Переработка нефти химия 10 класс

Цели урока: познакомить учащихся с составом нефти; способами её переработки; экологическими проблемами, связанными с добычей и переработкой нефти.

Оборудование: коллекция “Нефть”, таблицы “Перегонка нефти”, “Устройство ректификационной колонны”.

Какие существуют источники углеводородов? (Ответ: природный и попутный нефтяной газы, нефть и каменный уголь.) Состав, переработка и применение природного газа (индивидуальный ответ). Состав, переработка и применение попутного нефтяного газа (индивидуальный ответ). Ученикам класса предлагается сделать рецензию на ответы, часть класса работают по карточкам.

1. Состав нефти: черная маслянистая жидкость, ?= 0,73-1,04 г\мл, смесь алканов, циклоалканов, аренов, O-, N-,S-содержащих органических веществ, природных смол и полимеров Обращаем внимание на отсутствие в составе нефти алкенов, алкинов и алкодиенов – активных, легкоокисляющихся и полимеризующихся углеводородов, кроме того, различается по составу нефть различных месторождений. Наибольшее содержание алканов – Пенсильвания, США; нафтенов – Баку; аренов – Индонезия.

2. Переработка нефти. Нефть готовят к переработке – обезвоживают (отстаиванием) и обессоливают (добавлением H2SO4). Первичная переработка нефти – это перегонка. Она основана на разнице температур кипения УВ.

Нефть нагревают в трубчатой печи, сжигая в ней топливо, получают пары с температурой 400? градусов. Он поступает в ректификационную колонну (работа со схемой). Далее происходит деление на фракции, вверху самая легкая, внизу самая тяжёлая: бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут. Ни одна фракция не является конечным. Бензин, полученный в результате прямой перегонки, удовлетворяет мировым потребностям лишь на 15%. Остальные85% получают в результате расщепления более тяжелых УВ, т. е. крекингом (от англ. to crack – колоть, расщеплять). Показателем качества бензина является его марка. Показатель детонационной стойкости бензина – Октановое число.

Октановая шкала (эталон, а не реальный состав бензина):н-гептан: октановое число = 0,изооктан: октановое число = 100. Пример: бензин А-95 содержит 95 частей изооктана и 5 частей н-гептана.

Среди вторичных методов переработки нефти большое значение имеет Крекинг (расщепление) углеводородов, проводимый с целью повышения выхода бензина.

3. Экологические проблемы, связанные с добычей и переработкой нефти.

Проверочная работа для выявления уровня усвоения материала по теме, по вариантам.

Http://xn--i1abbnckbmcl9fb. xn--p1ai/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/519573/

1 «Нефть и способы её переработки» ПРЕЗЕНТАЦИЯ К УРОКУ ХИМИИ 10 класс Автор: Нурлан Гулира, ученица 10 класса МБОУ «Средняя общеобразовательная школа 44» г. Кемерово Кемеровской области Руководитель: Панюшкина Елена Геннадьевна, учитель химии МБОУ «Средняя общеобразовательная школа 44» г. Кемерово Кемеровской области

2 ЦЕЛЬ УРОКА Познакомить с составом нефти и способами ее переработки, гипотезами происхождения. Показать направления использования нефти в качестве топлива и химического сырья. Доказать, что нефть – ценный источник углеводородов. 2

3 СОДЕРЖАНИЕ Что такое нефть? Происхождение Химический состав Физические свойства Нефтедобыча Переработка нефти Применение Выводы Домашнее задание Список литературы 3

4 природная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвлённого строения; природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, состоящая в основном из смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений; в немецком языке нефть нем. Еrdol, что буквально означает «земляное масло», венг. кооlаj «каменное масло», фин. vuoriöljy «горное масло». 4 НЕФТЬ – это

5 НЕФТЬ УГЛЕВОДОРОДЫ: АЛКАНЫ, АЛКЕНЫ, АЛКИНЫ, ЦИКЛОАЛКАНЫ, АРЕНЫ НЕФТЬ химический состав КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: НАФТЕНОВЫЕ, КИСЛОТЫ, ФЕНОЛЫ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ: КРЕМНЕЗЁМ, АЛЮМИНИЙ, ОКСИДЫ САЛЬЦИЯ, ЖЕЛЕЗА И МАРГАНЦА АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: АЛКИЛ-СУЛЬФИДЫ, МЕРКАПТАНЫ. 5

6 ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕФТИ Нефть результат литогенеза. Она представляет собой жидкую (в своей основе) гидрофобную фазу продуктов фоссилизации (захоронения) органического вещества в водно-осадочных отложениях. Нефтеобразование стадийный, весьма длительный (обычно млн лет, процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Чаще всего истоки версии биологического происхождения нефти связывают с именем М. Ломоносова, который в середине XVIII века в своем трактате «О слоях земных» писал: «Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей бурая и черная масляная материя. и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла, жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одного начала происходят». 6

7 Споры велись главным образом вокруг исходного материала – животные или растения послужили «началом» для образования нефти… Но тогда же появились и сторонники совсем иного – абиогенного подхода. Впервые идея о минеральном происхождении нефти была высказана в 1805 году известным ученым и путешественником Александром Гумбольдтом. Лабораторные исследования, проведенные Менделеевым и некоторыми другими учеными, показывали, что под воздействием водяных паров на карбиды тяжелых металлов выделяются углеводороды, сходные с углеводородами, содержащимися в нефти. Это привело Менделеева к мысли, что в процессе горообразования вода проникает по трещинам земной коры в глубину недр, где взаимодействует с карбидами тяжелых металлов. В результате такого взаимодействия выделяются газообразные углеводороды. 7

8 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Плотность 0,651,05 (обычно 0,820,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,8310,860 средней, выше 0,860 тяжёлой. Средняя молекулярная масса г/моль (редко ). Нефть жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). 8

9 ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ Ректификация – это физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии их температур кипения. Крекинг – это процесс термического расщепления углеводородов. 9

11 РЕСУРСООБЕСПЕЧЕННОСТЬ СТРАН НЕФТЬЮ странаЗапасы нефтью (в млрд т) Добыча (в млрд т) Ресурсообеспеченность (на сколько лет хватит ресурса) Саудовская Аравия 43, Ирак16, ОАЭ16, Кувейт15, Иран14, Венесуэла10, Мексика8, Россия6, Китай4, США3,

12 ВЫВОД Страны имеют неодинаковую ресурсообеспеченность нефтью. Среди богатых стран нефтью выделяются развивающиеся государства (ОПЕК, страны Персидского залива). Самая высокая обеспеченность нефтью у Ирака, ОАЭ, Кувейта. Для развитых стран характерны большие объемы добычи, но постепенно исчерпывающиеся запасы нефти, поэтому степень ресурсообеспеченности их невысока. 12

13 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ Закрепляя материал, выполните задание 2 на контурных картах. Отметьте основные грузопотоки нефти. По химии – задание в рабочих тетрадях на печатной основе. Заключение и подведение итогов урока. Составить кроссворд по теме «Нефть и способы её переработки». 13

14 Ресурсы интернет: – векторный клипарт – доска %B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%9D%D0%B5%D1%84%D1 %82%D1%8C 14

Http://www. myshared. ru/slide/620415

Урок построен на основе системно – деятельностного подхода. Основная идея его состоит в том, что новые знания не даются в готовом виде. Студенты «открывают» их сами в процессе самостоятельной исследовательской деятельности. Деятельностный подход на уроке осуществляется через моделирование и анализ жизненных ситуаций, использование активных методик, постановку проблемных вопросов.

Обучающие: создать условия для формирования знаний о нефти как о важнейшем углеводородном сырье, изучения свойства нефти, продуктов её переработки.

Развивающие: совершенствовать умения работать с литературными источниками, продолжить развитие умений устанавливать причинно-следственные связи, наблюдать и объяснять результаты эксперимента; развивать интерес к предмету и процессу познания.

Воспитательные : способствовать формированию представления о социально-экономическом развитии России, перспективных направлениях развития экономики.

Методы и методические приемы: словесный (объяснение, рассказ, опережающее задание-сообщение), наглядный (настенная карта, атласы, иллюстрации, схемы, видео метод), элементы метода проблемного обучения, исследовательского метода, частично-поискового.

Оборудование и реактивы: коллекция “Нефть и продукты ее переработки”, нефть, вода дистиллированная, гексан, бензол, керосин, растительное масло, бромная вода, водный раствор перманганата калия, металлический натрий, пробирки, химические стаканы; полиэтиленовые крышки, пленки, пластмассы, каучук, парафиновая свеча.

I . Организационный момент. Взаимное приветствие преподавателя и обучающихся; проверка готовности к уроку.

Блестит, как золото. Такая же дорогая, как и золото. «Черное» золото, дающее возможность синтеза более 1000 видов химических веществ. Что же это за соединение? Нефть. Преподаватель записывает тему на доске.

Подготовка к усвоению учебного материала. Актуализация опорных знаний.

Вы знаете, что органическая химия – это химия углеводородов и их производных. Изучение углеводородов приобретает особое значение, так как эти соединения являются структурной основой всех остальных классов органических соединений. Углеводороды являются важнейшим видом сырья для химической промышленности. Посмотрите на столах предметы, без которых невозможно представить жизнь современного человека. Например, каучук, пластиковые бутылки, полиэтиленовые пакеты, современные строительные материалы и. т.д. На каждом этапе развития человеческого общества осваивались все более эффективные виды топлива. Древесина была заменена углем, а с 60-х годов прошлого столетия пришли природные источники углеводородов: природный и попутный нефтяные газы, нефть, каменный уголь. Сегодня на уроке мы ознакомимся с нефтью как одним из важнейших источников углеводородов Мы рождаемся и живем в мире продук-

Тов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать, может быть историки назовут нефтяным или пластмассовым наш период. Нефть – является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото». Нефть создала новую отрасль промышленности – нефтехимию, она же породила ряд экологических проблем.

Это интересно! Сообщение студента : « Роль нефти в современном мире»

Нефть известна человечеству с давних времен. На берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для бальзамирования. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц. Вначале 19 века в России из нефти путем перегонки было получено осветительное масло, названное керосином, который использовался в лампах, изобретенных в середине 19 века. В тот же период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Внедрение в конце 60-х гг. 19 века бурения нефтяных скважин считается зарождением нефтяной промышленности. На рубеже 19-20 веков были изобретены бензиновый и дизельный двигатели. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Нефть-это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведерный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает 1 место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько мало, что для извлечения 1 мг ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад в толще Земли. Происхождение нефти – одна из сокровенных тайн природы.

Органическое Происхождение. Нефть возникла из сапропелевого вещества (это ил образованный планктоном) И. М. Губкин.

Космическая теория . Нефть произошла из углеводородов, содержащихся в газовой оболочке Земли, при формировании её как планеты. ( В. Д. Соколов)

Откройте флакон с нефтью и понюхайте, соблюдая правила техники безопасности. Каков запах нефти?

А теперь большим пальцем прикройте горловину флакона и встряхните. Обратите внимание на цвет нефти.

Потрите нефть между большим и средним пальцами. Каково ваше ощущение?

В пробирку с водой налейте 1 мл нефти. Нефть располагается слоем сверху, так как она легче воды.

К нефти прибавьте воду и смесь перемешайте встряхиванием. Жидкость расслаивается, так как нефть в воде не растворяется.

Прибавьте 1 мл нефти к 1 мл керосина, взболтайте встряхиванием. При взбалтывании жидкости полностью смешиваются.

В пробирки с керосином и водой наливают по 0,5 мл растительного масла и взбалтывают. Масло растворяется в углеводородах.

«Нефтяная чума» появилась не сегодня и не внезапно. Еще в 1922 году в Великобритании принято постановление, запрещающее слив нефти в ее территориальные воды. В дальнейшем заключались международные соглашения, проводились международные совещания, создавались советы и комитеты по борьбе с нефтяным загрязнением морей. Но благополучного решения проблемы пока не видно.

Ежегодно в мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. тонн нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.

Источников поступления нефти в моря и океаны много: это сброс очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками. В настоящее время из каждых 10 добываемых в море тонн нефти 7-8 тонн доставляется к местам потребления морским транспортом. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. В 1967 году произошла авария супертанкера «Тори Каньон» у берегов Западной Европы. В море6 попало 120 тыс. тонн нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, т. е. 90% морских птиц этих районов.

Если перечислять все происходившие за последние годы аварии судов, получится громадный список. А всего 1 литр попавшей в воду нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. литров морской воды.

1 тонна нефти загрязняет 12 км 2 поверхности океана. Личинкам некоторых морских рыб необходимо сделать первый глоток воздуха. Нефтяная пленка не позволяет этого сделать, и они гибнут.

Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое воды. Опасность встречи с нефтью здесь особенно велика. На 1 гектаре морской поверхности может погибнуть более 100 миллионов рыбок, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить достаточно вылить 1 литр нефти.

Некоторые составные части нефти несут гибель морским беспозвоночным и Ракообразным животным. Моллюски, например, накапливают канцерогенные вещества, извлекаемые ими из нефти. Трудно перечислить все беды, которые причиняет «нефтяная чума» океану.

Нефть природная смесь углеводородов различной молекулярной массы, содержащих от 5 до 50 атомов углерода. В состав нефти входят следующие классы органических соединений:

В основном в состав нефти входят алканы, как линейного так и разветвленного строения. В ней найдены все изомеры гексана, гептана. Кроме углеродов нефть содержит:

Это интересно! Сообщение студента: «Распределение основных запасов нефти в мире»

Слово «нефть» появилось в русском языке в 17 веке и происходит от арабского «нафата», что означает «извергать». Так называли в 4-3 тыс. до н. э. жители Месопотамии – древнего очага цивилизации – легковоспламеняющуюся маслянистую черную жидкость, которая действительно иногда извергается на поверхность земли в виде фонтанов.

Поэтому, с древних времен и до середины 19 века нефть добывали там, где она изливалась в виде источников, проходя по разломам и трещинам в горных породах. Но когда начали ее искать вдали от мест непосредственного выхода нефти, возникли вопросы: как это делать? где бурить скважины?

В ходе долгих геологических исследований, было установлено, что нефть скорее всего будет там, где мощные пласты осадочного чехла смяты в складки и разорваны тектоническими движениями земной коры, образуя куполовидные изгибы пластов, так называемый антиклинальный тип природного скопления углеводородов, называемый залежью. Участки земной коры, содержащей одну или несколько таких залежей, называют месторождениями.

В мире открыто более 27 тыс. нефтяных месторождений, но лишь небольшая их часть (1%) содержит ¾ мировых запасов нефти, а 33 супергиганта – половину мировых запасов.

Анализируя распределения мировых разведанных ресурсов нефти по регионам и странам, приходим к выводу, что исключительная роль приходится на Юго-Западную Азию, а именно 2/3 мировых ресурсов нефти залегают в странах Персидского залива (СА, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран).

5. Дополнение преподавателя : Нефть перерабатывают на нефтеперерабатывающих заводах. Способы переработки нефти:

2) Химический метод (вторичная переработка, т. к. перерабатывается не сама нефть, а фракции, полученные в процессе первичной переработки)

Физический метод. Перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной колонны. По трубопроводу подается нефть, где она нагревается до t=320-3500и в виде смеси жидкости и паров поступает в колонну. Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну через отверстия, поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие получаются на первых тарелках, боле летучие поднимаются вверх. При этом выделяют следующие фракции (заполнить таблицу).

Остаток после перегонки (мазут) также подвергают вакуумной перегонке (при пониженном давлении) и получают: солярные масла (дизельное топливо), смазочные масла (машинные, цилиндровые), оставшаяся часть гудрон. Недостаток перегонки малый выход бензина (20%). (Спросить заполненную таблицу).

Крекинг – слово произошло от «тухрек»- раскалывать, расщеплять. Способ изобретен русским инженером Шуховым в 1891 г., в России начал осуществляться только после Октябрьской революции. Цель – получение бензинов, непредельных углеводородов. Сырье – соляровые фракции. Условия-t=470-5500. Р=2-7 Мпа. Процесс крекинга заключается в расщеплении молекул углеводорода с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой t.

При термическом крекинге образуется много микромолекул газообразных углеводородов, которые можно использовать как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, В. М.С.(полиэтилен). Бензин низкого качества. В мире всего 10% получают термического крекинга.

Каталитический крекинг , при нем расщепление углеводородов происходит при более низкой t (450-5000) с применением катализаторов, процесс происходит с большой скоростью. Бензин более высокого качества, т. к. наряду с реакциями расщепления идет реакция изомеризации и образуются разветвленные углеводороды. Непредельных углеводородов содержится меньше, поэтому он более устойчив при хранении. Получают преимущественно авиационный бензин.

Пиролиз- наиболее жесткая форма термического крекинга, t больше 7000. Получают газообразные вещества (этилен, ацетилен). Сырье любое (от природного газа до нефти).

Риформинг- это процесс ароматизации бензина. Получают бензин высоких качеств и много ароматических углеводородов.

Таким образом, мы познакомились с основными способами переработки нефти.

Задание1. Написать уравнение реакций горения и крекинга эйкозана С 20 Н 42. К Какому гомологическому ряду следует отнести данное вещество?

Задание 2. Возможно ли из керосина получить бензин? ( учебник стр. 59)

Задание 3. Среди углеводородов, содержащихся в бензине, есть нормальный октан С 8 Н 18, имеющий линейную цепь из атомов углерода. Могут ли существовать другие углеводороды, имеющие такую же формулу? Напишите их структурную формулу . ( учебник стр.60 – 61)

1.В России, США, Канаде, главные магистральные трубопроводы большей частью связывают регионы добычи нефти и газа с районами их потребления, в Западной Европе – морские порты с районами потребления, а в развивающих странах, напротив, районы добычи – с морскими портами. Объяснить эти различия.

2.Известно, что отрасли ТЭК относятся к “грязным” производствам, но развитие мирового хозяйства обусловливает рост потребности в них. Следовательно, добыча нефти и газа будут расти. Однако условия добычи ухудшаются. Как решить эти противоречия?

3.Запасы нефти на Земле ограниченны, а мировое потребление нефти увеличивается, то, как это должно отразиться на отношениях стран-потребителей нефти с другими странами. Подкрепите вашу точку зрения аргументами.

Http://www. metod-kopilka. ru/otkritiy-urok-po-himii-neft-i-produkti-ee-pererabotki-klass-72751.html

Около 90% энер­гии, по­треб­ля­е­мой со­вре­мен­ной ци­ви­ли­за­ци­ей, об­ра­зу­ет­ся при сжи­га­нии при­род­ных го­рю­чих ис­ко­па­е­мых – при­род­но­го газа, нефти и ка­мен­но­го угля.

Рос­сия – стра­на, бо­га­тая за­па­са­ми при­род­ных го­рю­чих ис­ко­па­е­мых. Боль­шие за­па­сы нефти и при­род­но­го газа есть в За­пад­ной Си­би­ри и При­ура­лье. Ка­мен­ный уголь до­бы­ва­ют в Куз­нец­ком, Юж­но-Якут­ском бас­сей­нах и дру­гих ре­ги­о­нах.

Кроме ме­та­на, в при­род­ном газе раз­ных ме­сто­рож­де­ний со­дер­жат­ся азот, уг­ле­кис­лый газ, гелий, се­ро­во­до­род, а также дру­гие лег­кие ал­ка­ны – этан, про­пан и бу­та­ны.

При­род­ный газ до­бы­ва­ют из под­зем­ных ме­сто­рож­де­ний, где он на­хо­дит­ся под боль­шим дав­ле­ни­ем. Метан и дру­гие уг­ле­во­до­ро­ды об­ра­зу­ют­ся из ор­га­ни­че­ских ве­ществ рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния при их раз­ло­же­нии без до­сту­па воз­ду­ха. Метан об­ра­зу­ет­ся по­сто­ян­но и в на­сто­я­щее время в ре­зуль­та­те де­я­тель­но­сти мик­ро­ор­га­низ­мов.

Чи­стый метан не имеет за­па­ха. Од­на­ко ис­поль­зу­е­мый в быту газ имеет ха­рак­тер­ный непри­ят­ный запах. Так пах­нут спе­ци­аль­ные до­бав­ки – мер­кап­та­ны. Запах мер­кап­та­нов поз­во­ля­ет во­вре­мя об­на­ру­жить утеч­ку бы­то­во­го газа. Смеси ме­та­на с воз­ду­хом взры­во­опас­ны в ши­ро­ком диа­па­зоне со­от­но­ше­ний – от 5 до 15% газа по объ­е­му. По­это­му при ощу­ще­нии за­па­ха газа в по­ме­ще­нии нель­зя не толь­ко за­жи­гать огонь, но и поль­зо­вать­ся элек­три­че­ски­ми вы­клю­ча­те­ля­ми. Ма­лей­шая искра спо­соб­на вы­звать взрыв.

Нефть – гу­стая жид­кость, по­хо­жая на масло. Цвет ее – от свет­ло-жел­той до ко­рич­не­вой и чер­ной.

Нефть раз­ных ме­сто­рож­де­ний силь­но раз­ли­ча­ет­ся по со­ста­ву. Рис. 1. Ос­нов­ная часть нефти – уг­ле­во­до­ро­ды, со­дер­жа­щие 5 и более ато­мов уг­ле­ро­да. В ос­нов­ном, эти уг­ле­во­до­ро­ды от­но­сят­ся к пре­дель­ным, т. е. ал­ка­нам. Рис. 2.

В со­став нефти вхо­дят также ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния, со­дер­жа­щие серу, кис­ло­род, азот. Нефть со­дер­жит воду и неор­га­ни­че­ские при­ме­си.

В нефти рас­тво­ре­ны газы, ко­то­рые вы­де­ля­ют­ся при ее до­бы­че – неф­тя­ные по­пут­ные газы. Это метан, этан, про­пан, бу­та­ны с при­ме­ся­ми азота, уг­ле­кис­ло­го газа и се­ро­во­до­ро­да.

Ка­мен­ный уголь, как и нефть, пред­став­ля­ет собой слож­ную смесь. На долю уг­ле­ро­да в нем при­хо­дит­ся 80-90%. Осталь­ное – во­до­род, кис­ло­род, сера, азот и неко­то­рые дру­гие эле­мен­ты. В буром угле доля уг­ле­ро­да и ор­га­ни­че­ских ве­ществ ниже, чем в ка­мен­ном. Еще мень­ше ор­га­ни­ки в го­рю­чих слан­цах.

В про­мыш­лен­но­сти ка­мен­ный уголь на­гре­ва­ют до 900-1100 0 С без до­сту­па воз­ду­ха. Этот про­цесс на­зы­ва­ет­ся кок­со­ва­ни­ем. В ре­зуль­та­те по­лу­ча­ет­ся необ­хо­ди­мый для ме­тал­лур­гии кокс с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем уг­ле­ро­да, кок­со­вый газ и ка­мен­но­уголь­ная смола. Из газа и смолы вы­де­ля­ют много ор­га­ни­че­ских ве­ществ. Рис. 3.

При­род­ный газ и нефть яв­ля­ют­ся важ­ней­ши­ми ис­точ­ни­ка­ми сырья для хи­ми­че­ской про­мыш­лен­но­сти. Нефть в том виде, как ее до­бы­ва­ют, или «сырую нефть», труд­но ис­поль­зо­вать даже в ка­че­стве топ­ли­ва. По­это­му сырую нефть раз­де­ля­ют на фрак­ции (от англ. «fraction» – «часть»), ис­поль­зуя раз­ли­чия в тем­пе­ра­ту­рах ки­пе­ния со­став­ля­ю­щих ее ве­ществ.

Спо­соб раз­де­ле­ния нефти, ос­но­ван­ный на раз­ных тем­пе­ра­ту­рах ки­пе­ния со­став­ля­ю­щих ее уг­ле­во­до­ро­дов, на­зы­ва­ет­ся пе­ре­гон­кой или ди­стил­ля­ци­ей. Рис. 4.

Фрак­цию, ко­то­рая пе­ре­го­ня­ет­ся при­мер­но от 50 до 180 0 С, на­зы­ва­ют бен­зи­ном.

Гу­стой чер­ный оста­ток, не со­дер­жа­щий лег­ко­ле­ту­чих ве­ществ, на­зы­ва­ет­ся ма­зу­том.

Су­ще­ству­ет и ряд про­ме­жу­точ­ных фрак­ций, ки­пя­щих в более узких диа­па­зо­нах – пет­ро­лей­ные эфиры (40–70 0 С и 70–100 0 С), уайт-спи­рит (149–204°С), а также га­зойль (200–500 0 С). Они ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве рас­тво­ри­те­лей. Мазут можно пе­ре­гнать при по­ни­жен­ном дав­ле­нии, таким путем из него по­лу­ча­ют сма­зоч­ные масла и па­ра­фин. Твер­дый оста­ток от пе­ре­гон­ки ма­зу­та – ас­фальт. Его ис­поль­зу­ют для про­из­вод­ства до­рож­ных по­кры­тий.

Пе­ре­ра­бот­ка по­пут­ных неф­тя­ных газов яв­ля­ет­ся от­дель­ной от­рас­лью и поз­во­ля­ет по­лу­чить ряд цен­ных про­дук­тов.

Вы изу­чи­ли тему «При­род­ные ис­точ­ни­ки уг­ле­во­до­ро­дов. Пе­ре­ра­бот­ка нефти». Более 90% всей энер­гии, по­треб­ля­е­мой че­ло­ве­че­ством в на­сто­я­щее время, до­бы­ва­ет­ся из ис­ко­па­е­мых при­род­ных ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний. Вы узна­ли о при­род­ных ис­ко­па­е­мых (при­род­ном газе, нефти, ка­мен­ном угле), о том, что про­ис­хо­дит с нефтью после ее до­бы­чи.

Http://100ballov. kz/mod/page/view. php? id=3036

1 10 класс. ХИМИЯ И МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ. Нефть это природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ). ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТЕЙ Соединения сырой нефти это сложные вещества, состоящие из пяти элементов C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82-87% углерода, 11-15% водорода, 0,01-6% серы, 0-2% кислорода и 0,01-3% азота. Углеводороды основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них метан CH 4 является основным компонентом природного газа. Все углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей на парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды. Парафиновые углеводороды (общей формулы C n H 2n + 2 ) относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям. Соответствующие олефины (C n H 2n ) и ацетилены (C n H 2n 2 ) обладают высокой химической активностью: минеральные кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной нефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции последних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную часть большинства нефтей. Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны, чем олефины, но более, чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти. Ароматические углеводороды имеют циклическое строение; циклы состоят из шести атомов углерода, соединенных попеременно одинарной и двойной связью. В легких нефтепродуктах из дистиллятов каменноугольного дегтя ароматические углеводороды присутствуют в бóльших количествах, чем в первичных и крекинг-дистиллятах нефти. Они входят в состав бензина. В заметных количествах такие соединения присутствуют только в некоторых сырых нефтях, например на месторождениях о. борнео (Калимантан). Они могут быть получены дегидрированием циклогексанов нефти с использованием катализаторов и высоких температур. Сернистые соединения. Наряду с углеводородами нефти содержат органические соединения серы, кислорода и азота. Сернистые соединения имеют характер либо открытых, либо замкнутых цепей. Примером первых являются алкил-сульфиды и меркаптаны. Многие сернистые соединения нефти представляют собой производные тиофена гетероциклического соединения, молекула которого построена как бензольное кольцо, где две CH-группы заменены на атом серы. Большая часть сернистых соединений сосредоточена в тяжелых фракциях нефтей, соответствующих гидрированным тиофенам и тиофанам. Сера в нефтях нежелательный компонент. Сернистые соединения обычно имеют резкий неприятный запах и часто коррозионноактивны как в природном виде, так и в виде продуктов горения. Для удаления серы и ее соединений разработано много специальных процессов очистки. Кислородные соединения. Некоторые имеющиеся в нефтях кислородные соединения относятся к нафтеновым кислотам. Соединения этого типа встречаются довольно часто, и содержание их в некоторых нефтях России и Калифорнии достигает одного и более процента. Медьсодержащие нафтены используются как консерванты дерева, а кобальт-, марганец – и свинецсодержащие как отвердители красок и лаков. Фенолы (производные ароматических углеводородов, в которых присутствует гидроксильная группа ОН), обнаружены в дистиллятах нефтей США, Японии и Польши. Эти соединения обычно являются продуктом крекинг-процессов, поскольку большей частью обнаруживаются в крекинг-дистиллятах и лишь частично в первичных дистиллятах. Промышленное производство креозолов (производных ароматических углеводородов, в которых присутствуют как гидроксильная, так и метильная группы), из крекинг-дистиллятов калифорнийских нефтей экономически выгодно, даже несмотря на их низкое содержание (менее 0,01%). Азотсодержащие соединения. Содержание азота в нефтях изменяется от следов до 3%. Азотсодержащие соединения в нефтях представлены соединениями ряда хинолина, частично или полностью насыщенными водородом и другими органическими радикалами; эти соединения, как правило, находятся в высококипящих фракциях сырых нефтей, начиная с керосина. Неорганические соединения. Почти все нефти содержат небольшое количество неорганических соединений, которые остаются в виде золы после сгорания нефтей. Зола содержит кремнезем, алюминий, известь, оксиды железа и марганца. Используя такие методы, как экстракция растворителем, иногда выгодно получать соединения ванадия из сажи, образующейся при сгорании ванадийсодержащих нефтей. Однако, как правило, использование нефтяной золы ныне весьма ограничено.

2 ОЧИСТКА И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ Обычная сырая нефть из скважины это зеленовато-коричневая легко воспламеняющаяся маслянистая жидкость с резким запахом. На промыслах она хранится в крупных резервуарах, откуда транспортируется танкерами или по трубопроводам в резервуары перерабатывающих заводов. На многих заводах различные типы сырых нефтей разделяются по их свойствам согласно результатам предварительной лабораторной переработки. Она указывает приблизительное количество бензина, керосина, смазочных масел, парафина и мазута, которое можно выработать из данной нефти. Химически нефти очень различны и изменяются от парафиновых, которые состоят большей частью из парафиновых углеводородов, до нафтеновых или асфальтеновых, которые содержат в основном циклопарафиновые углеводороды; существует много промежуточных или смешанных типов. Парафиновые нефти по сравнению с нафтеновыми или асфальтеновыми обычно содержат больше бензина и меньше серы и являются главным сырьем для получения смазочных масел и парафинов. Нафтеновые типы сырых нефтей, в общем, содержат меньше бензина, но больше серы и мазута, а также асфальта. Сырая нефть содержит некоторое количество растворенного газа, который соответствует по составу и строению природным газам и состоит из легких парафиновых углеводородов. Жидкая фаза сырой нефти содержит сотни углеводородов и других соединений, имеющих точку кипения от 38 С до примерно 430 С, причем процентное содержание каждого из углеводородов невелико. Например, бензиновая фракция может содержать до 200 индивидуальных углеводородов, однако в типичном бензине присутствует лишь около 60 углеводородов от метана с т. кип С до мезитилена (ароматического углеводорода), с т. кип. 165 С. Они включают парафины, циклопарафины и ароматические соединения, но олефины отсутствуют. Огромный труд, необходимый для анализа состава углеводородов бензинов, делает практически невозможным проведение этих исследований при обычных шаблонных определениях. Что касается соединений, кипящих при температурах выше 165 С, присутствующих в керосине и высококипящих дистиллятах и остатках, трудности идентификации отдельных компонентов возрастают из-за большого количества соединений, перекрывания их температур кипения и возрастающей тенденции высококипящих соединений к разрушению при нагревании. Поэтому все горючие нефтяные продукты подразделяются на фракции по температурным пределам их кипения и по плотности, а не по химическому составу. Соединения, присутствующие в асфальтах и подобных им тяжелых остаточных продуктах, чрезвычайно сложны. Анализы показывают, что они представляют собой полициклические соединения. ПЕРЕГОНКА Периодическая перегонка. На начальных этапах развития нефтехимической промышленности сырая нефть подвергалась так называемой периодической перегонке в вертикальном цилиндрическом перегонном аппарате. Процессы дистилляции были неэффективны, потому что отсутствовали ректификационные колонны и не получалось чистого разделения продуктов перегонки. Трубчатые перегонные аппараты. Развитие процесса периодической перегонки привело к использованию общей ректификационной колонны, из которой с различных уровней отбирались дистилляты с разной температурой кипения. Эта система используется и сегодня. Поступающая нефть нагревается в змеевике примерно до 320 С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни в ректификационной колонне. Такая колонна может иметь от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, каждый из которых имеет ванну с жидкостью. Через эту жидкость проходят поднимающиеся пары, которые омываются стекающим вниз конденсатом. При надлежащем регулировании скорости обратного стекания (т. е. количества дистиллятов, откачиваемых назад в колонну для повторного фракционирования) возможно получение бензина наверху колонны, керосина и светлых горючих дистиллятов точно определенных интервалов кипения на последовательно снижающихся уровнях. Обычно для того, чтобы улучшить дальнейшее разделение, остаток от перегонки из ректификационной колонны подвергают вакуумной дистилляции. Конструкция ректификационных колонн в нефтеперерабатывающей промышленности становится произведением искусства, в котором ни одна деталь не остается без внимания. Путем очень точного контроля температуры, давления, а также потоков жидкостей и паров разработаны методы сверхтонкого фракционирования. Эти колонны достигают высоты 60 м и выше и позволяют разделять химические соединения, т. кип. которых отличается менее чем на 6 С. Они изолированы от внешних атмосферных воздействий, а все этапы дистилляции автоматически контролируются. Процессы в некоторых таких колоннах происходят в условиях высоких давлений, в других при давлениях, близких к атмосферному; аналогично температуры изменяются от экстремально высоких до значений ниже -18 С. ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод-углеродные связи разрушаются, водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки. Выход кокса определяется природой перерабатываемого сырья и степенью рециклизации наиболее тяжелых фракций.

3 Как правило, из исходного крекируемого объема образуется примерно 15-25% лигроина и 35-50% газойля (т. е. легкого дизельного топлива) наряду с крекинг-газами и коксом. Последний используется в основном как топливо, исключая образующиеся специальные виды кокса (один из них является продуктом обжига и используется при производстве углеродных электродов). Коксование до сих пор пользуется популярностью главным образом как процесс подготовки исходного материала для каталитического крекинга. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ Катализатор это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли. Процесс Гудри. Исследования Э. Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т. е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах. Целью большинства крекинг-процессов является достижение оптимального выхода бензина. При крекинге происходят распад тяжелых молекул, а также сложные процессы синтеза и перестройки структуры молекул углеводородов. Влияние разных катализаторов различно. Некоторые из них, такие, как оксиды хрома и молибден, ускоряют реакцию дегидрогенизации (отщепление водорода). Глины и специальные алюмосиликатные составы, используемые в промышленном каталитическом крекинге, способствуют ускоренному разрыву углерод-углеродных связей больше, чем отрыву водорода. Они также способствуют изомеризации линейных молекул в разветвленные. Эти составы замедляют полимеризацию (см. ниже) и образование дегтя и асфальта, так что нефти не просто деструктурируются, а обогащаются полезными компонентами. РИФОРМИНГ Риформинг это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина. При термическом риформинге, как и при каталитическом крекинге, основная цель состоит в превращении низкооктановых бензиновых компонентов в более высокооктановые. Процесс обычно применяется к парафиновым фракциям прямой перегонки, кипящим в пределах С. Более легкие фракции редко подходят для таких превращений. Существуют два основных вида риформинга термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов. Более старый и менее эффективный термический риформинг используется кое-где до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга. Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликатный носитель. Большинство установок риформинга это установки с неподвижным слоем. (Процесс каталитического риформинга, в котором используется стационарный катализатор, называется платформингом.) Но под действием давления ок. 50 атм (при получении бензина с умеренным октановым числом) активность платинового катализатора сохраняется примерно в течение месяца. Установки, в которых используется один реактор, приходится останавливать на несколько суток для регенерации катализатора. В других установках используется несколько реакторов с одним добавочным, где проводится необходимая регенерация. Жизнь платинового катализатора сокращается при наличии серы, азота, свинца и других "ядов". Там, где эти компоненты представляют проблему, обычно до входа в реактор проводят предварительную обработку смеси водородом (т. н. гидроочистка, когда до подачи в реактор нефтяных погонов бензинов прямой перегонки их пропускают через водородсодержащие газы, которые связывают вредные компоненты и снижают их содержание до допустимых пределов). Некоторые реакторы с неподвижным слоем заменяются на реакторы с непрерывной регенерацией катализатора. В этих условиях катализатор перемещается через реактор и непрерывно регенерируется. Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают: 1) дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения; 2) превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры; 3) гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;

4 4) образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода. Большинство богатых водородом газов, выделяющихся в этих установках, используются при гидрокрекинге и т. п. ДРУГИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА БЕНЗИНА Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в промышленных масштабах, был процесс полимеризации, который позволил получить жидкие бензиновые фракции из олефинов, присутствующих в крекинг-газах. Полимеризация. Полимеризация пропилена олефина, содержащего три атома углерода, и бутилена олефина с четырьмя атомами углерода в молекуле дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82. Нефтеперерабатывающие заводы, использующие процессы полимеризации, обычно работают на фракциях крекинггазов, содержащих олефины с тремя и четырьмя атомами углерода. Алкилирование. В этом процессе изобутан и газообразные олефины реагируют под действием катализаторов и образуют жидкие изопарафины, имеющие октановое число, близкое к таковому у изооктана. Вместо полимеризации изобутилена в изооктен и затем гидрогенизации его в изооктан, в данном процессе изобутан реагирует с изобутиленом и образуется непосредственно изооктан. Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0-15 C, а затем С. Изомеризация. Другой важный путь получения высокооктанового сырья для добавления в моторное топливо это процесс изомеризации с использованием хлорида алюминия и других подобных катализаторов. Изомеризация используется для повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями. Улучшение антидетонационных свойств происходит в результате превращения нормальных пентана и гексана в изопентан и изогексан. Процессы изомеризации приобретают важное значение, особенно в тех странах, где каталитический крекинг с целью повышения выхода бензина проводится в относительно незначительных объемах. При дополнительном этилировании, т. е. введении тетраэтилсвинца, изомеры имеют октановые числа от 94 до 107 (в настоящее время от этого способа отказались ввиду токсичности образующихся летучих алкилсвинцовых соединений, загрязняющих природную среду). ГИДРОКРЕКИНГ Ранние работы по получению жидкого топлива из углей путем гидрирования под высоким давлением (процесс Бергуса) проводились главным образом в Германии с использованием весьма сильных катализаторов, таких, как оксиды молибдена, которые либо нечувствительны к присутствию серы, либо в значительной степени сохраняют свою активность после прошедшей сульфатизации. Для этого были необходимы следующие параметры: давление до 280 атм, температура ок. 450 С и катализатор. Давления, используемые в современных процессах гидрокрекинга, составляют от примерно 70 атм для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм, когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе. Там, где гидрокрекинг сочетается с каталитическим крекингом и коксованием, не менее 75-80% сырья превращается в бензин и реактивное топливо. Выработка бензина и реактивных топлив может легко изменяться в зависимости от сезонных потребностей. При высоком расходе водорода выход продукции на 20-30% выше, чем количество сырья, загружаемого в установку. С некоторыми катализаторами установка работает эффективно от двух до трех лет без регенерации. Необходимость уменьшения загрязнения воздуха в промышленных районах США, Западной Европы и Японии обусловливает значительное увеличение использования процессов гидрирования для десульфатизации дистиллятов и остаточных топлив. Процессы гидрокрекинга, предназначенные главным образом для удаления серы при невысоких требованиях к выходу продукции, известны как "гидроочистка". Газообразные легкие фракции прежде всего проходят через вакуумную установку для сжижения, затем полученный на этой стадии газойль проходит десульфуризацию гидроочисткой, прежде чем вновь смешивается с некоторыми вакуумными остатками и другими низкосернистыми легкими фракциями сырой нефти. ОЧИСТКА ЛЕГКИХ ПРОДУКТОВ

5 Гидроочистка в настоящее время наиболее распространенный метод гидрогенизации олефинов и повышения качества легких продуктов за счет удаления серы и других примесей. По экономическим причинам, а также из-за проблем, связанных с примесями воздуха и воды, применяются и другие методы, например использование сульфида свинца в качестве катализатора в регенеративных растворителях и предварительное рафинирование с применением высоковольтных электропечей для лучшего отделения очищающего реагента от получаемого продукта. МАСЛА И СМАЗКИ Нефтяная промышленность поставляет и смазки, различающихся по вязкости от жидких, почти как вода, до консистенции патоки. Как и в случае с другими нефтяными фракциями и продуктами, появились новые методы их производства экстракция и деасфальтизация растворителями и др. Экстракция растворителями. К промышленным растворителям относятся хлорекс, фурфурол (побочный продукт переработки овсяной шелухи), нитробензол, фенолы, метилэтилкетоны и пр. Экстракция растворителями осуществляется обычно в режиме противотока (поток масел идет в одном направлении, а растворителя в противоположном), что позволяет проводить более выборочное растворение и более глубокую очистку. При еще более избирательной процедуре колонна наполняется пористой средой (выполненной, например, в виде перфорированных пластин). Сжиженный пропан. Эффективность обработки смазочных масел повышается при использовании сжиженного пропана под давлением. Этот парафиновый углеводород (т. кип. -42 С) практически не оказывает растворяющего действия на асфальты и очень слабо растворяет твердые парафины при низких температурах. Тем не менее, регулируя и подбирая температуру и соотношения растворитель/, можно успешно удалять асфальт и твердые парафины. Депарафинизация растворителями. Депарафинизация растворителями важный этап производства смазочных масел. Депарафинизация неочищенных или очистка смазочных масел дает разнообразные продукты от светлых веретенных масел до тяжелых вакуумных смазок и товарных парафинов. Наиболее широко используются для депарафинизации смеси метилэтилкетона и толуола или бензола и ацетона. КРЕКИНГ-ГАЗ Вторичные газообразные продукты получаются из нефти в результате различных процессов крекинга. Тяжелые фракции при крекинге дают бензин, а бензиновые фракции умеренно крекируются с увеличением октанового числа. Газы, получающиеся при этих процессах, могут составлять 2-10% (масс.) от крекируемой нефти; они заметно отличаются от природных нефтяных газов. Главная их особенность наличие олефинов, которые полностью отсутствуют в природных газах. В газах высокотемпературного крекинга может содержаться 50% олефинов, включая этилен, пропилен и бутилены. Как правило, олефины составляют более 10-25%. Крекинг-газы обычно содержат также небольшое количество водорода. Температура крекинга 540 С или выше при невысоком давлении благоприятна для образования этилена, а более умеренные температуры С и высокое давление для образования меньшего количества этилена и пропорционально большего количества пропилена и бутиленов. БЕНЗИН Бензин самый важный продукт переработки нефти; из сырой нефти производится до 50% бензина. Эта величина включает природный бензин, бензин крекинг-процесса, продукты полимеризации, сжиженные нефтяные газы и все продукты, используемые в качестве промышленных моторных топлив. Каждому процессу переработки нефти предъявляются требования по количеству и качеству производимого бензина. Состав. Промышленный бензин представляет собой смесь углеводородов в интервале т. кип C. Некоторые бутаны, кипящие при температуре ниже 38 С, имеет высокое давление паров. Углеводороды в бензине включают многие изопарафины, а также ароматические углеводороды и нафтены, а в бензинах, полученных при крекинге, содержится от 15 до 25% олефинов. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: изопарафины > ароматические > олефины > нафтены > н – парафины. Имеются различия между компонентами каждой из этих групп, зависящие от структуры молекул и точки кипения. Различные компоненты дают свой вклад в октановое число бензиновых смесей. Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо. Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога. Классификация бензинов. Бензины классифицируются по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы. Интервалы температур кипения. Большинство бензинов кипит в интервале С. 50%-ная точка, т. е. температура, при которой кипит половина компонентов смеси и которая определяет состав смеси во время прогрева двигателя, а частично и при разгоне транспортного средства, располагается в пределах С. Высокое содержание низкокипящих компонентов, таких, как бутаны и пентаны, обусловливает исключительно высокое давление паров и в теплое время является причиной образования

6 паровых пробок, когда газовые пузырьки препятствуют течению топлива по узким трубам двигателей и тепловых установок. В то же время недостаток низкокипящих компонентов служит причиной трудностей запуска двигателя зимой. 90%-ная точка кипения бензина определяет время прогрева двигателя и эффективность использования топлива. Октановое число. Октановое число наиболее важная характеристика бензина. Оно обычно определяется в одноцилиндровой стационарной установке, снабженной различными приборами для регистрации склонности к детонации. Нормальный гептан (семь атомов углерода в линейной цепи) детонирует очень легко; для него принято нулевое октановое число. Изооктан (восемь атомов углерода в разветвленной цепи) не детонирует до тех пор, пока не будут достигнуты экстремальные условия давления, температуры и нагрузки; для него произвольно установлено октановое число 100. При испытании бензина с неизвестными детонационными свойствами его сравнивают со смесью гептана и изооктана, имеющей такую же способность к детонации, как и испытуемый бензин; октановое число бензина это процентное содержание изооктана в такой смеси. Октановое число, определенное таким образом, не всегда соответствует характеристике в многоцилиндровом двигателе в дорожных условиях при изменяющихся скоростях, нагрузках и ускорениях. В нефтяной промышленности используются два метода, делающие это сравнение более реальным, моторный метод и исследовательский метод. Октановое число определяется как среднее из двух таких определений. Присадки. Практически все бензины содержат различные присадки, в том числе ингибиторы смолообразования и небольшое количество красителя. Законодательством многих промышленно развитых стран существенно снижен допустимый уровень соединений свинца в бензине (этилированный бензин, т. е. содержащий добавки тетраэтилсвинца, повышающие октановое число бензина, составляет менее 20% от всего бензина, вырабатываемого в США). КЕРОСИН Керосин это легчайшее и наиболее летучее жидкое топочное топливо. Первоначально керосин использовался только для освещения, теперь он употребляется как топливо в пекарнях, отопительных и нагревательных приборах, оборудовании ферм, а также как компонент моторного топлива. Хороший керосин должен иметь особый цвет (приблизительно мм по шкале Штаммера для нефтепродуктов), достаточную вязкость для устойчивой и равномерной пропитки фитиля, должен гореть ясным высоким пламенем без копоти или отложения твердых углистых осадков на фитиле, копоти в дымоходах и на ламповом стекле. Безопасность керосина при использовании в осветительных лампах определяется стандартным тестом на вспышку. Керосин медленно нагревают в небольшой стеклянной или металлической чашке и к поверхности периодически прикасаются пламенем до тех пор, пока не появится небольшой дымок, соответствующий точке воспламенения. ДРУГИЕ ПРОДУКТЫ Дизельное топливо. Промежуточные нефтяные дистилляты, кипящие при температурах выше, чем керосин, но ниже, чем смазочные, представляют собой горючее для средне – и высокоскоростных дизельных двигателей. Цетановое число. Дизельные топлива оцениваются их цетановым числом это реальное измерение легкости воспламенения под действием температуры и давления, а не способности горения. При этом топливо сравнивается со смесью цетана парафинового углеводорода с 16-ю атомами углерода, который легко воспламеняется под давлением, и a-метилнафталина, который не возгорается. Процент цетана в смеси, показывающий ту же воспламеняемость, что и дизельное топливо в стандартных условиях испытания, называется цетановым числом. Парафиновые топлива более подходят для дизельных двигателей, поскольку они легко воспламеняются под давлением без дополнительной искры зажигания. Однако в связи с возрастающей потребностью в дистиллятах прямой перегонки для других целей, кроме получения дизельного топлива, увеличивается использование тяжелых дистиллятов с более низким цетановым числом, получаемых при каталитическом крекинге. Повышение надежности воспламенения низкокачественных дизельных топлив, улучшение воспламеняемости, более известное как увеличение цетанового числа, достигается добавлением специальных масел. Они включают такие компоненты, как органические оксиды и пероксиды. Небольшие добавки амилнитрата удовлетворительно улучшают качество топлив. Реактивные топлива. Реактивные нефтяные топлива могут быть керосиновые либо нафтеновые. Они состоят главным образом из бензина прямой перегонки или керосина в топливах керосинового типа либо топливах 1 нафтенового типа. Топливо для отопления зданий. Использование легких дистиллятов в качестве бытового топлива постоянно возрастает, так как они удобнее и чище по сравнению, например, с углем. Конкуренцию им составляют природный газ и электричество. Мазут. Большинство промышленных котельных и тепловых электростанций используют в качестве топлив черные вязкие остаточные продукты переработки нефти топочный мазут. В большинстве случаев это продукты крекинга, хотя имеются и продукты прямой перегонки. Парафиновые воски являются главным средством для защиты оборудования от действия воды. Все они имеют водяно-белый цвет и температуру плавления в пределах С. Микрокристаллические воски используются как изоляция в самых разнообразных отраслях, таких, как электротехническая промышленность и промышленность средств связи, а также при печати, гравировке и т. д. Вазелин, состоящий из тяжелых нефтяных остатков и парафиновых восков, производится фильтрованием цилиндровых дистиллятов и применяется в технике (в качестве антикоррозионной смазки и др.) и медицине (главным образом для изготовления мазей).

7 ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ИЗ НЕФТИ Получение нефтепродуктов путем фракционирования. Нефтяная промышленность это главный производитель химикатов. Ее первые успехи в разделении индивидуальных углеводородов были достигнуты при фракционировании природного газа и природного бензина. Первыми компонентами, выделенными таким путем, были метан, этан, пропан, нормальный бутан, изобутан и пентины. Соответствующим образом спроектированные ректификационные колонны дают возможность выделять из крекинг-газов небольшие фракции с узким диапазоном температур кипения, которые служат первичным сырьем для химического производства, это углеводороды, имеющие от одного до пяти атомов углерода (как парафины, так и олефины). Химические продукты, получаемые окислением природного газа. Большое число химикатов производится в промышленных количествах путем окисления природного газа. Они включают метиловый (древесный) спирт, этиловый (пищевой) спирт, пропиловый спирт (с тремя атомами углерода), формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, муравьиную кислоту, уксусную кислоту. Из этих компонентов, первично содержащих кислород, производятся многие другие продукты, хорошо известные в органической химии. Химические продукты, получаемые из олефинов. Олефины в крекинг-газах и низкокипящих фракциях нефтей легко реагируют с хлором, хлороводородной кислотой, серной кислотой и другими реагентами, образуя новые исходные вещества для дальнейшей переработки и производства большого числа химических продуктов. Из этого сырья производятся фреоны, гликоли, глицерин, каучук, пластмассы, инсектициды, спирты и моющие средства. Химические продукты, получаемые с помощью других процессов. Аммиак синтезируется из водорода, получаемого при крекинге природного газа, и азота, извлекаемого дистилляцией из сжиженного воздуха. Азотная кислота и нитрат аммония, используемые для производства удобрений и взрывчатых веществ, также получаются из аммиака. ПРОДУКТЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА ПРИРОДНЫЙ ГАЗ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ Бытовое и промышленное топливо Агент для добычи нефти Сырье для производства синтетических углеводородных продуктов Производство газовой сажи Бензин Сжиженные газы, бытовое и промышленное топливо, освещение Сырье для производства синтетических углеводородных продуктов СЫРАЯ НЕФТЬ Неконденси – Водород Резка металла и производство синтетических углеводородных продуктов ЗАВОДСКОЙ ГАЗ рующийся газ Легкие углеводороды Сварка, очищенные топлива, охладители Газовая сажа Резиновые шины, чернила и краски Сжиженный газ Приготовление пищи и отопление Синтетическое моторное топливо Легкий бензин Горючее для газобензиновых двигателей Бензин Средний бензин Автомобильный Авиационный Растворители Взрывчатые бензин бензин вещества

8 ЛЕГКИЕ ДИСТИЛЛЯТЫ Смешанные лигроины Сырье для производства синтетических химических продуктов Тяжелый бензин Художественный краски, олифы, масляные краски Красители и растворители Растворители и разбавители красок Керосин Средства для уничтожения насекомых Топливо для реактивных двигателей, печей, тракторов и осветительных приборов СРЕДНИЕ ДИСТИЛЛЯТЫ Газойль Добавки к смазочным м Моющие средства Нафтеновые кислоты Бытовое отопление, использование в металлургии, горючее для дизельных двигателей и легкое промышленное топливо Поглотительные Светлые Технические Регенерация бензина и бензола Ядохимикаты для опыления насекомых и растений Использование при выпечке хлеба, упаковке фруктов, яиц, изготовлении конфет и др. Медицинские Мази и кремы Косметика Медицинские для приема внутрь Насыщенные Эмульгированные Масла для электроэнергетики Масла для обработки дерева, кожи и др. Масла, используемые при резании, изготовлении бумаги, текстиля, выделке кожи Трансформаторное масло, для масляных выключателей, для регенерации металлов Воски для изготовления жевательных резинок и конфет Парафины Изоляционные и пропитывающие воски Воск для производства бумаги, спичек, картона Медицинский парафин Консервирующие парафины Синтетические смазки и их производные ТЯЖЕЛЫЕ ДИСТИЛЛЯТЫ Жирные кислоты Жиры и моющие средства Смазки

9 Жирные спирты и сульфаты Добавки при производстве резины Бытовые смачивающие и моющие средства Смазочные Веретенное, турбинное, трансформаторное и компрессорное Бытовые смазочные Масла для холодильников, измерительных приборов, для пыленепроницаемых покрытий Моторные, дизельные, авиационные, железнодорожные Масла для клапанов, задвижек, трансмиссионные, типографская краска Масла для отпуска и закалки металлов Густые смазки для масленок, выключателей, автомобилей, тросов и другого промышленного оборудования Вазелин Косметика Различные желе и мази Предотвращение ржавчины, добавки в резину для увеличения ее эластичности, смазки, покрытие и изоляция кабелей и тросов Остаточные топлива Консерванты дерева Масла для металлургии Котельное топливо для морских и речных судов Котельное топливо для железнодорожных локомотивов ОСТАТКИ ПЕРЕГОНКИ Асфальт Кровельный материал, кожезаменитель Пропитка бумаги, дранки, картона Гудрон Основы эмульсий Брикетирование и асфальтовое дорожное покрытие Основы красок Пропитка настила для пола Покрытие и гидроизоляция кровли Заменители резины Изоляционные битумы Кокс Угольные Угольные Топливные Металлургический кокс электроды щетки кокс Кислый кокс Топливо ГУДРОН Сульфокислоты Средства для расщепления жиров Омыляющие реагенты Эмульгаторы Деэмульгаторы

10 Литература: Тяжелые мазуты Топливо нефтеперерабатывающих заводов 1. Эрих В. Н. и др. Химия и технология нефти и газа. Л., Конь М. Я. и др. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность за рубежом. М., 1986 Материал взят с сайта

Http://docplayer. ru/41364592-10-klass-himiya-i-metody-pererabotki-nefti. html

Нефть — природная смесь углеводородов, в алканов основном линейного и разветвленного строения, содержащих в более от 5 и молекулах атомов углерода, с другими органическими прежде, соединениями всего полиароматическими углеводородами (т. е. углеводородами, в которых молекулах содержится несколько соединенных между бензольных собой колец).

Газообразные и твердые компоненты растворены нефти в ее жидких составляющих, что и определяет ее состояние агрегатное.

Нефть — это черная, а иногда коричневая-темно или бурая густая маслянистая (по-нефть английски так и называется Oil — масло) своеобразным со жидкость запахом. Нефть нерастворима в воде. нее у Плотность меньше, чем у воды, поэтому, воду в попадая, нефть растекается по поверхности, препятствуя кислорода растворению и других компонентов воздуха в воде. случае в Поэтому аварий перевозящих нефть судов (разливы) танкеров нефти вызывают гибель микроорганизмов и водных других обитателей, приводя к экологическим катастрофам (Существуют. 27).

Рис бактерии, способные использовать компоненты качестве в нефти пищи, преобразуя ее в безвредные продукты Применение. жизнедеятельности таких культур бактерий является экологически наиболее безопасным и перспективным путем борьбы с окружающей загрязнениями среды нефтью в процессе ее добычи, переработки и транспортировки.

Представляя собой смесь различных нефть, веществ не имеет постоянной температуры кипения. компонент ее Каждый сохраняет в смеси свои индивидуальные что, свойства и позволяет разделить смесь на составляющие. этого Для нефть очищают от механических примесей, органических серосодержащих соединений и подвергают фракционной перегонке, ректификации или.

Фракционную перегонку осуществляют на нефтеперегонных специальных в заводах установках — Ректификационных колоннах (рис. 28), в повторяются которых циклы испарения и конденсации жидких содержащихся, веществ в нефти.

В ректификационную колонну поступает нефть очищенная, нагретая в трубчатой печи до температуры 350— 320 °С.

Ректификационная колонна имеет горизонтальные отверстиями с перегородки — тарелки (рис. 29), на которых происходит фракций конденсация нефти. На высоких тарелках скапливаются легкокипящие более фракции, на нижних — высококипящие. В таком процессе промышленном нефть разделяют на следующие фракции:

    Газы ректификационные — смесь низкомолекулярных углеводородов, преимущественно бутана и пропана (tкип < 40 °С); Газолиновую фракцию (бензин) — состава углеводороды от С5Н12 до C11H24 (tкип = 40—200 °С); при более разделении тонком этой фракции получают Газолин (эфир петролейный, tкип = 40—70 °С) и Бензин (tкип = 70—120 °С); Фракцию лигроиновую — углеводороды состава от С8Н18 до С14Н30 (tкип = 150-керосиновую °С); 250 фракцию (керосин) — углеводороды состава от С12Н26 до С18Н38 (t180 = кип—300 °С); Дизельное топливо — углеводороды кип от C13H28 до C19H36 (tсостава = 200—360 °С).

Остаток перегонки мазут — Нефти содержит углеводороды состава от С15Н32 до С50Н102. при Перегонкой пониженном давлении из мазута получают масло соляровое (С18Н38—С25Н52), Смазочные масла (С28Н58—С38Н78), Вазелин и Парафин — смеси легкоплавкие твердых углеводородов. Твердый остаток мазута перегонки — Гудрон и продукты его переработки — Асфальт и Битум используют для изготовления дорожных Наиболее.

Покрытий ценная фракция перегонки нефти — бензин Это, который применяется главным образом топливо как для автомобильных и авиационных двигателей сгорания внутреннего. Однако в процессе ректификации его составляет выход не более 18—20% от массы сырой Значительно. нефти больше получается лигроиновой и керосиновой которых, в фракций содержатся углеводороды, имеющие в среднем в раза два более длинную углеродную цепь, бензине в чем.

Возможно ли из керосина получить бензин? этого Для необходимо разорвать длинные молекулы пополам углеводородов. Способ осуществления такого химического предложил превращения в 1891 г. русский инженер В. Г. Шухов. нагревании При углеводородов керосиновой фракции до температуры 600—500 °С молекула алкана разрывается примерно образуя, пополам два углеводорода с более короткой цепочкой углеродной, например:

Один из продуктов реакции — это — октан углеводород бензиновой фракции.

Второму реакции продукту расщепления до состояния насыщенности не хватает атомов двух водорода. Следовательно, октен относится к углеводородам непредельным.

Описанный процесс с конца XIX в. широко стал внедряться в промышленность и получил очень название точное — Крекинг (от англ, Crack — расщеплять).

Проведенный, Крекинг в присутствии катализаторов, называют каталитическим. Он получению к приводит бензина высокого качества.

Качество определяется бензина его Детонационной устойчивостью, т. е. способностью при выдерживать высоких температурах сильное сжатие в двигателя цилиндре без самопроизвольного возгорания.

В двигателях сгорания внутреннего воспламенение горючего происходит от запальной дающей, свечи искру в момент наибольшего сжатия смеси поршнем газов (рис. 30). Однако при смеси сжатии паров бензина и воздуха углеводороды строения нормального образуют вещества, вызывающие преждевременное что, воспламенение приводит к быстрому износу двигателя. явление Это называют Детонацией.

Способность предельных детонации к углеводородов зависит от строения алкана. Так, разветвленного углеводороды и циклического строения способны выдерживать высокую более степень сжатия по сравнению с линейными Количественным.

Молекулами показателем качества бензина является октановое Его число. За начало отсчета в октановой принята шкале детонационная устойчивость гептана нормального октановое (строения число 0), а за 100 — октановое число Октановое. изооктана число бензина, например АИ-92, показывает, данное что горючее имеет такую же детонационную как, устойчивость смесь 92% изооктана и 8% н-гептана.

В каталитического результате крекинга получают бензин с более значением высоким октанового числа, поскольку наряду с крекинга процессами протекают также процессы изомеризации например, алканов:

Для повышения октанового числа также используют процесс Риформинга низкосортных сортов который, бензина подвергают нагреванию в присутствии катализаторов, платины например. При этом углеводороды линейного только не строения изомеризуются, но также превращаются в циклические и что, ароматические и приводит к повышению октанового числа.

В двигателя от отличие внутреннего сгорания, в дизельных двигателях свеча отсутствует зажигания, так как смесь топлива дизельного с воздухом воспламеняется только в результате Поэтому. сжатия дизельные двигатели должны быть отрегулированы хорошо, чтобы полиароматические углеводороды, входящие в топлива состав, успевали полностью сгореть.

1. Назовите месторождения важнейшие нефти в Российской Федерации, используя географического из карты атласа.

2. Как мировые цены на влияют нефть на бюджет нашей страны? Предложите варианты свои уменьшения зависимости экономики России от мировых колебаний цен на нефть.

3. Как утечки при нефти ее добыче и транспортировке влияют на состояние среды? окружающей Приведите примеры последних сообщений из массовой средств информации о катастрофах, связанных с разливами Каков.

4. нефти состав нефти? Какие физические компонентов свойства нефти лежат в основе ее перегонки?

7. уравнения Запишите реакций крекинга эйкозана С20Н42 до углеводородов фракции бензиновой.

8. Как связана ваша будущая например (профессия, экономист, юрист, эколог, геолог, добычей) с инженер и переработкой углеводородного сырья?

9. Как повседневная связана жизнь человека с добычей и переработкой сырья углеводородного и мировыми ценами на нефть?

Http://one_vision. jofo. me/683649.html

Цели. Образовательные: актуализация знаний об основных источниках углеводородов; формирование представлений об исчерпаемых ресурсах (природном газе, угле, нефти) и рациональных путях их использования; формирование умения работы с учебным материалом, с источником дополнительной информации.

Развивающие: формирование умения видеть перспективы развития и подходы к решению проблем современности; осознание учащимися значения коллективных действий человечества в условиях обострения глобальных проблем.

Воспитательные: развитие экологической культуры; выработка у учащихся собственного отношения к изученному материалу; формирование гуманного отношения к биосфере; формирование активной жизненной позиции учащихся при оценки глобальных проблем человечества.

Оборудование и реактивы. Географическая и физическая карты, коллекции (“Нефть”, “Каучук”, “Пластмассы”), пробирки, колбы с образцами нефти; раствор перманганата калия, бензин.

Учитель (сообщает тему и цель данного урока, знакомит с планом урока). Как вы считаете, нужно ли изучать в школе глобальные проблемы? Какие проблемы современности можно отнести к глобальным?

Ученик. К глобальным проблемам можно отнести такие, как экологическая, энергетическая, продовольственная, демографическая, сырьевая.

Учитель. Большая часть названных вами проблем связана с использованием углеводородов. Перечислите их основные природные источники.

Ученик. Важнейшими природными источниками углеводородов являются нефть, газ и уголь.

Учитель. Какие вещества называются углеводородами? Приведите примеры углеводородов.

Ученик. Углеводороды – органические соединения, молекулы которых состоят из атомов углерода и водорода. Например: метан, этан, этилен, полиэтилен, ацетилен, бензол.

Учитель. Постоянно возрастающая роль синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает потребность в создании промышленного производства, способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном количестве. Для такого производства необходимы доступные, дешевые и широко распространенные в природе источники сырья, из которых можно было бы получать необходимые соединения сравнительно простыми методами. Этим требованиям удовлетворяют каменный уголь, природный газ и нефть. В настоящее время из них получают свыше 90 % всех синтезируемых органических соединений. Область науки, которая занимается использованием нефти и природного газа как источников химического сырья и дальнейшей переработкой этого сырья, называется нефтехимией.

Ученик (выступает с сообщением). Между лабораторным и промышленным синтезом органических соединений имеется ряд принципиальных различий. В лабораторном синтезе меньшее значение имеет цена химикатов, т. к. синтез проводится в сравнительно малых масштабах. Исходный материал и применяемые растворители для промышленных синтезов должны быть не только дешевыми, но и легкодоступными в больших количествах, катализаторы – по возможности негорючими и т. п.

Другая проблема – работа с ядовитыми веществами. Применение таких соединений в промышленности постоянно грозит утечкой их в воздух или попаданием в сточные воды, что может вызвать серьезные экологические проблемы.

Поскольку подвод тепла дорог, в промышленности работают по возможности при нормальных или умеренно повышенных температурах. В лаборатории обычно работают с чистыми веществами, а на производстве чаще имеют дело со смесями.

Большое достоинство промышленных процессов заключается в возможности организации циклических и непрерывных процессов.

Учитель. Переработка нефти начинается с разделения ее путем перегонки. Установка состоит из трубчатой печи для нагревания нефти и ректификационной колонны – здесь нефть разделяется на фракции (дистилляты, отдельные смеси углеводородов) в соответствии с их температурами кипения: бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут. Атмосферно-вакуумные установки для перегонки нефти и мазута обычно строят совместно. Существует два метода перегонки нефти: физический (первичная переработка) и химический (вторичная переработка).

• лигроин – производство пластмасс, сырье для получения бензина при вторичной переработке;

• газойль – дизельное и котельное топливо, сырье для вторичной переработки;

• мазут – заводское топливо, сырье для получения парафинов, смазочных масел, битумов.

Процесс разложения тяжелых углеводородов нефти на более летучие вещества называется крекингом.

Т е р м и ч е с к и й к р е к и н г осуществляется в промышленности при пропускании нефтепродуктов через трубчатую печь при температуре 470–550 °С под давлением.

К а т а л и т и ч е с к и й к р е к и н г проходит в присутствии алюмосиликатов, которые позволяют вести процесс при более низкой температуре, с большей скоростью и получать бензин более высокого качества.

Из нефти с помощью микробиологических процессов можно получить смесь белков, которую можно применять как корм для скота.

С какими проблемами можно столкнуться при добыче, транспортировке и переработке нефти?

Ученик. Загрязнение воды, почвы при разливе нефти. Загрязнение атмосферы при сжигании топлива, парниковый эффект.

Учитель. Одна из главных опасностей для “здоровья” океана – нефть. Ежегодно из скважин, пробуренных на шельфе, выкачивают около 700 млн. тонн нефти, что составляет 30 % ее мировой добычи. И как бы аккуратно ни старались работать нефтяники, полностью избежать разливов и утечек не удается.

Сотни миллионов тонн нефти перевозят танкеры. В результате аварий в мире ежегодно происходят до 15 крупных разливов нефти и до 1000 второстепенных утечек. Огромное количество нефти выносят в океан реки из нефтедобывающих районов и промышленных центров. Еще один источник загрязнения – перенос воздушными потоками микроскопических капель бензина, керосина и других легких фракций нефти. Ежегодно в Мировой океан попадает от 11 до 16 млн т нефти. Тонна нефти загрязняет 12 км 2 поверхности океана.

Для водных организмов нефть смертельно опасна даже в минимальных количествах. Осевшие на дно тяжелые фракции губят бентосные* сообщества. Большую опасность нефтяные пленки представляют и для рыб, т. к. они преграждают доступ кислорода в верхние слои океана.

Ученик (выступает с сообщением). Во Франции создали центрифугу “Циклопет”, которая собирает с поверхности воду вместе с пленкой нефти (производительность 200 кубометров воды в час). Шведские и английские специалисты предлагают использовать старые газеты и бумажные обрезки, которые способны впитать 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой. Затем из них топливо легко извлекается прессованием. В лабораториях “Дженерал Электрик” создан микроб, способный расщеплять молекулы углеводородов.

Ученик (выступает с сообщением). Тема моего сообщения – парник размером с планету. Ученые доказали, что изменение климата за последние 100–150 лет является следствием повышения приземной температуры воздуха в глобальных масштабах. Потепление объясняется тем, что в атмосфере возросли концентрации парниковых газов: углекислого газа, метана, хлорфторуглеродов, оксидов азота. Молекулы этих газов поглощают тепловое излучение поверхности Земли и частично направляют его обратно, создавая парниковый эффект. По расчетам ученых, за период с 1860 по 1980 гг. за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступило приблизительно 160 млрд т углекислого газа. Как следствие, его концентрация увеличилась почти на 30 %. В последнее десятилетие двадцатого века масса углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу в основном при сжигании топлива, составляло около 22 млрд т в год. Часть его поглощается растениями и нейтрализуется в результате физико-химических процессов (протекающих в основном в океане), но ежегодно к уже имеющемуся в атмосфере углекислому газу добавляется еще 8–9 млрд т.

Природное топливо обычно содержит примеси различных серосодержащих органических соединений. При сжигании они окисляются до сернистого газа, который служит причиной выпадения кислотных дождей. Топливо горит при высоких температурах, в результате чего происходит реакция между азотом и кислородом в воздухе. В результате данной реакции образуются оксиды азота.

Согласно Киотскому протоколу, за 2008–2012 гг. промышленно развитые страны должны сократить на 5 % выбросы парниковых газов (от уровня 1990 г.) Каждой стране выделена строго определенная квота на выброс парниковых газов. Если страна уменьшит количество выбросов, то оставшуюся часть квоты она может продать. Превышение уровня выброса оценивается в 40 евро за каждую лишнюю тонну СО2.

На протяжении всего двадцатого века производство автомобилей стремительно растет. В 1998 г. по дорогам мира ездило уже около 700 млн автомобилей. Сейчас это число достигает миллиардной отметки. В столицах развитых стран на каждую тысячу жителей приходится более 300 автомобилей (в Москве – 250). Очевидно, что при таком количестве машин легкий дымок, выходящий из выхлопных труб, загрязняет окружающий воздух настолько, что причиняет ощутимый вред и природе.

Стало очевидно: для того, чтобы остановить загрязнение окружающей среды, необходимо вводить законы, ограничивающие выбросы вредных веществ. Во многих развитых странах были установлены предельно допустимые нормы выброса для различных категорий автомобилей. Первоначально законодательные ограничения вводились лишь на наиболее ядовитые и на те вещества, которых выбрасывалось особенно много, а также на дымность и твердые частицы (сажу, пыль и т. д.), но по мере роста числа автомобилей нормы ужесточались. Их устанавливает один из комитетов Европейской экономической комиссии ООН, вынуждая автомобилестроителей совершенствовать выпускаемую продукцию таким образом, чтобы уменьшить токсичность отработанных газов. С 2000 г. в России также установлены нормы на новые модели автомобилей, соответствующие европейским стандартам.

На токсичность отработанных газов большое влияние оказывает сорт применяемого топлива и его качество. В настоящее время увеличивается производство бензинов без свинцовистых присадок. В дизельном топливе ограничено содержание серы. Топливо из нефти заменяется более “чистым” сжатым природным газом. Можно использовать в качестве топлива и водород, обеспечивающий очень чистый выхлоп. Однако пока не удается создать дешевые и безопасные системы образования и хранения водорода на борту автомобиля.

Значительный интерес представляют электрические двигатели, использующие аккумуляторные батареи и электрохимические генераторы. Электромобили отличаются хорошей приспосабливаемостью к переменным режимам городского движения, простотой технического обслуживания, а главное экологической чистотой. Однако широкого практического применения они пока не находят. Во-первых, нет надежных, легких и достаточно энергоемких аккумуляторов. Во-вторых, перевод автомобильного парка на питание от электрохимических аккумуляторов приведет к расходованию на их подзарядку огромного количества электроэнергии, значительная часть которой вырабатывается на электростанциях при сжигании ископаемого топлива. Так что в этом случае загрязнение воздуха будет происходить не от автомобилей, а от электростанций. По причине дороговизны и тихоходности не стали пока обычными и электромобили, работающие от солнечных батарей.

Учитель. При добыче нефти и газа образуются отходы. На месте разработок месторождений уничтожаются растения, животные, почва.

Для доставки топлива прокладываются трубопроводы, что также разрушает природный ландшафт. А сейчас решите следующие задачи.

1) Посчитайте, сколько угарного газа и оксида азота(IV) выбросит из выхлопной трубы в атмосферу автомобиль, если он проедет за один день 20 км? Средняя масса угарного газа составляет 30 мг/км, оксида азота(IV) – 20 мг/км.

2) Сколько в атмосфере сгорает за один год (365 дней) кислорода и озона при трансконтинентальных перелетах гражданских и военных самолетов, если за один трансконтинентальный перелет реактивного самолета сгорает 35 тонн кислорода и озона? На Земле в течение суток совершается 1000 таких перелетов. Вычислите, для какого числа людей хватило бы этого кислорода на один год, если суточное потребление воздуха для взрослого человека в среднем составляет 25 кг, из которых 21 % приходится на кислород.

Учитель. Нефть – не только ценнейшее ископаемое, но и часть уникальной кладовой невосполнимых природных ресурсов.

Ученик (выступает с сообщением). В статьях разных авторов рассказывается, как можно переработать в моторное топливо спирт или масло, полученные из продуктов растительного происхождения. Практичные японцы в качестве сырья для производства моторного топлива хотят использовать водоросли. Норвежцы считают перспективной для получения топлива переработку хвойной древесины – той ее части, которая обычно идет в отходы: опилки, сучья, непосредственно саму хвою. В Новой Зеландии получены первые тонны горючего из апельсиновых корок, а в Мексике проведены успешные опыты по переработке кактусов. В Бразилии самолеты летают на “растительном масле”, поскольку там нет своих месторождений нефти. Некоторые виды растений (каучуконосов) имеют сок, который весьма насыщен “нефтеподобными” молекулами. “Нефтяным” растением является молочай, он вполне может служить источником сырья для нефтеперерабатывающего завода. До 10 % его сухой массы составляют нефтеподобные углеводороды, и это значит, что при благоприятных условиях с гектара можно собирать в год до 4 т бионефти. Поставщиками биосырья могут быть и водоемы.

Учитель. Газы, образующиеся при сжигании топлива, загрязняют атмосферу, что приводит к таким экологическим проблемам, как кислотные дожди, парниковый эффект, разрушение озонового слоя, болезни человека.

За 1 км пути автомобиль выбрасывает в атмосферу 0,30 кг углекислого газа (1 л бензина для среднего автомобиля хватает на 8 км пути). Сколько килограммов углекислого газа выбрасывается в атмосферу в результате расходования бензина автомобилем, прошедшим 160 км?

2) Выберите проблему из списка и постарайтесь найти способы решения этой проблемы. Результаты представьте в виде эссе.

• Нефтехимия и окружающая среда. Возможно ли мирное сосуществование? Какие для этого нужны условия?

• Что вам известно о путях замены углеводородного сырья другими веществами? Каковы трудности, имеющиеся в этом деле?

• Нефтехимическая и безотходная технологии. Совместимы ли они? Что может прийти на смену нефтехимии?

• Почему массовый синтез новых веществ человеком должен быть предварен изучением влияния их не только на здоровье человека, но и на биосферу в целом? (На примере фреонов, пластмассы, пестицидов и других химических веществ.)

1) перечислить пять основных фракций перегонки нефти, а также области их применения;

2) записывать химические уравнения для горения углеводородного топлива;

3) предсказывать будущее альтернативное использование ископаемых природных углеводородов в свете разных взглядов на будущие энергетические потребности, альтернативные источники энергии и пути экономии энергии;

4) обсуждать недостатки и преимущества использования ископаемых природных источников как сырья и как топлива.

Алексеева С. В., Андреева Н. Д. Экология: Ученые в области наук об окружающей среде. Книга для чтения. СПб.: СМИО Пресс, 2000; Аликберова Л. Ю., Хабарова Е. И. Задачи по химии с экологическим содержанием. М.: Центрхимпресс, 2005; Артеменко А. И. Удивительный мир органической химии. М.: Дрофа, 2004; Пацак Й. Органическая химия. М.: Мир, 1986; Ферулева Т. В. Природные источники углеводородов и их переработка. Библиотечка “Первого сентября”, серия “Химия”, выпуск 20. М.: Чистые пруды, 2008; Энциклопедия для детей. Экология. Т. 19. М.: Аванта+, 2001.

* Бентос – совокупность организмов, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов (в том числе – водоросли, устрицы, крабы). – Прим. ред.

Http://him.1september. ru/article. php? ID=201001007

Презентацию на тему Нефть (10 класс) можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет презентации : Химия. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию – нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 12 слайдов.

Природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Нефтеобразование — стадийный, весьма длительный (обычно 50-350 млн лет) процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий: Осадконакопление — во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов; биохимическая — процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода; протокатагенез — опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5 — 2 км, при медленном подъёме температуры и давления;

Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220—300 г/моль (редко 450—470). Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой.

Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

Класс углеводородов, по которому нефти даётся наименование, должны присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго — более 50 %.

По способности растворяться в органических жидкостях, в том числе в: сероуглероде хлороформе спиртобензольной

Сырая нефть непосредственно почти не применяется. Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов. Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87% углерода, 11–15% водорода, 0,01–6% серы, 0–2% кислорода и 0,01–3% азота.

Составляют важную часть большинства нефтей. Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны, чем олефины, но более, чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти.

Http://prezentacii. org/prezentacii/prezentacii-po-himiy/45990-neft-10-klass. html

2. Углубить и расширить их представления о природных источниках нефтехимического сырья.

3. Акцентировать внимание на способах получения и областях использования углеводородов, подчеркнуть роль химии в решении народнохозяйственных проблем (сырье, энергетика) на примере химических процессов – крекинга и риформинга нефтепродуктов.

4. Дать ученикам возможность повысить свой общекультурный уровень, напомнить о существовании профессий, связанных с добычей и переработкой нефти.

На каждом столе – флакон с нефтью, каталог таблиц и схем (самодельный), листок бумаги. На демонстрационном столе – бутыль с нефтью, бензин авиационный, бензины различных марок, керосин, бензол, толуол, ксилол, гексан, раствор каучука в бензине, вазелин, парафин брикетированный, машинное масло.

II. Плакаты: “Переработка нефти”. “Переработка и состав природных источников углеводородов”. “Нефтепродукты”. “Химические основы крекинга”. “Коксование угля”. Выставка книг по нефтепродуктам.

III. Девизы: “В химии все возможно” Шарль Вюрц (1817-1834). “Переход на нефтяное и газовое сырье – это подлинная научно-техническая революция” Л. А. Костандов (в прошлом – министр химической промышленности СССР).

IV. Подготовительный этап: Учащиеся 10-х классов слушают лекцию на тему “Нефть и ее состав”, “Переработка нефти”, “Использование и добыча нефти”. По пройденным темам учитель задает вопросы учащимся, на которые они готовят доклады, рефераты. Совместно с учителем географии составляется план заседания на нефтеперерабатывающем заводе, где будут освещены не только химизмы, но и экономика, сбыт, сырье. Этими вопросами занимается учитель географии. Собранный материал обсуждается совместно с учащимися и распределяется по желанию учеников. Учителя химии и географии готовят урок совместно с учащимися, распределяют роли директора завода, экономиста, снабженца, главного инженера, технолога, начальника сбыта, начальника охраны и труда и окружающей среды, зав. кадрами, историка, геолога, географа. Учащиеся 10-х классов изготовляют визитные карточки. Не задействованные ученики выполняют роль “молодых специалистов”, пришедших на работу на нефтеперерабатывающее предприятие.

Кабинет – зал заседаний на нефтеперерабатывающем заводе; учащиеся 10-х классов поделены на молодых специалистов и ведущих специалистов завода.

Задачи совещания Заинтересовать молодых специалистов в необходим ости работать на нефтехимическом заводе. Рассказать доступно, в интересной форме весь процесс добычи, переработки и сбыта нефти. Познакомить молодых специалистов с профессиями нефтеперерабатывающего предприятия.

За отдельными столами сидят представители администрации завода (директор, инженер, геолог, географ, экономист, снабженец технолог, начальник сбыта, начальник кадров, эколог, историк). У каждого визитные карточки. В зале ”уют молодые специалисты, а также приглашены журналисты, фотокорреспонденты, для освещения этого заседания в прессе.

На доске записаны вопросы, которые будут рассмотрены на производственном совещании (план работы). Вступительное слово директора завода. Историческая справка (историк). Залежи нефти (геолог). Способы добычи нефти (географ). Сырьевая база (начальник снабжения). Экомические факторы (экономист). Научные принципы нефтеперерабатывающего производства (главный инженер) Возгонка нефти (технолог). Использование нефти (начальник отдела сбыта). Охрана окружающей среды (эколог). Основные профессии нефтеперерабатывающего производства (зав. кадрами).

Директор завода представляет своих сотрудников и поочередно предоставляет каждому специалисту в своей области возможность рассказать и познакомить гостей и молодых специалистов с работой своего отдела.

Каждый участник заседания (специалист) заранее готовит свое выступление в той или иной области. Заседание проходит в виде докладов. Молодые специалисты задают вопросы на интересующую их тему.

Подвением итогов служит предложенное анкетирование директором завода в виде теста. Тесты включают вопросы о нефти, добыче, перегонке, составе, использовании.

Литература И. Астахов, А. И. Касьяненко “Химия”, 3-е издание, Киев “Вища школа”, 1979. И. Г. Хомченко “Общая химия”, Москва “Просвещение”1987, А. П. . Нифантьев “Основы синтеза”, Москва “Просвещение”,1976. Г. М, Плоткин “Основы промышленного производства;”, Москва “Просвещение”1982 А. И. Артеменко “Органическая химия”, Москва “Высшая школа” 1987. В. Н, Чернышев “Хнмня. Пособие – репетитор для поступающих в вузы”, Ростов-на-Дону “Феникс” 2000. Г. Е. Рудзитис “Химия 10”. Москва, “Просвешение” 2000. В. А. Рабинович “Справочник по химии”, Москва “Просвете те” 1998.

Http://www. poznanie21.ru/current/chemistry/419939253.php

Если нефть постепенно нагревать в перегонном аппарате, то вначале она переходит в парообразное состояние мере повышения температуры, перегоняются углеводороды, имеющие все более и более высокую температуру кипения. Таким образом, можно собрать отдельные части или, как говорят, фракции нефти. Обычно получают три основные фракции такие как:

1) фракция, собираемая до 150 °C и обозначаемая как газолиновая фракция, или фракция бензинов; эта фракция содержит углеводороды с числом атомов углерода от 5 до 9;

2) фракция, собираемая в пределах от 150 до 300 °C и после очистки дающая керосин, содержит углеводороды от С9Н20 до С16Н34;

3) остаток нефти, называемый мазутом, содержит углеводороды с большим числом атомов углерода – до многих десятков.

Каждая из этих трех фракций подвергается более тщательной разгонке для получения фракций менее сложного состава. Так, газолиновую фракцию разгоняют на:

1) н-пентан, кипящий при 38 °C (содержится главным образом в пенсильванской нефти);

2) газолин, или петролейный эфир (фракция с температурой кипения от 40 до 70 °C );

3) собственно бензин (фракция с температурой кипения от 70 до 120 °C ); различают несколько видов бензина: авиационный, автомобильный и т. д.;

Мазут разделяют на фракции, некоторые фракции, перегоняющиеся из мазута без разложения выше при температуре 300 °C, называются соляровыми маслами. Они применяются в качестве моторного топлива. Из солярового масла путем тщательной очистки получают также вазелиновое масло, применяющееся в медицине.

Во избежание разложения веществ при температуре свыше 300 °C при разделении мазута на фракции применяют перегонку с водяным паром и перегонку в вакууме. Из мазута путем такого разделения и очистки фракций получают, помимо соляровых масел, различные смазочные масла, вазелин и парафин.

Вазелин, получаемый из мазута путем перегонки с перегретым водяным паром, представляет собой смесь жидких и твердых углеводородов и широко применяется в медицине в качестве основы для мазей.

Парафин – смесь твердых углеводородов – выделяется путем их кристаллизации из так называемой парафиновой массы – смеси твердых и жидких углеводородов, которые получаются при перегонке с водяным паром мазута из некоторых видов нефти, богатых соответствующими твердыми углеводородами. Парафин находит в настоящее время широкое применение не только в промышленности, но и в медицине (парафинотерапия). Остаток после отгона из мазута упомянутых фракций, называемый гудроном или нефтяным пеком, после некоторой обработки находит широкое применение в дорожном строительстве (нефтяной или искусственный асфальт).

Http://uclg. ru/education/himiya/10_klass/uglevodorodyi/lecture_pererabotka_nefti. html

Добавить комментарий