Zemeljski plin se uporablja brez predhodne separacije, ker se pred transportom očisti. Zlasti se iz njega odstranijo mehanske nečistoče, vodna para, vodikov sulfid in druge agresivne komponente ... .. In tudi večina propan, butan in težji ogljikovodiki. Preostali praktično čisti metan se porabi, prvič, kot gorivo: visoka kalorična vrednost; okolju prijazen; primeren za pridobivanje, transport, sežig, ker je agregatno stanje plin.

Drugič, metan postane surovina za proizvodnjo acetilena, saj in vodika; za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov, predvsem etilena in propilena; za organsko sintezo: metilni alkohol, formaldehid, aceton, ocetna kislina in še veliko več.

Povezani naftni plin

Povezani naftni plin je po izvoru tudi zemeljski plin. Posebno ime je dobil, ker je v nahajališčih skupaj z oljem - v njem je raztopljen. Pri črpanju nafte na površje se zaradi močnega padca tlaka loči od nje. Rusija zaseda eno od prvih mest glede zalog povezanega plina in njegove proizvodnje.

Povezani naftni plin se po sestavi razlikuje od zemeljskega plina – vsebuje veliko več etana, propana, butana in drugih ogljikovodikov. Poleg tega vsebuje tako redke pline na Zemlji, kot sta argon in helij.

Povezani naftni plin je dragocena kemična surovina, iz njega je mogoče pridobiti več snovi kot iz zemeljskega plina. Za kemično predelavo se pridobivajo tudi posamezni ogljikovodiki: etan, propan, butan itd. Iz njih z reakcijo dehidrogenacije pridobivajo nenasičene ogljikovodike.

Premog

Zaloge premoga v naravi znatno presegajo zaloge nafte in plina. Premog je kompleksna mešanica snovi, ki jo sestavljajo različne spojine ogljika, vodika, kisika, dušika in žvepla. Sestava premoga vključuje takšne mineralne snovi, ki vsebujejo spojine številnih drugih elementov.

Trdi premog ima sestavo: ogljik - do 98%, vodik - do 6%, dušik, žveplo, kisik - do 10%. Toda v naravi obstajajo tudi rjavi premogi. Njihova sestava: ogljik - do 75%, vodik - do 6%, dušik, kisik - do 30%.

Glavna metoda predelave premoga je piroliza (kokoacija) - razgradnja organskih snovi brez dostopa zraka. visoka temperatura(približno 1000 C). V tem primeru dobimo naslednje izdelke: koks (umetno trdno gorivo povečane trdnosti, ki se pogosto uporablja v metalurgiji); premogov katran (uporablja se v kemični industriji); kokosov plin (uporablja se v kemični industriji in kot gorivo.)

koksarni plin

Hlapne spojine (koksarni plin), ki nastanejo pri termični razgradnji premoga, vstopajo v splošno zbirko. Tu se plin iz koksarne ohladi in prehaja skozi elektrostatične filtre, da se loči premogov katran. V zbiralniku plinov voda kondenzira hkrati s smolo, v kateri se raztopijo amoniak, vodikov sulfid, fenol in druge snovi. Vodik se izolira iz nekondenziranega koksarniškega plina za različne sinteze.

Po destilaciji premogovega katrana ostane trdna snov - smola, ki se uporablja za pripravo elektrod in strešnega katrana.

Rafiniranje nafte

Rafinacija nafte ali rektifikacija je postopek toplotnega ločevanja nafte in naftnih derivatov na frakcije glede na vrelišče.

Destilacija je fizični proces.

Obstajata dva načina rafiniranja nafte: fizikalni (primarna predelava) in kemični (sekundarna predelava).

Primarna predelava olja se izvaja v destilacijskem stolpu - aparatu za ločevanje tekočih mešanic snovi, ki se razlikujejo po vrelišču.

Oljne frakcije in glavna področja njihove uporabe:

Bencin - avtomobilsko gorivo;

Kerozin - letalsko gorivo;

Ligroin - proizvodnja plastike, surovin za reciklažo;

Plinsko olje - dizelsko in kotlovsko gorivo, surovine za reciklažo;

Kurilno olje - tovarniško gorivo, parafini, mazalna olja, bitumen.

Metode za čiščenje oljnih madežev :

1) Absorpcija - vsi poznate slamo in šoto. Absorbirajo olje, nato pa jih je mogoče skrbno zbrati in odstraniti z naknadnim uničenjem. Ta metoda je primerna samo v mirnih razmerah in samo za majhne lise. Metoda je v zadnjem času zelo priljubljena zaradi nizkih stroškov in visoke učinkovitosti.

Pod črto: Metoda je poceni, odvisna od zunanjih pogojev.

2) Samolikvidacija: - ta metoda se uporablja, če je nafta razlita daleč od obale in je madež majhen (v tem primeru je bolje, da se madeža sploh ne dotikate). Postopoma se bo raztopil v vodi in delno izhlapel. Včasih olje ne izgine in po nekaj letih majhne lise dosežejo obalo v obliki koščkov spolzke smole.

Bottom line: ne uporabljajo se kemikalije; olje ostane na površini dolgo časa.

3) Biološki: Tehnologija, ki temelji na uporabi mikroorganizmov, ki lahko oksidirajo ogljikovodike.

Bottom line: minimalna škoda; odstranjevanje olja s površine, vendar je metoda težavna in dolgotrajna.

 

Morda bi bilo koristno prebrati: