Uglevodorodlarning tabiiy manbalari: gaz, neft, koks. Ularning yoqilg'i sifatida va kimyoviy sintezda qo'llanilishi

Uglevodorodlar katta iqtisodiy ahamiyatga ega, chunki ular zamonaviy organik sintez sanoatining deyarli barcha mahsulotlarini olish uchun eng muhim xom ashyo turi bo'lib xizmat qiladi va energiya maqsadlarida keng qo'llaniladi. Ular yonish paytida ajralib chiqadigan quyosh issiqligi va energiyasini to'plaganga o'xshaydi. Torf, ko'mir, moyli slanets, neft, tabiiy va ular bilan bog'liq neft gazlari uglerodni o'z ichiga oladi, ularning yonish paytida kislorod bilan birikmasi issiqlikning chiqishi bilan birga keladi.

ko'mir torf moy Tabiiy gaz
qattiq qattiq suyuqlik gaz
hidsiz hidsiz Kuchli hid hidsiz
yagona tarkibi yagona tarkibi moddalar aralashmasi moddalar aralashmasi
choʻkindi qatlamlarda turli oʻsimliklarning toʻplanishi natijasida hosil boʻlgan yonuvchi moddalar koʻp boʻlgan toʻq rangli jins. botqoqlar va oʻsgan koʻllar tubida toʻplangan yarim chirigan oʻsimlik massasining toʻplanishi tabiiy yonuvchan yog'li suyuqlik, suyuq va gazsimon uglevodorodlar aralashmasidan iborat organik moddalarning anaerob parchalanishi paytida Yerning ichaklarida hosil bo'lgan gazlar aralashmasi, gaz cho'kindi jinslar guruhiga kiradi.
Kalorifik qiymat - 1 kg yoqilg'ini yoqish natijasida chiqarilgan kaloriyalar soni
7 000 - 9 000 500 - 2 000 10000 - 15000 ?

Ko'mir.

Ko'mir doimo energiya va ko'plab kimyoviy mahsulotlar uchun istiqbolli xom ashyo bo'lib kelgan.

19-asrdan boshlab koʻmirning birinchi yirik isteʼmolchisi transport boʻlgan, soʻngra koʻmir elektr energiyasi, metallurgiya koks, kimyoviy qayta ishlash jarayonida turli mahsulotlar, uglerod-grafit konstruksiya materiallari, plastmassa, togʻ mumi ishlab chiqarishda foydalanila boshlandi. sintetik, suyuq va gazsimon yuqori kaloriyali yoqilg'ilar, o'g'itlar ishlab chiqarish uchun yuqori azotli kislotalar.

Ko'mir makromolekulyar birikmalarning murakkab aralashmasi bo'lib, quyidagi elementlarni o'z ichiga oladi: C, H, N, O, S. Ko'mir, neft kabi, o'z ichiga oladi. katta miqdorda turli organik moddalar, shuningdek noorganik moddalar, masalan, suv, ammiak, vodorod sulfidi va, albatta, uglerodning o'zi - ko'mir.

Qayta ishlash toshko'mir uchta asosiy yo'nalishda ketadi: kokslash, gidrogenlash va to'liq bo'lmagan yonish. Ko'mirni qayta ishlashning asosiy usullaridan biri kokslash- 1000-1200 ° S haroratda koks pechlarida havo kirishisiz kaltsiylash. Ushbu haroratda, kislorodga ega bo'lmagan holda, ko'mir eng murakkab kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi, buning natijasida koks va uchuvchi mahsulotlar hosil bo'ladi:

1. koks gazi (vodorod, metan, uglerod oksidi va karbonat angidrid, ammiak, azot va boshqa gazlarning aralashmalari);

2. ko'mir smolasi (bir necha yuz xil organik moddalar, shu jumladan benzol va uning gomologlari, fenol va aromatik spirtlar, naftalin va turli xil geterotsiklik birikmalar);

3. supra-tar, yoki ammiak, suv (erigan ammiak, shuningdek, fenol, vodorod sulfid va boshqa moddalar);

4. koks (kokslashning qattiq qoldig‘i, amalda sof uglerod).

Sovutilgan koks metallurgiya zavodlariga yuboriladi.

Uchuvchi mahsulotlar (koks gazi) sovutilganda, ko'mir smolasi va ammiak suvi kondensatsiyalanadi.

Kondensatsiyalanmagan mahsulotlarni (ammiak, benzol, vodorod, metan, CO 2, azot, etilen va boshqalar) sulfat kislota eritmasi orqali o'tkazib, mineral o'g'it sifatida ishlatiladigan ammoniy sulfat ajratib olinadi. Benzol erituvchiga olinadi va eritmadan distillanadi. Shundan so'ng koks gazi yoqilg'i sifatida yoki kimyoviy xom ashyo sifatida ishlatiladi. Ko'mir smolasi oz miqdorda (3%) olinadi. Ammo ishlab chiqarish ko'lamini hisobga olgan holda, ko'mir smolasi bir qator organik moddalarni olish uchun xom ashyo hisoblanadi. Agar 350 ° C gacha qaynaydigan mahsulotlar qatrondan haydalsa, unda qattiq massa qoladi - pitch. U laklar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Ko'mirni gidrogenlash katalizator ishtirokida 25 MPa gacha bo'lgan vodorod bosimi ostida 400-600 ° S haroratda amalga oshiriladi. Bunda suyuq uglevodorodlar aralashmasi hosil bo'lib, ular motor yoqilg'isi sifatida ishlatilishi mumkin. Ko'mirdan suyuq yoqilg'i olish. Suyuq sintetik yoqilg'ilarga yuqori oktanli benzin, dizel va qozon yoqilg'isi kiradi. Ko'mirdan suyuq yoqilg'ini olish uchun vodorod miqdorini gidrogenlash orqali oshirish kerak. Gidrogenatsiya ko'p aylanish yordamida amalga oshiriladi, bu sizni suyuqlikka aylantirishga va ko'mirning butun organik massasini gazga aylantirishga imkon beradi. Ushbu usulning afzalligi past navli jigarrang ko'mirni gidrogenlash imkoniyatidir.

Ko'mirni gazlashtirish issiqlik elektr stansiyalarida past sifatli jigarrang va qora ko'mirlarni ifloslantirmasdan ishlatish imkonini beradi. muhit oltingugurt birikmalari. Bu konsentrlangan uglerod oksidi ishlab chiqarishning yagona usuli ( uglerod oksidi) CO. Ko'mirning to'liq yonmasligi natijasida uglerod oksidi (II) hosil bo'ladi. Oddiy yoki yuqori bosimdagi katalizatorda (nikel, kobalt) vodorod va CO dan to'yingan va to'yinmagan uglevodorodlarni o'z ichiga olgan benzin ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin:

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

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Agar ko'mirni quruq distillash 500-550 ° S da amalga oshirilsa, u holda smola olinadi, u bitum bilan birga qurilish sanoatida tom yopish, gidroizolyatsiya qoplamalari (tom yopish materiallari, ruberoidlar, va boshqalar.).

Tabiatda ko'mir quyidagi hududlarda uchraydi: Moskva viloyati, Janubiy Yakutsk havzasi, Kuzbass, Donbass, Pechora havzasi, Tunguska havzasi, Lena havzasi.

Tabiiy gaz.

Tabiiy gaz gazlar aralashmasi bo'lib, uning asosiy komponenti metan CH 4 (sohaga qarab 75 dan 98% gacha), qolgan qismi etan, propan, butan va oz miqdordagi aralashmalar - azot, uglerod oksidi (IV). ), vodorod sulfidi va suv bug'lari, va deyarli har doim vodorod sulfidi va neftning organik birikmalari - merkaptanlar. Aynan ular gazga o'ziga xos yoqimsiz hid beradi va yondirilganda ular zaharli oltingugurt dioksidi SO 2 hosil bo'lishiga olib keladi.

Umuman olganda, uglevodorodning molekulyar og'irligi qanchalik katta bo'lsa, tabiiy gazda uning kamroq miqdori mavjud. Turli konlardan olinadigan tabiiy gazning tarkibi bir xil emas. Uning o'rtacha tarkibi hajmi bo'yicha foiz sifatida quyidagicha:

CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 N 2 va boshqa gazlar
75-98 0,5 - 4 0,2 – 1,5 0,1 – 1 1-12

Metan o'simlik va hayvon qoldiqlarining anaerob (havosiz) fermentatsiyasi paytida hosil bo'ladi, shuning uchun u pastki cho'kindilarda hosil bo'ladi va "botqoq" gazi deb ataladi.

Metan konlari gidratlangan kristall shaklda, deb ataladi metangidrat, abadiy muzlik qatlami ostida va okeanlarning katta chuqurliklarida topilgan. Past haroratlarda (-800ºC) va yuqori bosimlar metan molekulalari suv muzining kristall panjarasining bo'shliqlarida joylashgan. Bir kubometr metangidratning muz bo'shlig'ida 164 kub metr gaz "mothboled".

Metan gidrat bo'laklari iflos muzga o'xshaydi, lekin havoda ular sariq-ko'k olov bilan yonadi. Sayyorada taxminan 10 000 dan 15 000 gigatonnagacha uglerod metangidrat shaklida saqlanadi (giga 1 mlrd). Bunday hajmlar tabiiy gazning hozirda ma'lum bo'lgan barcha zahiralaridan bir necha baravar ko'pdir.

Tabiiy gaz qayta tiklanadigan tabiiy resursdir, chunki u tabiatda doimiy ravishda sintezlanadi. U "biogaz" deb ham ataladi. Shu bois, bugungi kunda ko'plab ekolog olimlar insoniyatning farovon yashash istiqbollarini gazni muqobil yoqilg'i sifatida ishlatish bilan bog'lashadi.

Yoqilg'i sifatida tabiiy gaz qattiq va suyuq yoqilg'iga nisbatan katta afzalliklarga ega. Uning kalorifik qiymati ancha yuqori, yondirilganda u kul qoldirmaydi, yonish mahsulotlari ekologik jihatdan ancha qulaydir. Shu bois, ishlab chiqarilgan tabiiy gazning umumiy hajmining qariyb 90 foizi issiqlik elektr stansiyalari va qozonxonalarda, sanoat korxonalaridagi issiqlik jarayonlarida va kundalik hayotda yoqilg'i sifatida yoqiladi. Tabiiy gazning 10% ga yaqini kimyo sanoati uchun qimmatli xom ashyo sifatida ishlatiladi: vodorod, atsetilen, kuyikish, turli plastmassalar, dori-darmonlar ishlab chiqarish uchun. Tabiiy gazdan metan, etan, propan va butan ajratiladi. Metandan olinadigan mahsulotlar katta sanoat ahamiyatiga ega. Metan ko'plab organik moddalarni sintez qilish uchun ishlatiladi - gaz sintezi va uning asosida spirtlarni keyingi sintezi; erituvchilar (uglerod tetraklorid, metilen xlorid va boshqalar); formaldegid; asetilen va kuyikish.

Tabiiy gaz mustaqil konlarni hosil qiladi. Tabiiy yonuvchi gazlarning asosiy konlari Shimoliy va G'arbiy Sibir, Volga-Ural havzasi, Shimoliy Kavkazda (Stavropol), Komi Respublikasi, Astraxan viloyati, Barents dengizi.

Uglevodorodlarning tabiiy manbai
Uning asosiy xususiyatlari
Yog '

Asosan uglevodorodlardan tashkil topgan ko'p komponentli aralashma. Uglevodorodlar asosan alkanlar, sikloalkanlar va arenlar bilan ifodalanadi.
O'tish neft gazi

Deyarli faqat 1 dan 6 gacha uglerod atomiga ega uzun uglerod zanjiriga ega alkanlardan tashkil topgan aralashma neftni qazib olish bilan birga hosil bo'ladi, shuning uchun nom kelib chiqadi. Bunday tendentsiya mavjud: alkanning molekulyar og'irligi qanchalik past bo'lsa, uning bog'langan neft gazidagi ulushi shunchalik yuqori bo'ladi.
Tabiiy gaz

Asosan past molekulyar og'irlikdagi alkanlardan tashkil topgan aralashma. Tabiiy gazning asosiy komponenti metandir. Uning ulushi, gaz koniga qarab, 75 dan 99% gacha bo'lishi mumkin. Konsentratsiya bo'yicha ikkinchi o'rinda etan, propan esa kamroq va boshqalar.

Tabiiy gaz va bog'langan neft gazi o'rtasidagi asosiy farq shundaki, ulangan neft gazida propan va izomer butanlarning ulushi ancha yuqori.
Ko'mir

Uglerod, vodorod, kislorod, azot va oltingugurtning turli birikmalarining ko'p komponentli aralashmasi. Shuningdek, ko'mir tarkibiga sezilarli miqdorda noorganik moddalar kiradi, ularning ulushi neftga qaraganda ancha yuqori.

Neftni qayta ishlash

Neft turli moddalarning, asosan, uglevodorodlarning ko'p komponentli aralashmasidir. Bu komponentlar bir-biridan qaynash nuqtalarida farqlanadi. Shu munosabat bilan, agar moy qizdirilsa, undan avval eng engil qaynaydigan komponentlar bug'lanadi, keyin qaynash nuqtasi yuqori bo'lgan birikmalar va boshqalar. Ushbu hodisaga asoslanib neftni birlamchi qayta ishlash dan iborat distillash (tuzatish) moy. Bu jarayon birlamchi deb ataladi, chunki uning davomida moddalarning kimyoviy o'zgarishlari sodir bo'lmaydi va neft faqat turli xil qaynash nuqtalari bo'lgan fraktsiyalarga bo'linadi. Quyida distillash ustunining sxematik diagrammasi keltirilgan qisqacha tavsif distillash jarayonining o'zi:

Rektifikatsiya jarayonidan oldin moy maxsus usulda tayyorlanadi, ya'ni u erigan tuzlar bilan iflos suvdan va qattiq mexanik aralashmalardan tozalanadi. Shu tarzda tayyorlangan moy quvurli pechga kiradi va u erda yuqori haroratga (320-350 o S) qizdiriladi. Quvurli pechda qizdirilgandan so'ng, yuqori haroratli moy distillash ustunining pastki qismiga kiradi, bu erda alohida fraktsiyalar bug'lanadi va ularning bug'lari distillash ustuniga ko'tariladi. Distillash ustunining kesimi qanchalik baland bo'lsa, uning harorati past bo'ladi. Shunday qilib, turli balandliklarda quyidagi fraktsiyalar olinadi:

1) distillash gazlari (ustunning eng yuqori qismidan olinadi va shuning uchun ularning qaynash nuqtasi 40 ° C dan oshmaydi);

2) benzin fraktsiyasi (qaynoq nuqtasi 35 dan 200 o C gacha);

3) nafta fraktsiyasi (qaynoq harorati 150 dan 250 o C gacha);

4) kerosin fraktsiyasi (qaynoq harorati 190 dan 300 o C gacha);

5) dizel fraktsiyasi (qaynoq nuqtasi 200 dan 300 o C gacha);

6) mazut (qaynoq harorati 350 o C dan yuqori).

Shuni ta'kidlash kerakki, neftni rektifikatsiya qilish jarayonida ajratilgan o'rtacha fraktsiyalar yoqilg'i sifati bo'yicha standartlarga javob bermaydi. Bundan tashqari, neftni distillash natijasida juda ko'p miqdordagi mazut hosil bo'ladi - bu eng ko'p talab qilinadigan mahsulot emas. Shu munosabat bilan neftni birlamchi qayta ishlashdan so‘ng qimmatroq, xususan, benzin fraksiyalarining hosildorligini oshirish, shuningdek, ushbu fraksiyalarning sifatini oshirish vazifasi qo‘yiladi. Bu vazifalar turli jarayonlar yordamida hal qilinadi. neftni qayta ishlash , kabi yorilish Vaisloh qilish .

Shuni ta'kidlash kerakki, neftni ikkilamchi qayta ishlashda qo'llaniladigan jarayonlar soni ancha ko'p bo'lib, biz faqat ba'zi asosiylariga to'xtalamiz. Keling, ushbu jarayonlarning ma'nosini tushunaylik.

Yoriq (termik yoki katalitik)

Bu jarayon benzin fraktsiyasining rentabelligini oshirish uchun mo'ljallangan. Shu maqsadda og'ir fraktsiyalar, masalan, yoqilg'i moyi, ko'pincha katalizator ishtirokida kuchli isitishga duchor bo'ladi. Bunday ta'sir natijasida og'ir fraksiyalarning bir qismi bo'lgan uzun zanjirli molekulalar parchalanadi va uglevodorodlar pastroq bo'ladi. molekulyar og'irlik. Aslida, bu asl yoqilg'i moyidan ko'ra qimmatroq benzin fraktsiyasining qo'shimcha hosildorligiga olib keladi. Ushbu jarayonning kimyoviy mohiyati tenglama bilan aks ettirilgan:

Islohot

Bu jarayon benzin fraktsiyasining sifatini yaxshilash, xususan, uning zarba qarshiligini (oktan soni) oshirish vazifasini bajaradi. Yoqilg'i quyish shoxobchalarida (92, 95, 98-benzin va boshqalar) ko'rsatilgan benzinning bu xususiyati.

Islohot jarayoni natijasida benzin fraktsiyasida aromatik uglevodorodlarning ulushi oshadi, bu boshqa uglevodorodlar orasida eng yuqori oktan sonlaridan biriga ega. Aromatik uglevodorodlar ulushining bunday ortishi asosan reforming jarayonida yuzaga keladigan degidrotsikllanish reaksiyalari natijasida erishiladi. Masalan, etarlicha qizdirilganda n-geksan platina katalizatori ishtirokida benzolga, n-geptan esa xuddi shunday tarzda toluolga aylanadi:

Ko'mirni qayta ishlash

Ko'mirni qayta ishlashning asosiy usuli hisoblanadi kokslash . Ko'mirni kokslash ko'mirni havoga kirmasdan isitish jarayoni deb ataladi. Shu bilan birga, bunday isitish natijasida ko'mirdan to'rtta asosiy mahsulot ajratiladi:

1) koks

Deyarli toza uglerod bo'lgan qattiq modda.

2) ko'mir smolasi

Tarkibida juda koʻp turli xil, asosan aromatik birikmalar, masalan, benzol, uning gomologlari, fenollar, aromatik spirtlar, naftalin, naftalin gomologlari va boshqalar;

3) ammiakli suv

Nomiga qaramay, bu fraktsiya ammiak va suvdan tashqari, fenol, vodorod sulfidi va boshqa ba'zi birikmalarni ham o'z ichiga oladi.

4) koks gazi

Koks gazining asosiy komponentlari vodorod, metan, karbonat angidrid, azot, etilen va boshqalar.

1. tabiiy buloqlar uglevodorodlar: gaz, neft, ko'mir. Ularni qayta ishlash va amaliy qo'llash.

Uglevodorodlarning asosiy tabiiy manbalari neft, tabiiy va ular bilan bog'liq neft gazlari va ko'mirdir.

Tabiiy va bog'langan neft gazlari.

Tabiiy gaz gazlar aralashmasi bo'lib, uning asosiy komponenti metan, qolgan qismi etan, propan, butan va oz miqdordagi aralashmalar - azot, uglerod oksidi (IV), vodorod sulfidi va suv bug'idir. Uning 90% yoqilgʻi sifatida isteʼmol qilinadi, qolgan 10% kimyo sanoati uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi: vodorod, etilen, atsetilen, kuyikish, turli plastmassalar, dori-darmonlar va boshqalar ishlab chiqarish.

Bog'langan neft gazi ham tabiiy gazdir, lekin u neft bilan birga paydo bo'ladi - u neft ustida joylashgan yoki unda bosim ostida erigan. Bog'langan gazda 30-50% metan mavjud, qolgan qismi uning gomologlari: etan, propan, butan va boshqa uglevodorodlar. Bundan tashqari, u tabiiy gazdagi kabi bir xil aralashmalarni o'z ichiga oladi.

Yo'ldosh gazning uch fraktsiyasi:

1. Benzin; dvigatelni ishga tushirishni yaxshilash uchun benzinga qo'shiladi;

2. Propan-butan aralashmasi; maishiy yoqilg'i sifatida ishlatiladi;

3. Quruq gaz; asilen, vodorod, etilen va boshqa moddalarni olish uchun ishlatiladi, ulardan o'z navbatida kauchuklar, plastmassalar, spirtlar, organik kislotalar va boshqalar olinadi.

Yog '.

Yog '- sariq yoki och jigarrangdan qora ranggacha, o'ziga xos hidli yog'li suyuqlikdir. U suvdan engilroq va unda deyarli erimaydi. Neft 150 ga yaqin uglevodorodlarning boshqa moddalar bilan aralashtirilgan aralashmasidir, shuning uchun u o'ziga xos qaynash nuqtasiga ega emas.

Ishlab chiqarilgan neftning 90% ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi har xil turlari yoqilg'i va moylash materiallari. Shu bilan birga, neft kimyo sanoati uchun qimmatli xom ashyo hisoblanadi.

Er ostidan olingan neft, men xom deyman. Xom neft ishlatilmaydi, qayta ishlanadi. Xom neft gazlar, suv va mexanik aralashmalardan tozalanadi, so'ngra fraksiyonel distillashdan o'tkaziladi.

Distillash - bu aralashmalarni qaynash nuqtalaridagi farqlarga qarab alohida komponentlarga yoki fraksiyalarga ajratish jarayoni.

Neftni distillash jarayonida neft mahsulotlarining bir necha fraktsiyalari ajratiladi:

1. Gaz fraktsiyasi (tboil = 40 ° C) normal va tarmoqlangan alkanlarni o'z ichiga oladi CH4 - C4H10;

2. Benzin fraktsiyasi (tboil = 40 - 200 ° C) tarkibida uglevodorodlar C 5 H 12 - C 11 H 24; qayta distillash paytida aralashmadan engil neft mahsulotlari chiqariladi, pastroq harorat oralig'ida qaynatiladi: neft efiri, aviatsiya va motor benzini;

3. Nafta fraktsiyasi (og'ir benzin, qaynash nuqtasi = 150 - 250 ° S), traktorlar, teplovozlar, yuk mashinalari uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladigan C 8 H 18 - C 14 H 30 tarkibidagi uglevodorodlarni o'z ichiga oladi;



4. Kerosin fraktsiyasi (tboil = 180 - 300 ° C) tarkibiga C 12 H 26 - C 18 H 38 tarkibidagi uglevodorodlar kiradi; u reaktiv samolyotlar, raketalar uchun yoqilg'i sifatida ishlatiladi;

5. Gaz moyi (tboil = 270 - 350 ° S) dizel yoqilg'isi sifatida ishlatiladi va katta miqyosda yoriladi.

Fraksiyalarni distillashdan keyin quyuq yopishqoq suyuqlik qoladi - yoqilg'i moyi. Mazutdan quyosh moylari, neft jeli, kerosin ajratiladi. Mazutni distillashdan qolgan qoldiq smola bo'lib, u yo'l qurilishi uchun materiallar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Neftni qayta ishlash kimyoviy jarayonlarga asoslanadi:

1. Krekking - yirik uglevodorod molekulalarining kichikroq molekulalarga bo'linishi. Hozirgi vaqtda tez-tez uchraydigan termal va katalitik yorilish o'rtasidagi farq.

2. Reforming (aromatizatsiya) - alkanlar va sikloalkanlarning aromatik birikmalarga aylanishi. Bu jarayon benzinni katalizator ishtirokida yuqori bosimda isitish orqali amalga oshiriladi. Reforming benzin fraksiyalaridan aromatik uglevodorodlarni olish uchun ishlatiladi.

3. Neft mahsulotlarini pirolizi neft mahsulotlarini 650 - 800 ° S haroratgacha qizdirish yo'li bilan amalga oshiriladi, asosiy reaktsiya mahsulotlari to'yinmagan gazsimon va aromatik uglevodorodlardir.

Neft nafaqat yoqilg'i, balki ko'plab organik moddalarni ishlab chiqarish uchun xom ashyo hisoblanadi.

Ko'mir.

Ko'mir ham energiya manbai va qimmatli kimyoviy xom ashyo hisoblanadi. Ko'mirning tarkibi asosan organik moddalar, shuningdek, yondirilganda kul hosil qiluvchi suv, mineral moddalardir.

Ko'mirni qayta ishlash turlaridan biri kokslashdir - bu ko'mirni havo kirishisiz 1000 ° S haroratgacha isitish jarayonidir. Ko'mirni kokslash koks pechlarida amalga oshiriladi. Koks deyarli toza ugleroddan iborat. Metallurgiya zavodlarida cho'yanni yuqori o'choqda ishlab chiqarishda qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi.

Kondensatsiya paytida uchuvchi moddalar ko'mir smola (tarkibida ko'p turli xil organik moddalar mavjud, ularning aksariyati aromatik), ammiakli suv (ammiak, ammoniy tuzlari mavjud) va koks gazi (ammiak, benzol, vodorod, metan, uglerod oksidi (II), etilen mavjud. , azot va boshqa moddalar).


1-bob. NEFT GEOKIMYOSI VA YONIGʻI RESURSLARINI TANKISH.

§ 1. Fotoalbom yoqilg'ilarning kelib chiqishi. 3

§ 2. Gaz-neft jinslari. 4

2-bob. TABIY MANBALAR.. 5

3-bob. Uglevodorodlarni sanoatda ishlab chiqarish .. 8

4-bob. NEFTNI KAYTALASH .. 9

§ 1. Fraksiyonel distillash.. 9

§ 2. Yoriqlar. 12

§ 3. Islohot. 13

§ 4. Oltingugurtni yo'qotish.. 14

5-bob. Uglevodorodlarning qo'llanilishi .. 14

§ 1. Alkanlar .. 15

§ 2. Alkenlar.. 16

§ 3. Alkinlar.. 18

§ 4. Arenalar.. 19

6-bob. Neft sanoati holatini tahlil qilish. 20

7-bob. Neft sanoatining xususiyatlari va asosiy tendentsiyalari. 27

Adabiyotlar ro‘yxati... 33

Neft konlarining paydo bo'lishini belgilovchi tamoyillarni ko'rib chiqqan birinchi nazariyalar, odatda, asosan, uning qaerda to'planishi haqidagi savol bilan chegaralangan. Biroq, so'nggi 20 yil ichida ma'lum bo'ldiki, bu savolga javob berish uchun ma'lum bir havzada neft nima uchun, qachon va qanday miqdorda hosil bo'lganligini tushunish, shuningdek, jarayonlarni tushunish va aniqlash kerak. Natijada u paydo bo'ldi, ko'chib o'tdi va to'plandi. Ushbu ma'lumotlar neftni qidirish samaradorligini oshirish uchun zarurdir.

Uglevodorod resurslarining shakllanishi, zamonaviy qarashlarga ko'ra, dastlabki gaz va neft jinslari ichidagi geokimyoviy jarayonlarning murakkab ketma-ketligi (1-rasmga qarang) natijasida sodir bo'lgan. Ushbu jarayonlarda turli xil biologik tizimlarning tarkibiy qismlari (moddalar tabiiy kelib chiqishi) uglevodorodlarga va kamroq darajada termodinamik barqarorligi har xil bo'lgan qutbli birikmalarga aylanadi - tabiiy kelib chiqadigan moddalarning cho'kindi jinslari bilan cho'kindi jinslar bilan qoplanishi natijasida, harorat va haroratning ko'tarilishi ta'sirida. yuqori qon bosimi sirt qatlamlarida er qobig'i. Suyuq va gazsimon mahsulotlarning dastlabki gaz-neft qatlamidan birlamchi migratsiyasi va ularning keyingi ikkilamchi migratsiyasi (tug'ma gorizontlar, siljishlar va boshqalar orqali) g'ovakli neftga to'yingan jinslarga uglevodorod materiallari konlarining shakllanishiga olib keladi. g'ovak bo'lmagan tosh qatlamlari orasidagi konlarni qulflash orqali oldini oladi.

Biogen kelib chiqadigan cho'kindi jinslardan organik moddalar ekstraktida neftdan olingan birikmalar bilan bir xil kimyoviy tuzilishga ega birikmalar mavjud. Geokimyo uchun ular ayniqsa bor ahamiyati bu birikmalarning ba'zilari "biologik belgilar" ("kimyoviy qazilmalar") hisoblanadi. Bunday uglevodorodlar neft olinadigan biologik tizimlardagi birikmalar (masalan, lipidlar, pigmentlar va metabolitlar) bilan juda ko'p umumiyliklarga ega. Bu birikmalar nafaqat biogen kelib chiqishini ko'rsatadi tabiiy uglevodorodlar, balki juda olish imkonini beradi muhim ma'lumotlar gaz va neft tarkibidagi jinslar, shuningdek, o'ziga xos gaz va neft konlarining paydo bo'lishiga olib kelgan etilish va kelib chiqish tabiati, migratsiya va biodegradatsiya haqida.

1-rasm Fotoalbom uglevodorodlar hosil bo'lishiga olib keladigan geokimyoviy jarayonlar.

Gaz-neft jinsi - bu tabiiy cho'kish paytida katta miqdordagi neft va (yoki) gazning paydo bo'lishiga va chiqishiga olib kelgan yoki olib kelishi mumkin bo'lgan nozik dispers cho'kindi jinslar. Bunday jinslarning tasnifi organik moddalarning tarkibi va turiga, uning metamorfik evolyutsiya holatiga (taxminan 50-180 ° S haroratda sodir bo'ladigan kimyoviy o'zgarishlar), shuningdek olinishi mumkin bo'lgan uglevodorodlarning tabiati va miqdoriga asoslanadi. undan. Biogen kelib chiqadigan cho'kindi jinslardagi organik moddalar kerogenini turli xil shakllarda topish mumkin, ammo uni to'rtta asosiy turga bo'lish mumkin.

1) Liptinitlar- juda yuqori vodorod tarkibiga ega, ammo kislorod miqdori past; ularning tarkibi alifatik uglerod zanjirlarining mavjudligi bilan bog'liq. Liptinitlar asosan suv o'tlaridan (odatda bakterial parchalanishga duchor bo'lgan) hosil bo'lgan deb taxmin qilinadi. Ularning moyga aylanish qobiliyati yuqori.

2) Chiqishlar– vodorod miqdori yuqori (ammo liptinitlardan past), alifatik zanjirlar va to‘yingan naftenlarga (alitsiklik uglevodorodlar), shuningdek, aromatik sikllarga va kislorod o‘z ichiga olgan funksional guruhlarga boy. Bu organik moddalar sporalar, gulchanglar, kesikulalar va o'simliklarning boshqa tarkibiy qismlari kabi o'simlik materiallaridan hosil bo'ladi. Exinitlar neft va gaz kondensatiga, metamorfik evolyutsiyaning yuqori bosqichlarida esa gazga aylanish qobiliyatiga ega.

3) Vitrshity- vodorod miqdori past, kislorod miqdori yuqori va asosan kislorod o'z ichiga olgan funktsional guruhlar bilan bog'langan qisqa alifatik zanjirli aromatik tuzilmalardan iborat. Ular strukturali yog'ochli (lignoselülozik) materiallardan hosil bo'ladi va neftga aylanish qobiliyati cheklangan, lekin gazga aylanish qobiliyati yaxshi.

4) Inertinit qora, shaffof bo'lmagan yorliqli jinslar (ko'p miqdorda uglerod va kam vodorod) bo'lib, ular yuqori darajada o'zgargan yog'ochli prekursorlardan hosil bo'lgan. Ular neft va gazga aylanish qobiliyatiga ega emas.

Gaz-neft jinsini tan olishning asosiy omillari uning tarkibidagi kerogen, kerogen tarkibidagi organik moddalarning turi va bu organik moddalarning metamorfik evolyutsiya bosqichidir. Yaxshi neft va gazli jinslar - tarkibida 2-4% turdagi organik moddalar mavjud bo'lib, ulardan tegishli uglevodorodlar hosil bo'lishi va ajralib chiqishi mumkin. Qulay geokimyoviy sharoitda liptinit va ekzinit kabi organik moddalar bo'lgan cho'kindi jinslardan neft hosil bo'lishi mumkin. Gaz konlarining paydo bo'lishi odatda vitrinitga boy jinslarda yoki dastlab hosil bo'lgan neftning termik yorilishi natijasida sodir bo'ladi.

Cho'kindi jinslarning yuqori qatlamlari ostida organik moddalar cho'kindilarining keyingi ko'milishi natijasida bu modda tobora yuqori haroratga duchor bo'ladi, bu esa kerogenning termal parchalanishiga va neft va gaz hosil bo'lishiga olib keladi. Konning sanoat o'zlashtirilishi uchun qiziq bo'lgan miqdorda neft hosil bo'lishi ma'lum sharoitlarda vaqt va haroratda (voyga chiqish chuqurligida) sodir bo'ladi va hosil bo'lish vaqti qanchalik uzoq bo'lsa, harorat shunchalik past bo'ladi (agar biz buni tushunishimiz oson Reaksiya birinchi tartibli tenglama bo'yicha boradi va haroratga Arreniusga bog'liq bo'ladi deb faraz qiling). Masalan, taxminan 20 million yil ichida 100 ° S haroratda hosil bo'lgan bir xil miqdordagi neft 40 million yilda 90 ° S da, 80 million yilda esa 80 ° S da hosil bo'lishi kerak. Kerojendan uglevodorodlarning hosil bo'lish tezligi haroratning har 10 ° C oshishi uchun taxminan ikki baravar ortadi. Biroq Kimyoviy tarkibi kerogen. juda xilma-xil bo'lishi mumkin va shuning uchun neftning pishish vaqti va bu jarayonning harorati o'rtasidagi ko'rsatilgan bog'liqlik faqat taxminiy hisob-kitoblar uchun asos sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.

Zamonaviy geokimyoviy tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, Shimoliy dengiz kontinental shelfida chuqurlikning har 100 m o'sishi haroratning taxminan 3 ° S ga oshishi bilan birga keladi, ya'ni organik moddalarga boy cho'kindi jinslar 2500-4000 chuqurlikda suyuq uglevodorodlar hosil qiladi. m 50-80 million yil davomida. 4000-5000 m chuqurlikda engil yog'lar va kondensatlar, 5000 m dan ortiq chuqurlikda esa metan (quruq gaz) hosil bo'lgan ko'rinadi.

Uglevodorodlarning tabiiy manbalari - qazib olinadigan yoqilg'ilar - neft va gaz, ko'mir va torf. Xom neft va gaz konlari 100-200 million yil oldin mikroskopik dengiz o'simliklari va hayvonlaridan kelib chiqqan bo'lib, ular dengiz tubida hosil bo'lgan cho'kindi jinslarga singib ketgan, aksincha, ko'mir va torf quruqlikda o'sadigan o'simliklardan 340 million yil oldin shakllana boshlagan.

Tabiiy gaz va xom neft odatda tosh qatlamlari orasida joylashgan neftli qatlamlarda suv bilan birga topiladi (2-rasm). "Tabiiy gaz" atamasi tarkibida hosil bo'lgan gazlarga ham tegishli tabiiy sharoitlar ko'mirning parchalanishidan. Antarktidadan tashqari barcha qit'alarda tabiiy gaz va xom neft o'zlashtirilmoqda. Dunyodagi eng yirik tabiiy gaz ishlab chiqaruvchilari Rossiya, Jazoir, Eron va AQShdir. Eng yirik xom neft ishlab chiqaruvchilari Venesuela, Saudiya Arabistoni, Quvayt va Eron.

Tabiiy gaz asosan metandan iborat (1-jadval).

Xom moy - bu yog'li suyuqlik bo'lib, rangi quyuq jigarrang yoki yashil rangdan deyarli rangsizgacha o'zgarishi mumkin. U o'z ichiga oladi katta raqam alkanlar. Ular orasida uglerod atomlari soni 5 dan 40 gacha bo'lgan tarmoqlanmagan alkanlar, tarmoqlangan alkanlar va sikloalkanlar bor. Bu sikloalkanlarning sanoat nomi yaxshi ma'lum. Xom neft shuningdek, taxminan 10% aromatik uglevodorodlarni, shuningdek, oltingugurt, kislorod va azotni o'z ichiga olgan oz miqdorda boshqa birikmalarni o'z ichiga oladi.


Uglevodorodlarning asosiy manbalari neft, tabiiy va ular bilan bog'liq neft gazlari, ko'mirdir. Ularning zahiralari cheksiz emas. Olimlarning fikricha, ishlab chiqarish va iste'molning hozirgi sur'atida ular etarli bo'ladi: neft - 30 - 90 yil, gaz - 50 yil, ko'mir - 300 yil.

Yog 'va uning tarkibi:

Yog '- och jigarrangdan to'q jigarranggacha bo'lgan yog'li suyuqlik, xarakterli hidga ega, deyarli qora rangga ega, suvda erimaydi, suv yuzasida havo o'tishiga yo'l qo'ymaydigan plyonka hosil qiladi. Yog '- och jigarrangdan to'q jigarranggacha, deyarli qora rangdagi yog'li suyuqlik, xarakterli hidga ega, suvda erimaydi, suv yuzasida havo o'tishiga yo'l qo'ymaydigan plyonka hosil qiladi. Neft - bu to'yingan va aromatik uglevodorodlar, sikloparafin, shuningdek, geteroatomlarni o'z ichiga olgan ba'zi organik birikmalar - kislorod, oltingugurt, azot va boshqalarning murakkab aralashmasi. Neftchilar tomonidan qanday g'ayratli nomlar berilmagan: va " qora oltin”, va “Yerning qoni”. Neft haqiqatan ham hayrat va olijanobligimizga loyiqdir.

Neft tarkibi: parafinik - to'g'ri va tarmoqli zanjirli alkanlardan iborat; naftenik - to'yingan tsiklik uglevodorodlarni o'z ichiga oladi; aromatik - aromatik uglevodorodlarni (benzol va uning gomologlarini) o'z ichiga oladi. Qiyinchiliklarga qaramay komponent tarkibi, moylarning elementar tarkibi ozmi-koʻpmi bir xil: oʻrtacha 82-87% uglevodorod, 11-14% vodorod, 2-6% boshqa elementlar (kislorod, oltingugurt, azot).

Biroz tarix .

1859 yilda AQShning Pensilvaniya shtatida 40 yoshli Edvin Dreyk o'zining sabr-toqati, neft qazish puli va eski bug' mashinasi yordamida 22 metr chuqurlikdagi quduqni burg'uladi va birinchi neftni qazib oldi. bu.

Drakening neft burg'ulash sohasidagi kashshof sifatida ustuvorligi bahsli, ammo uning nomi hali ham neft davrining boshlanishi bilan bog'liq. Neft dunyoning ko'p joylarida topilgan. Insoniyat nihoyat katta miqdorda sun'iy yoritishning ajoyib manbasini qo'lga kiritdi ....

Neftning kelib chiqishi nima?

Olimlar orasida ikkita asosiy tushuncha ustunlik qildi: organik va noorganik. Birinchi kontseptsiyaga ko'ra, cho'kindi jinslarga ko'milgan organik qoldiqlar vaqt o'tishi bilan parchalanib, neft, ko'mir va tabiiy gazga aylanadi; ko'proq mobil neft va gaz keyin g'ovak bilan cho'kindi jinslarning yuqori qatlamlarida to'planadi. Boshqa olimlarning ta'kidlashicha, neft "Yer mantiyasining katta chuqurligida" hosil bo'ladi.

Rus olimi - kimyogari D.I.Mendeleyev noorganik tushuncha tarafdori edi. 1877 yilda u mineral (karbid) gipotezasini taklif qildi, unga ko'ra neftning paydo bo'lishi suvning "uglerodli metallarga" ta'siri ostida uglevodorodlar olinadigan yoriqlar bo'ylab Yerning chuqurligiga kirib borishi bilan bog'liq.

Agar neftning kosmik kelib chiqishi haqidagi gipoteza mavjud bo'lsa - hatto yulduz holatida ham Yerning gazsimon qobig'idagi uglevodorodlardan.

Tabiiy gaz "ko'k oltin" hisoblanadi.

Mamlakatimiz tabiiy gaz zaxiralari bo‘yicha dunyoda birinchi o‘rinda turadi. Ushbu qimmatbaho yoqilg'ining eng muhim konlari G'arbiy Sibirda (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), Volga-Ural havzasida (Vuktylskoye, Orenburgskoye), Shimoliy Kavkazda (Stavropolskoye) joylashgan.

Tabiiy gaz ishlab chiqarish uchun odatda oqim usuli qo'llaniladi. Gazning er yuzasiga oqib chiqa boshlashi uchun gazli rezervuarda burg'ulangan quduqni ochish kifoya.

Tabiiy gaz oldindan ajratilmasdan ishlatiladi, chunki u tashishdan oldin tozalashdan o'tadi. Xususan, undan mexanik aralashmalar, suv bug'lari, vodorod sulfidi va boshqa agressiv komponentlar chiqariladi ... .. Va shuningdek eng propan, butan va og'irroq uglevodorodlar. Qolgan amalda sof metan, birinchi navbatda, yoqilg'i sifatida iste'mol qilinadi: yuqori kaloriya qiymati; ekologik toza; qazib olish, tashish, yoqish uchun qulay, chunki agregat holati gazdir.

Ikkinchidan, metan asetilen, kuyikish va vodorod ishlab chiqarish uchun xom ashyoga aylanadi; to'yinmagan uglevodorodlar, birinchi navbatda etilen va propilen ishlab chiqarish uchun; organik sintez uchun: metil spirti, formaldegid, aseton, sirka kislotasi va boshqalar.

Bog'langan neft gazi

Bog'langan neft gazi kelib chiqishi bo'yicha ham tabiiy gaz hisoblanadi. U maxsus nom oldi, chunki u neft bilan birga konlarda - u eriydi. Neftni sirtga chiqarishda bosimning keskin pasayishi tufayli undan ajralib chiqadi. Rossiya qo'shma gaz zaxiralari va uni qazib olish bo'yicha birinchi o'rinlardan birini egallaydi.

Yo'ldosh neft gazining tarkibi tabiiy gazdan farq qiladi - uning tarkibida etan, propan, butan va boshqa uglevodorodlar ancha ko'p. Bundan tashqari, u erda argon va geliy kabi noyob gazlarni o'z ichiga oladi.

Bog'langan neft gazi qimmatli kimyoviy xom ashyo bo'lib, undan tabiiy gazga qaraganda ko'proq moddalarni olish mumkin. Ayrim uglevodorodlar kimyoviy qayta ishlash uchun ham olinadi: etan, propan, butan va boshqalar. Ulardan toʻyinmagan uglevodorodlar degidrogenlash reaksiyasi yoʻli bilan olinadi.

Ko'mir

Tabiatdagi ko'mir zahiralari neft va gaz zahiralaridan sezilarli darajada oshadi. Ko'mir - uglerod, vodorod, kislorod, azot va oltingugurtning turli birikmalaridan iborat murakkab moddalar aralashmasi. Ko'mirning tarkibi ko'plab boshqa elementlarning birikmalarini o'z ichiga olgan bunday mineral moddalarni o'z ichiga oladi.

Qattiq ko'mirlar tarkibga ega: uglerod - 98% gacha, vodorod - 6% gacha, azot, oltingugurt, kislorod - 10% gacha. Ammo tabiatda jigarrang ko'mirlar ham mavjud. Ularning tarkibi: uglerod - 75% gacha, vodorod - 6% gacha, azot, kislorod - 30% gacha.

Ko'mirni qayta ishlashning asosiy usuli piroliz (kokoatsiya) - organik moddalarning havoga kirmasdan parchalanishi. yuqori harorat(taxminan 1000 C). Bunda quyidagi mahsulotlar olinadi: koks (metallurgiyada keng qoʻllaniladigan mustahkamligi yuqori boʻlgan sunʼiy qattiq yoqilgʻi); ko'mir smolasi (kimyo sanoatida qo'llaniladi); kokos gazi (kimyo sanoatida va yoqilg'i sifatida ishlatiladi.)

koks gazi

Ko'mirning termal parchalanishi paytida hosil bo'lgan uchuvchi birikmalar (koks gazi) umumiy kollektsiyaga kiradi. Bu erda koks gazi sovutiladi va ko'mir smolasini ajratish uchun elektrostatik cho'ktirgichlardan o'tkaziladi. Gaz kollektorida suv qatron bilan bir vaqtda kondensatsiyalanadi, unda ammiak, vodorod sulfidi, fenol va boshqa moddalar eriydi. Vodorod turli sintezlar uchun kondensatsiyalanmagan koks gazidan ajratiladi.

Ko'mir smolasini distillangandan so'ng, elektrodlar va tom yopish smolalarini tayyorlash uchun ishlatiladigan qattiq qoldiq - qatron qoladi.

Neftni qayta ishlash

Neftni qayta ishlash yoki rektifikatsiya - neft va neft mahsulotlarini qaynash nuqtasiga ko'ra fraksiyalarga termik ajratish jarayoni.

Distillash - bu jismoniy jarayon.

Neftni qayta ishlashning ikkita usuli mavjud: fizik (birlamchi qayta ishlash) va kimyoviy (ikkilamchi qayta ishlash).

Yog'ni birlamchi qayta ishlash distillash ustunida - qaynash nuqtasida farq qiluvchi moddalarning suyuq aralashmalarini ajratish apparatida amalga oshiriladi.

Neft fraktsiyalari va ulardan foydalanishning asosiy yo'nalishlari:

Benzin - avtomobil yoqilg'isi;

Kerosin - aviatsiya yoqilg'isi;

Ligroin - plastmassa, qayta ishlash uchun xom ashyo ishlab chiqarish;

Gaz moyi - dizel va qozon yoqilg'isi, qayta ishlash uchun xom ashyo;

Mazut - zavod yoqilg'isi, parafinlar, moylash moylari, bitum.

Yog 'chiqalarini tozalash usullari :

1) Absorbsiya - barchangiz somon va torfni bilasiz. Ular moyni o'zlashtiradilar, shundan so'ng ularni ehtiyotkorlik bilan yig'ish va keyinchalik yo'q qilish bilan olib tashlash mumkin. Bu usul faqat tinch sharoitda va faqat kichik dog'lar uchun javob beradi. Usul arzonligi va yuqori samaradorligi tufayli yaqinda juda mashhur.

Xulosa: Usul arzon, tashqi sharoitlarga bog'liq.

2) O'z-o'zini yo'q qilish: - bu usul neft qirg'oqdan uzoqda to'kilgan bo'lsa va dog 'kichik bo'lsa qo'llaniladi (bu holda dog'ga umuman tegmaslik yaxshiroqdir). Asta-sekin u suvda eriydi va qisman bug'lanadi. Ba'zida yog 'yo'qolmaydi va bir necha yil o'tgach, silliq qatronlar bo'laklari shaklida kichik dog'lar qirg'oqqa etib boradi.

Xulosa: kimyoviy moddalar ishlatilmaydi; neft uzoq vaqt davomida sirtda qoladi.

3) Biologik: Uglevodorodlarni oksidlovchi mikroorganizmlardan foydalanishga asoslangan texnologiya.

Xulosa: minimal zarar; sirtdan yog'ni olib tashlash, lekin usul mashaqqatli va vaqt talab etadi.

 

O'qish foydali bo'lishi mumkin: