Messaggio Fonti naturali di idrocarburi. Fonti naturali di idrocarburi: caratteristiche generali e utilizzo Tabella sulla chimica delle fonti naturali di idrocarburi

Le principali fonti di idrocarburi sono il petrolio, i gas di petrolio naturali e associati e il carbone. Le loro riserve non sono illimitate. Secondo gli scienziati, agli attuali tassi di produzione e consumo dureranno: petrolio per 30-90 anni, gas per 50 anni, carbone per 300 anni.

Olio e sua composizione:

L'olio è un liquido oleoso dal marrone chiaro al marrone scuro, di colore quasi nero con un odore caratteristico, non si scioglie in acqua, forma una pellicola sulla superficie dell'acqua che non lascia passare l'aria. L'olio è un liquido oleoso di colore da marrone chiaro a marrone scuro, quasi nero, con un odore caratteristico, non si scioglie in acqua, forma una pellicola sulla superficie dell'acqua che non lascia passare l'aria. Il petrolio è una miscela complessa di idrocarburi saturi e aromatici, cicloparaffina e alcuni composti organici contenente eteroatomi: ossigeno, zolfo, azoto, ecc. La gente ha dato al petrolio tanti nomi entusiastici: “Oro Nero” e “Sangue della Terra”. Il petrolio merita davvero la nostra ammirazione e la nostra nobiltà.

In termini di composizione, l'olio può essere: paraffina - è costituito da alcani a catena lineare e ramificata; naftenico: contiene idrocarburi ciclici saturi; aromatico - include idrocarburi aromatici (benzene e suoi omologhi). Nonostante la complessa composizione dei componenti, la composizione elementare degli oli è più o meno la stessa: in media 82-87% idrocarburi, 11-14% idrogeno, 2-6% altri elementi (ossigeno, zolfo, azoto).

Un po' di storia .

Nel 1859, negli Stati Uniti, nello stato della Pennsylvania, il quarantenne Edwin Drake, con l'aiuto della propria perseveranza, dei soldi di una compagnia petrolifera e di un vecchio motore a vapore, perforò un pozzo profondo 22 metri ed estrasse il primo olio da esso.

La priorità di Drake come pioniere nelle trivellazioni petrolifere è controversa, ma il suo nome è ancora associato all'inizio dell'era del petrolio. Il petrolio è stato scoperto in molte parti del mondo. L’umanità ha finalmente acquisito in grandi quantità un’ottima fonte di illuminazione artificiale….

Qual è l'origine del petrolio?

Due concetti principali dominavano tra gli scienziati: organico e inorganico. Secondo il primo concetto, i resti organici sepolti nei sedimenti si decompongono nel tempo, trasformandosi in petrolio, carbone e gas naturale; più petrolio e gas mobili si accumulano quindi negli strati superiori delle rocce sedimentarie che hanno pori. Altri scienziati sostengono che il petrolio si forma a “grandi profondità nel mantello terrestre”.

Lo scienziato - chimico russo D.I. Mendeleev era un sostenitore del concetto inorganico. Nel 1877 propose l'ipotesi minerale (carburo), secondo la quale l'emergere del petrolio è associato alla penetrazione dell'acqua nelle profondità della Terra lungo le faglie, dove, sotto la sua influenza sui “metalli carboniosi”, si ottengono idrocarburi.

Se esistesse un'ipotesi sull'origine cosmica del petrolio - dagli idrocarburi contenuti nel guscio gassoso della Terra durante il suo stato stellare.

Il gas naturale è “l’oro blu”.

Il nostro Paese è al primo posto nel mondo per riserve di gas naturale. I giacimenti più importanti di questo prezioso combustibile si trovano nella Siberia occidentale (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), nel bacino del Volga-Ural (Vuktylskoye, Orenburgskoye) e nel Caucaso settentrionale (Stavropolskoye).

Per la produzione di gas naturale viene solitamente utilizzato il metodo a flusso. Affinché il gas inizi a fluire in superficie, è sufficiente aprire un pozzo trivellato in una formazione contenente gas.

Il gas naturale viene utilizzato senza previa separazione perché viene purificato prima del trasporto. In particolare vengono rimosse le impurità meccaniche, il vapore acqueo, l'idrogeno solforato e altri componenti aggressivi... nonché la maggior parte del propano, del butano e degli idrocarburi più pesanti. Il restante metano quasi puro viene consumato, Innanzitutto come combustibile: alto potere calorifico; rispettoso dell'ambiente; conveniente da estrarre, trasportare, bruciare, perché lo stato fisico è gas.

In secondo luogo, il metano diventa una materia prima per la produzione di acetilene, fuliggine e idrogeno; per la produzione idrocarburi insaturi, principalmente etilene e propilene; per sintesi organica: alcool metilico, formaldeide, acetone, acido acetico e molto altro ancora.

Gas di petrolio associato

Anche il gas di petrolio associato è di origine gas naturale. Ha ricevuto un nome speciale perché si trova nei depositi insieme al petrolio: in esso è disciolto. Quando l'olio viene estratto in superficie, viene separato da essa a causa di un forte calo di pressione. La Russia occupa uno dei primi posti in termini di riserve di gas associate e di sua produzione.

La composizione del gas di petrolio associato differisce dal gas naturale; contiene molto più etano, propano, butano e altri idrocarburi. Inoltre, contiene gas rari sulla Terra come l'argon e l'elio.

Il gas di petrolio associato è una preziosa materia prima chimica; da esso si possono ottenere più sostanze che dal gas naturale. Vengono estratti anche singoli idrocarburi per la lavorazione chimica: etano, propano, butano, ecc. Da essi si ottengono idrocarburi insaturi mediante reazione di deidrogenazione.

Carbone

Le riserve di carbone in natura superano notevolmente le riserve di petrolio e gas. Il carbone è una miscela complessa di sostanze costituita da vari composti di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo. La composizione del carbone comprende: minerali contenenti composti di molti altri elementi.

I carboni duri hanno la seguente composizione: carbonio - fino al 98%, idrogeno - fino al 6%, azoto, zolfo, ossigeno - fino al 10%. Ma in natura esistono anche le lignite. La loro composizione: carbonio - fino al 75%, idrogeno - fino al 6%, azoto, ossigeno - fino al 30%.

Il metodo principale di lavorazione del carbone è la pirolisi (coconuting): la decomposizione di sostanze organiche senza accesso all'aria ad alte temperature (circa 1000 C). Si ottengono i seguenti prodotti: coke (combustibile solido artificiale di maggiore resistenza, ampiamente utilizzato in metallurgia); catrame di carbone (utilizzato nell'industria chimica); gas di cocco (utilizzato nell'industria chimica e come combustibile).

Gas di coca cola

I composti volatili (gas di cokeria) formati durante la decomposizione termica del carbone entrano nel raccolta generale. Qui il gas di cokeria viene raffreddato e fatto passare attraverso precipitatori elettrici per separare il catrame di carbone. Nel collettore del gas, contemporaneamente alla resina, si condensa l'acqua, nella quale si sciolgono ammoniaca, idrogeno solforato, fenolo e altre sostanze. L'idrogeno viene isolato dal gas di cokeria non condensato per varie sintesi.

Dopo la distillazione del catrame di carbone, rimane una sostanza solida: la pece, che viene utilizzata per preparare elettrodi e feltro per tetti.

Raffinazione del petrolio

La raffinazione del petrolio, o rettifica, è il processo di separazione termica del petrolio e dei prodotti petroliferi in frazioni in base al punto di ebollizione.

La distillazione è un processo fisico.

Esistono due metodi di raffinazione del petrolio: fisico (lavorazione primaria) e chimico (lavorazione secondaria).

La raffinazione primaria del petrolio viene effettuata in una colonna di distillazione, un apparecchio per separare miscele liquide di sostanze che differiscono nel punto di ebollizione.

Frazioni petrolifere e principali aree di utilizzo:

Benzina - carburante per automobili;

Cherosene - carburante per aerei;

Nafta - produzione di materie plastiche, materie prime per riciclaggio;

Gasolio - gasolio e combustibile per caldaie, materie prime per il riciclaggio;

Olio combustibile: carburante di fabbrica, paraffine, oli lubrificanti, bitume.

Metodi per ripulire le fuoriuscite di petrolio :

1) Assorbimento - Tutti voi conoscete la paglia e la torba. Assorbono l'olio, dopodiché possono essere accuratamente raccolti e rimossi, seguiti dalla distruzione. Questo metodo è adatto solo in condizioni di calma e solo per piccoli spot. Il metodo è molto popolare in ultimamente a causa del suo basso costo e alta efficienza.

Risultato: il metodo è economico, a seconda delle condizioni esterne.

2) Autoliquidazione: - questo metodo si usa se l'olio è versato lontano dalle sponde e la macchia è piccola (in questo caso è meglio non toccare assolutamente la macchia). A poco a poco si dissolverà in acqua ed evaporerà parzialmente. A volte l'olio non scompare nemmeno dopo diversi anni; piccole macchie raggiungono la costa sotto forma di pezzi di resina scivolosa.

In conclusione: non vengono utilizzati prodotti chimici; L'olio rimane a lungo sulla superficie.

3) Biologico: Tecnologia basata sull'utilizzo di microrganismi capaci di ossidare gli idrocarburi.

Risultato: danno minimo; rimuovere l'olio dalla superficie, ma il metodo è laborioso e richiede tempo.

Molte delle sostanze organiche con cui abbiamo a che fare nella vita di tutti i giorni - plastiche, vernici, detersivi, farmaci, vernici, solventi - sono sintetizzate da idrocarburi. In natura esistono tre fonti principali di idrocarburi: petrolio, gas naturale e carbone.

Il petrolio è una delle risorse minerali più importanti. Società modernaÈ impossibile immaginare senza petrolio e i suoi prodotti. Non per niente giocano i paesi ricchi di petrolio ruolo importante nell’economia globale.

L'olio è un liquido oleoso scuro che si trova in crosta terrestre a diverse profondità. Lei rappresenta miscela omogenea tipo complesso, che contiene diverse centinaia di sostanze, principalmente idrocarburi saturi con un numero di atomi di carbonio compreso tra 1 e 40. Durante la lavorazione di questa miscela vengono utilizzati metodi sia fisici che chimici.

Innanzitutto, l'olio viene separato in miscele più semplici (frazioni) mediante distillazione, in base al fatto che varie sostanze gli oli bollono a temperature diverse.

Funzioni di distillazione dell'olio

Frazione	Numero di atomi di carbonio nelle molecole	Punto di ebollizione, C	Applicazione
Frazione gassosa		20 °C	Carburante
Benzina	5-10	20-180°C	Carburante automobilistico
Nafta	6-12	160-200°C	Carburante, materie prime per la sintesi
Cherosene	10-16	180-250°C	Benzina per aviazione
Gasolio	13-25	220-350°C	gasolio
Gasolio pesante (olio combustibile)	26-30	350-430°C	Combustibile per centrali termoelettriche
Olio combustibile pesante	> 30	Si decompone se riscaldato, distillato sotto vuoto	Produzione di asfalto, lubrificanti, combustibile per caldaie

La distillazione avviene in una colonna di distillazione a fuoco alto. Le frazioni più pesanti, che si decompongono ad alte temperature, vengono distillate a pressione ridotta.

Raffinazione chimica dei prodotti petroliferi

Molti prodotti della distillazione del petrolio possono essere utilizzati immediatamente, senza ulteriore lavorazione. Tuttavia, le frazioni leggere - benzina e cherosene - sono di maggior valore per l'industria, ma la loro resa durante la distillazione è ridotta. Inoltre, dopo la distillazione, la benzina risultante è di bassa qualità (con un basso numero di ottano), poiché l'olio contiene principalmente idrocarburi con una barra di carbonio non riscaldata, che esplode quando viene compressa. Un motore che funziona con tale carburante emette un caratteristico rumore battente e si guasta rapidamente. Per migliorare la qualità della benzina e aumentarne la resa, il petrolio viene sottoposto a trattamenti chimici.

Uno di i modi più importanti raffinazione chimica del petrolio - cracking. Quando riscaldate a 500 °C senza accesso all'aria in presenza di catalizzatori speciali, le molecole lunghe di alcani vengono divise in molecole più piccole. Durante il cracking, da idrocarburi saturi si forma una miscela di idrocarburi leggeri saturi e insaturi, ad esempio:

Questo processo porta ad un aumento della resa di benzina e cherosene. Se il cracking viene effettuato in presenza di catalizzatori di alluminosilicato (cracking catalitico), si formano prevalentemente alcani ramificati, che migliorano la qualità del carburante (cracking benzina).

Quando il petrolio è molto carico (fino a 700-900 °C), anche le molecole di medie dimensioni vengono degradate, ad esempio:

Nella miscela rimangono solo gli idrocarburi più semplici, per lo più insaturi. Questo processo è chiamato pirolisi e viene effettuato per estrarre l'etilene, la sostanza in uscita per la sintesi di etanolo e plastica. La pirolisi produce anche idrocarburi aromatici.

Il fondatore dei moderni metodi di raffinazione del petrolio è un chimico eccezionale. M. Ipatiev.

Una delle caratteristiche che indicano la qualità della benzina è il cosiddetto numero di ottano, che indica la possibilità di detonazione della miscela aria-carburante nel motore. Consideriamo come la detonazione influisce sulle prestazioni del motore. Al cilindro del motore combustione interna viene fornita una miscela di vapori di benzina e aria. Durante il normale funzionamento del motore, questa miscela nel cilindro viene compressa dal pistone e accesa da una candela:

Schema di funzionamento di un motore a combustione interna:

1 - la miscela aria-carburante viene compressa dal pistone e accesa;

2 - i prodotti della combustione occupano un volume maggiore, quindi il pistone viene schiacciato;

3 - il pistone fa ruotare l'albero motore.

Poiché i prodotti della combustione hanno un volume maggiore rispetto alla miscela originale, spingono indietro il pistone che aziona l'albero motore. Ma la benzina di bassa qualità non ha il tempo di accendersi da una candela e, quando compressa dal pistone, esplode (esplode) e la forza rilasciata non viene utilizzata per azionare il motore. Ciò porta alla distruzione del motore e al deterioramento delle sue prestazioni. Maggiore è il numero di ottano, minore è la probabilità di detonazione della benzina e quindi maggiore è la sua qualità.

L'eptano normale è assolutamente inadatto come carburante per motori; quasi sempre esplode. Allo stesso tempo, il 2,2,4-trimetilpentano (isoottano) ha proprietà uniche: quasi non esplode nel motore. Queste due sostanze costituiscono la base della scala per misurare la qualità della benzina: la scala del numero di ottano. Su questa scala, all'eptano viene assegnato un valore pari a zero e all'isoottano viene assegnato un valore pari a cento. Secondo questa scala, la benzina con un numero di ottani pari a 90 ha le stesse proprietà di detonazione di una miscela composta al 90% da isoottano e al 10% da eptano.

Gas naturale

La seconda fonte più importante di materie prime di idrocarburi è il gas naturale, la principale parte integrante che è metano. Il gas naturale viene utilizzato principalmente come combustibile efficiente. Quando brucia, non si formano né cenere né monossido di carbonio velenoso, quindi il gas naturale è considerato un combustibile rispettoso dell'ambiente. Una grande quantità di gas naturale utilizza sostanze chimiche.

La sua lavorazione si riduce principalmente alla produzione di idrocarburi insaturi e gas di sintesi. L'etilene e l'acetilene si formano scindendo l'idrogeno dagli alcani inferiori e il gas di sintesi - una miscela di ossido di carbonio (II) e idrogeno - si ottiene riscaldando il metano con vapore acqueo:

Da questa miscela, utilizzando vari catalizzatori, vengono sintetizzati composti contenenti ossigeno - alcool metilico, acido acetico, ecc.

Passando su un catalizzatore al cobalto, il gas di sintesi viene convertito in una miscela di alcani, che è la benzina sintetica:

Carbone

Un'altra fonte di idrocarburi è il carbone. IN industria chimica viene lavorato mediante cokefazione, riscaldamento a 1000 °C senza accesso all'aria. In questo caso si formano coke e catrame di carbone, la cui massa rappresenta solo una piccola percentuale della massa del carbone. Il coke viene utilizzato come agente riducente nella metallurgia (ad esempio per estrarre il ferro dai suoi ossidi). p>

Il catrame di carbone contiene diverse centinaia di composti organici, principalmente idrocarburi aromatici, che vengono separati da esso mediante distillazione.

Il carbone viene utilizzato come combustibile, ma ciò pone seri problemi ambientali. Innanzitutto il carbone contiene impurità non infiammabili, che si trasformano in scorie quando il combustibile si ossida; in secondo luogo, il carbone contiene piccole quantità di composti di zolfo e azoto che, quando bruciati, formano ossidi e inquinano l'atmosfera;

Le più importanti fonti naturali di idrocarburi sono olio , gas naturale E carbone . Formano ricchi depositi in varie regioni della Terra.

In precedenza, i prodotti naturali estratti venivano utilizzati esclusivamente come combustibile. Attualmente sono stati sviluppati e ampiamente utilizzati metodi per la loro lavorazione, che consentono di isolare preziosi idrocarburi, che vengono utilizzati sia come combustibile di alta qualità che come materia prima per varie sintesi organiche. Elabora fonti naturali di materie prime industria petrolchimica . Diamo un'occhiata ai principali metodi di lavorazione degli idrocarburi naturali.

La fonte più preziosa di materie prime naturali è olio . È un liquido oleoso di colore bruno scuro o nero con odore caratteristico, praticamente insolubile in acqua. La densità dell'olio è 0,73–0,97 g/cm3. Il petrolio è una miscela complessa di vari idrocarburi liquidi in cui sono disciolti idrocarburi gassosi e solidi e la composizione del petrolio proveniente da diversi campi può differire. Alcani, cicloalcani, idrocarburi aromatici, nonché composti organici contenenti ossigeno, zolfo e azoto possono essere presenti nell'olio in proporzioni variabili.

Il petrolio greggio non viene praticamente utilizzato, ma viene lavorato.

Distinguere raffinazione primaria del petrolio (distillazione ), cioè. dividendolo in frazioni con diversi punti di ebollizione, e riciclaggio (screpolature ), durante il quale la struttura degli idrocarburi viene modificata

colombe incluse nella sua composizione.

Raffinazione primaria del petrolio si basa sul fatto che maggiore è il punto di ebollizione degli idrocarburi, maggiore è la loro massa molare. L'olio contiene composti con punto di ebollizione compreso tra 30 e 550°C. Come risultato della distillazione, l'olio viene diviso in frazioni che bollono temperature diverse e contenenti miscele di idrocarburi con masse molari diverse. Queste fazioni trovano varie applicazioni(vedi tabella 10.2).

Tabella 10.2. Prodotti lavorazione primaria olio.

Frazione	Punto di ebollizione, °C	Composto	Applicazione
Gas liquefatto	<30	Idrocarburi C3-C4	Combustibili gassosi, materie prime per l'industria chimica
Benzina	40-200	Idrocarburi C5 – C9	Carburante per aerei e automobili, solvente
Nafta	150-250	Idrocarburi C9 – C12	Carburante diesel, solvente
Cherosene	180-300	Idrocarburi C9-C16	Carburante per motori diesel, carburante domestico, carburante per illuminazione
Gasolio	250-360	Idrocarburi C 12 -C 35	Carburante diesel, materia prima per il cracking catalitico
Olio combustibile	> 360	Idrocarburi superiori, sostanze contenenti O, N, S, Me	Combustibile per caldaie e forni industriali, materie prime per ulteriore distillazione

L’olio combustibile rappresenta circa la metà della massa del petrolio. Pertanto, è anche sottoposto a trattamento termico. Per evitare la decomposizione, l'olio combustibile viene distillato a pressione ridotta. In questo caso si ottengono diverse frazioni: idrocarburi liquidi, che vengono utilizzati come oli lubrificanti ; miscela di idrocarburi liquidi e solidi – petrolato , utilizzato nella preparazione di unguenti; miscela di idrocarburi solidi – paraffina , utilizzato per la produzione di lucido da scarpe, candele, fiammiferi e matite, nonché per l'impregnazione del legno; residuo non volatile - catrame , utilizzato per produrre bitume per strade, costruzioni e coperture.

Riciclo del petrolio comporta reazioni chimiche che modificano la composizione e la struttura chimica degli idrocarburi. La sua varietà è

ty – cracking termico, cracking catalitico, reforming catalitico.

Cracking termico solitamente sottoposto a olio combustibile e altre frazioni pesanti di petrolio. Ad una temperatura di 450-550°C e ad una pressione di 2–7 MPa, le molecole di idrocarburi vengono divise dal meccanismo dei radicali liberi in frammenti con un numero minore di atomi di carbonio, e limitando e composti insaturi:

S 16 H 34 ¾® S 8 H 18 + S 8 H 16

C8 H18 ¾®C4 H10 +C4 H8

Questo metodo viene utilizzato per ottenere la benzina per motori.

Cracking catalitico effettuata in presenza di catalizzatori (solitamente alluminosilicati) a pressione atmosferica e temperatura 550 - 600°C. Allo stesso tempo, la benzina per aviazione viene prodotta da frazioni di petrolio cherosene e gasolio.

La degradazione degli idrocarburi in presenza di alluminosilicati avviene secondo il meccanismo ionico ed è accompagnata da isomerizzazione, cioè la formazione di una miscela di idrocarburi saturi e insaturi con uno scheletro carbonioso ramificato, ad esempio:

Canale 3 Canale 3 Canale 3 Canale 3 Canale 3

gatto., T||

C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C = C - CH-CH 3

Riforma catalitica condotta ad una temperatura di 470-540°C e una pressione di 1–5 MPa utilizzando catalizzatori al platino o platino-renio depositati su una base Al 2 O 3. In queste condizioni, la trasformazione delle paraffine e

cicloparaffine del petrolio in idrocarburi aromatici

gatto., t, pag

¾¾¾¾® + 3Ý 2

gatto., t, pag

C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2

I processi catalitici consentono di ottenere benzina di qualità migliore grazie a alto contenuto contiene idrocarburi ramificati e aromatici. La qualità della benzina è caratterizzata dalla sua numero di ottano. Quanto più la miscela di carburante e aria viene compressa dai pistoni, tanto maggiore è la potenza del motore. Tuttavia, la compressione può essere effettuata solo fino ad un certo limite, al di sopra del quale avviene la detonazione (esplosione).

miscela di gas, causando surriscaldamento e usura prematura del motore. Le paraffine normali hanno la più bassa resistenza alla detonazione. Con una diminuzione della lunghezza della catena, un aumento della sua ramificazione e del numero dei doppi

Aumenta il numero di connessioni; è particolarmente ricco di idrocarburi aromatici

prenatale Per valutare la resistenza alla detonazione di vari tipi di benzina, vengono confrontati con indicatori simili della miscela isoottano E n-hep-tana con diversi rapporti di componenti; Il numero di ottano è pari alla percentuale di isoottano presente in questa miscela. Più è alto, maggiore è la qualità della benzina. Il numero di ottano può essere aumentato anche aggiungendo speciali agenti antidetonanti, ad esempio piombo tetraetile Pb(C 2 H 5) 4, tuttavia, tale benzina e i suoi prodotti di combustione sono tossici.

Oltre al combustibile liquido, i processi catalitici producono idrocarburi gassosi inferiori, che vengono poi utilizzati come materie prime per la sintesi organica.

Un'altra importante fonte naturale di idrocarburi, la cui importanza è in costante aumento, è gas naturale. Contiene fino al 98% vol di metano, 2–3% vol. i suoi omologhi più vicini, nonché impurità di idrogeno solforato, azoto, anidride carbonica, gas nobili e acqua. Gas rilasciati durante la produzione di petrolio ( passando ), contengono meno metano, ma più suoi omologhi.

Come combustibile viene utilizzato il gas naturale. Inoltre, i singoli idrocarburi saturi vengono isolati da esso mediante distillazione gas di sintesi , costituito principalmente da CO e idrogeno; sono utilizzati come materie prime per varie sintesi organiche.

Estratto in grandi quantità carbone – materiale solido eterogeneo di colore nero o grigio-nero. È una miscela complessa di vari composti ad alto peso molecolare.

Il carbone viene utilizzato come combustibile solido ed è anche soggetto a coca – distillazione a secco senza accesso d'aria a 1000-1200°C. Come risultato di questo processo, si formano: coke , che è grafite finemente macinata e viene utilizzata in metallurgia come agente riducente; catrame di carbone , che viene distillato per produrre idrocarburi aromatici (benzene, toluene, xilene, fenolo, ecc.) e pece utilizzato per la preparazione del cartone catramato; acqua ammoniacale E gas di cokeria , contenente circa il 60% di idrogeno e il 25% di metano.

Pertanto, forniscono fonti naturali di idrocarburi

l'industria chimica con una varietà di materie prime relativamente economiche per effettuare sintesi organiche, che consentono di ottenere numerosi composti organici che non si trovano in natura, ma sono necessari per l'uomo.

Schema generale L'uso di materie prime naturali per la sintesi organica e petrolchimica di base può essere rappresentato come segue.

Arene Gas di sintesi Acetilene AlcheniAlcani

Sintesi organica e petrolchimica di base

Attività di prova.

1222. Qual è la differenza tra raffinazione primaria del petrolio e raffinazione secondaria?

1223. Quali connessioni determinano alta qualità benzina?

1224. Suggerire un metodo che permetta di ottenere alcol etilico dal petrolio.

Le fonti naturali di idrocarburi sono i combustibili fossili: petrolio e

gas, carbone e torba. I depositi di petrolio greggio e gas sono sorti 100-200 milioni di anni fa

di ritorno dalle microscopiche piante e animali marini che si sono rivelati

incluso nelle rocce sedimentarie formate sul fondo del mare, a differenza

Questo carbone e torba iniziarono a formarsi 340 milioni di anni fa da piante,

cresce sulla terra.

Il gas naturale e il petrolio greggio si trovano comunemente contenenti acqua

strati petroliferi situati tra strati rocciosi (Fig. 2). Termine

Il termine “gas naturale” si applica anche ai gas che si formano in natura

condizioni derivanti dalla decomposizione del carbone. Gas naturale e petrolio greggio

si stanno sviluppando in tutti i continenti, ad eccezione dell'Antartide. Il più grande

I produttori di gas naturale nel mondo sono Russia, Algeria, Iran e

Stati Uniti. I maggiori produttori di petrolio greggio sono

Venezuela, Arabia Saudita, Kuwait e Iran.

Il gas naturale è costituito principalmente da metano (Tabella 1).

Il petrolio greggio è un liquido oleoso il cui colore può

essere molto vario: dal marrone scuro o verde al quasi

incolore. Contiene gran numero alcani. Tra questi ci sono

alcani lineari, alcani ramificati e cicloalcani con numero di atomi

carbonio da 5 a 40. Il nome industriale di questi cicloalcani è nachta. IN

il petrolio greggio contiene anche circa il 10% di aromatici

idrocarburi, nonché piccole quantità di altri composti contenenti

zolfo, ossigeno e azoto.

Tabella 1 Composizione del gas naturale

Il carbone è la più antica fonte di energia che conosciamo

umanità. È un minerale (Fig. 3), da cui si è formato

materia vegetale in fase di metamorfismo. Metamorfico

sono chiamate rocce la cui composizione ha subito cambiamenti nelle condizioni

alte pressioni, così come alte temperature. Il prodotto della prima fase in

il processo di formazione del carbone è la torba, che è

materia organica decomposta. Il carbone si forma successivamente dalla torba

è ricoperto di rocce sedimentarie. Queste rocce sedimentarie sono chiamate

sovraccarico. Il sedimento sovraccarico riduce il contenuto di umidità della torba.

Nella classificazione dei carboni vengono utilizzati tre criteri: purezza (determinato

contenuto relativo di carbonio in percentuale); tipo (definito

composizione della materia vegetale originaria); grado (a seconda

grado di metamorfismo).

Tabella 2 Contenuto di carbonio di alcuni combustibili e loro potere calorifico

capacità

I tipi di carbone fossile di qualità più bassa sono la lignite e

lignite (Tabella 2). Sono i più vicini alla torba e sono caratterizzati relativamente

caratterizzato da un basso contenuto di umidità ed è ampiamente utilizzato in

industria. Il tipo di carbone più secco e duro è l'antracite. Il suo

utilizzato per riscaldare le case e cucinare.

Recentemente, grazie ai progressi tecnologici, è diventato sempre più

gassificazione economica del carbone. I prodotti di gassificazione del carbone includono

monossido di carbonio, anidride carbonica, idrogeno, metano e azoto. Sono usati dentro

come combustibile gassoso o come materia prima per la produzione di vari

prodotti chimici e fertilizzanti.

Il carbone, come indicato di seguito, è un'importante fonte di materia prima per la produzione di

composti aromatici. Il carbone rappresenta

è una miscela complessa di sostanze chimiche che includono carbonio,

idrogeno e ossigeno, nonché piccole quantità di azoto, zolfo e altre impurità

elementi. Inoltre, la composizione del carbone, a seconda del tipo, include

diverse quantità di umidità e diversi minerali.

Gli idrocarburi si trovano naturalmente non solo nei combustibili fossili, ma anche in

in alcuni materiali di origine biologica. Gomma naturale

è un esempio di un polimero idrocarburico naturale. molecola di gomma

è costituito da migliaia di unità strutturali che rappresentano il metil buta-1,3-diene

(isoprene);

Gomma naturale. Circa il 90% di gomma naturale, che

attualmente estratto in tutto il mondo, ottenuto dal brasiliano

albero della gomma Hevea brasiliensis, coltivato principalmente in

paesi equatoriali dell'Asia. La linfa di quest'albero, che è il lattice

(colloidale soluzione acquosa polimero), assemblato da tagli effettuati con un coltello

abbaio Il lattice contiene circa il 30% di gomma. I suoi piccoli pezzi

sospeso in acqua. Il succo viene versato in contenitori di alluminio, dove viene aggiunto l'acido,

provocando la coagulazione della gomma.

Molti altri composti naturali contengono anche strutture di isoprene.

frammenti. Ad esempio, il limonene contiene due unità di isoprene. Limonene

è il componente principale degli oli estratti dalle scorze di agrumi,

come limoni e arance. Questa connessione appartiene alla classe delle connessioni

chiamati terpeni. I terpeni contengono 10 atomi di carbonio (C) nelle loro molecole

10-composti) e comprendono due frammenti di isoprene collegati tra loro

tra loro in sequenza (“testa a coda”). Composti con quattro isoprene

i frammenti (composti C 20) sono chiamati diterpeni e con sei

frammenti di isoprene - triterpeni (composti C 30). squalene,

che si trova nell'olio di fegato di squalo è un triterpene.

I tetraterpeni (composti C 40) contengono otto isoprene

frammenti. I tetraterpeni si trovano nei pigmenti dei grassi vegetali e animali

origine. Il loro colore è dovuto alla presenza di un lungo sistema coniugato

doppi legami. Ad esempio, il β-carotene è responsabile del caratteristico colore arancione

colorazione della carota.

Tecnologia di lavorazione del petrolio e del carbone

Alla fine del 19° secolo. Sotto l'influenza dei progressi nel campo dell'ingegneria dell'energia termica, dei trasporti, dell'ingegneria, dell'esercito e di una serie di altri settori, la domanda è aumentata in modo incommensurabile ed è emersa un'urgente necessità di nuovi tipi di combustibili e prodotti chimici.

In questo periodo nacque l’industria della raffinazione del petrolio e progredì rapidamente. Un enorme impulso allo sviluppo dell'industria della raffinazione del petrolio fu dato dall'invenzione e dalla rapida diffusione del motore a combustione interna funzionante con prodotti petroliferi. Anche la tecnologia per la lavorazione del carbone, che non solo funge da uno dei principali tipi di combustibile ma, cosa particolarmente degna di nota, è diventata durante il periodo in esame una materia prima necessaria per l'industria chimica, si è sviluppata intensamente. Un ruolo importante in questa materia spettava alla chimica del coke. Le cokerie, che in precedenza fornivano coke all'industria siderurgica, si trasformarono in imprese chimiche del coke, che producevano anche una serie di prodotti chimici preziosi: gas di cokeria, benzene grezzo, catrame di carbone e ammoniaca.

Sulla base dei prodotti della lavorazione del petrolio e del carbone, iniziò a svilupparsi la produzione di sostanze e materiali organici sintetici. Sono ampiamente utilizzati come materie prime e prodotti semilavorati in vari rami dell'industria chimica.

Biglietto n.10

Origine dei combustibili fossili.

Oltre al fatto che tutti gli organismi viventi sono composti da sostanze organiche, le principali fonti di composti organici sono: petrolio, carbone, gas di petrolio naturali e associati.

Petrolio, carbone e gas naturale sono fonti di idrocarburi.

Queste risorse naturali vengono utilizzate:

· Come combustibile (una fonte di energia e calore) – questa è la combustione convenzionale;

· Sotto forma di materie prime per ulteriori lavorazioni: questa è la sintesi organica.

Teorie sull'origine delle sostanze organiche:

1- Teoria dell'origine organica.

Secondo questa teoria, i depositi si sarebbero formati dai resti di organismi vegetali e animali estinti, che sotto l’influenza dei batteri si trasformarono in una miscela di idrocarburi nella crosta terrestre. alta pressione e temperatura.

2- Teoria dell'origine minerale (vulcanica) del petrolio.

Secondo questa teoria, il petrolio, il carbone e il gas naturale si sono formati durante la fase primaria della formazione del pianeta Terra. In questo caso i metalli si combinano con il carbonio per formare carburi. Come risultato della reazione dei carburi con il vapore acqueo nelle profondità del pianeta, si formarono idrocarburi gassosi, in particolare metano e acetilene. E sotto l'influenza di calore, radiazioni e catalizzatori, da essi si sono formati altri composti contenuti nell'olio. Negli strati superiori della litosfera, i componenti liquidi del petrolio evaporarono, il liquido si addensò, si trasformò in asfalto e poi in carbone.

Questa teoria fu espressa per la prima volta da D.I. Mendeleev, e poi nel 20 ° secolo lo scienziato francese P. Sabatier simulò il processo descritto in laboratorio e ottenne una miscela di idrocarburi simile al petrolio.

Componente principale gas naturaleè metano. Contiene anche etano, propano, butano. Maggiore è il peso molecolare dell'idrocarburo, minore è la sua quantità nel gas naturale.

Applicazione: Quando il gas naturale brucia, rilascia molto calore, quindi funge da combustibile economico ed efficiente dal punto di vista energetico nell’industria. Il gas naturale è anche una fonte di materie prime per l'industria chimica: la produzione di acetilene, etilene, idrogeno, fuliggine, varie plastiche, acido acetico, coloranti, medicinali e altri prodotti.

Gas di petrolio associati si trovano in natura sopra il petrolio o disciolti in esso sotto pressione. In precedenza, i gas di petrolio associati non venivano utilizzati; Attualmente vengono catturati e utilizzati come combustibile e preziose materie prime chimiche. I gas associati contengono meno metano del gas naturale, ma contengono una quantità significativamente maggiore di suoi omologhi. I gas di petrolio associati vengono separati in una composizione più ristretta.

Ad esempio: benzina gassata: alla benzina viene aggiunta una miscela di pentano, esano e altri idrocarburi per migliorare l'avviamento del motore; come combustibile viene utilizzata la frazione propano-butano sotto forma di gas liquefatto; il gas secco - simile nella composizione al gas naturale - viene utilizzato per produrre acetilene, idrogeno e anche come combustibile. Talvolta i gas di petrolio associati vengono sottoposti a una separazione più approfondita e da essi vengono estratti singoli idrocarburi, dai quali si ottengono poi idrocarburi insaturi.

Uno dei tipi più comuni di combustibile e materia prima per la sintesi organica rimane il carbone. Quali tipi di carbone esistono, da dove viene il carbone e quali prodotti viene prodotto: queste sono le domande principali che considereremo nella lezione di oggi. Il carbone cominciò ad essere utilizzato come fonte di prodotti chimici prima del petrolio e del gas naturale.

Il carbone non è una sostanza individuale. La sua composizione comprende: carbonio libero (fino al 10%), sostanze organiche contenenti, oltre a carbonio e idrogeno, ossigeno, zolfo, azoto, minerali che rimangono sotto forma di scorie durante la combustione del carbone.

Il carbone è un minerale combustibile solido di origine organica. Secondo l'ipotesi biogenica, si è formato da piante morte a seguito dell'attività vitale di microrganismi nel periodo Carbonifero dell'era Paleozoica (circa 300 milioni di anni fa). Il carbone è più economico del petrolio, è distribuito più equamente nella crosta terrestre, le sue riserve naturali superano di gran lunga quelle del petrolio e, secondo gli scienziati, non si esaurirà prima di un secolo.

La formazione del carbone dai residui vegetali (coalificazione) avviene in più fasi: torba – lignite – carbon fossile – antracite.

Il processo di carbonificazione consiste in un graduale aumento del contenuto relativo di carbonio nella materia organica a seguito della sua impoverimento di ossigeno e idrogeno. La formazione di torba e lignite avviene a seguito della decomposizione biochimica dei residui vegetali senza accesso all'ossigeno. La transizione dalla lignite alla pietra avviene sotto l'influenza di temperature e pressioni elevate associate ai processi di formazione delle montagne e vulcanici.