Pintu masukMesej sumber semula jadi hidrokarbon. Sumber semula jadi hidrokarbon: ciri umum dan kegunaan Jadual kimia sumber semula jadi hidrokarbon
Sumber utama hidrokarbon ialah minyak, gas petroleum asli dan berkaitan, dan arang batu. Rizab mereka tidak terhad. Menurut saintis, pada kadar pengeluaran dan penggunaan semasa mereka akan bertahan: minyak selama 30-90 tahun, gas selama 50 tahun, arang batu selama 300 tahun.
Minyak dan komposisinya:
Minyak ialah cecair berminyak dari coklat muda hingga coklat gelap, berwarna hampir hitam dengan bau yang khas, tidak larut dalam air, membentuk filem di permukaan air yang tidak membenarkan udara melaluinya. Minyak adalah cecair berminyak berwarna coklat muda hingga coklat gelap, warna hampir hitam, dengan bau ciri, tidak larut dalam air, membentuk filem di permukaan air yang tidak membenarkan udara melaluinya. Petroleum ialah campuran kompleks hidrokarbon tepu dan aromatik, sikloparafin, dan beberapa sebatian organik mengandungi heteroatom - oksigen, sulfur, nitrogen, dll. Orang ramai memberi begitu banyak nama bersemangat untuk minyak: "Emas Hitam" dan "Darah Bumi". Minyak benar-benar patut dikagumi dan mulia.
Dari segi komposisi, minyak boleh menjadi: parafin - terdiri daripada alkana rantai lurus dan bercabang; naphthenic - mengandungi hidrokarbon kitaran tepu; aromatik - termasuk hidrokarbon aromatik (benzena dan homolognya). Walaupun komposisi komponen kompleks, komposisi unsur minyak adalah lebih kurang sama: secara purata 82-87% hidrokarbon, 11-14% hidrogen, 2-6% unsur lain (oksigen, sulfur, nitrogen).
Sedikit sejarah .
Pada tahun 1859, di Amerika Syarikat, di negeri Pennsylvania, Edwin Drake yang berusia 40 tahun, dengan bantuan ketabahannya sendiri, wang dari syarikat minyak dan enjin wap lama, menggerudi telaga sedalam 22 meter dan mengeluarkan yang pertama. minyak daripadanya.
Keutamaan Drake sebagai perintis dalam penggerudian minyak dipertikaikan, namun namanya masih dikaitkan dengan permulaan era minyak. Minyak telah ditemui di banyak tempat di dunia. Umat manusia akhirnya memperoleh sumber pencahayaan buatan yang sangat baik dalam kuantiti yang banyak....
Apakah asal usul minyak?
Dua konsep utama yang didominasi dalam kalangan saintis: organik dan bukan organik. Mengikut konsep pertama, sisa organik yang tertimbus dalam sedimen akan terurai dari semasa ke semasa, bertukar menjadi minyak, arang batu dan gas asli; lebih banyak minyak dan gas mudah alih kemudian terkumpul di lapisan atas batuan sedimen yang mempunyai liang. Para saintis lain berpendapat bahawa minyak terbentuk pada "kedalaman besar dalam mantel Bumi."
Saintis Rusia - ahli kimia D.I. Mendeleev adalah penyokong konsep bukan organik. Pada tahun 1877, Beliau mencadangkan hipotesis mineral (karbida), yang menurutnya kemunculan minyak dikaitkan dengan penembusan air ke kedalaman Bumi di sepanjang sesar, di mana, di bawah pengaruhnya pada "logam karbon", hidrokarbon diperolehi.
Sekiranya terdapat hipotesis tentang asal usul minyak kosmik - daripada hidrokarbon yang terkandung dalam cengkerang gas Bumi semasa keadaan bintangnya.
Gas asli adalah "emas biru".
Negara kita menduduki tempat pertama di dunia dalam rizab gas asli. Deposit terpenting bahan api berharga ini terletak di Siberia Barat (Urengoyskoye, Zapolyarnoye), di lembangan Volga-Ural (Vuktylskoye, Orenburgskoye), dan di Caucasus Utara (Stavropolskoye).
Untuk pengeluaran gas asli, kaedah mengalir biasanya digunakan. Untuk gas mula mengalir ke permukaan, ia cukup untuk membuka telaga yang digerudi dalam pembentukan galas gas.
Gas asli digunakan tanpa pengasingan terlebih dahulu kerana ia ditulenkan sebelum diangkut. Khususnya, kekotoran mekanikal, wap air, hidrogen sulfida dan komponen agresif lain dikeluarkan daripadanya... Serta kebanyakan propana, butana dan hidrokarbon yang lebih berat. Baki metana yang hampir tulen dimakan, Pertama sekali sebagai bahan api: nilai kalori tinggi; mesra alam; mudah untuk mengekstrak, mengangkut, membakar, kerana keadaan fizikal adalah gas.
Kedua, metana menjadi bahan mentah untuk pengeluaran asetilena, jelaga dan hidrogen; untuk pengeluaran hidrokarbon tak tepu, terutamanya etilena dan propilena; untuk sintesis organik: metil alkohol, formaldehid, aseton, asid asetik dan banyak lagi.
Gas petroleum yang berkaitan
Gas petroleum yang berkaitan juga merupakan asal gas asli. Ia menerima nama istimewa kerana ia terletak dalam deposit bersama-sama dengan minyak - ia dibubarkan di dalamnya. Apabila minyak diekstrak ke permukaan, ia dipisahkan daripadanya kerana penurunan tekanan yang mendadak. Rusia menduduki salah satu tempat pertama dari segi rizab gas yang berkaitan dan pengeluarannya.
Komposisi gas petroleum yang berkaitan berbeza daripada gas asli ia mengandungi lebih banyak etana, propana, butana dan hidrokarbon lain. Di samping itu, ia mengandungi gas nadir di Bumi seperti argon dan helium.
Gas petroleum bersekutu ialah bahan mentah kimia yang bernilai lebih banyak bahan boleh diperoleh daripada gas asli. Hidrokarbon individu juga diekstrak untuk pemprosesan kimia: etana, propana, butana, dll. Hidrokarbon tak tepu diperoleh daripadanya melalui tindak balas penyahhidrogenan.
arang batu
Rizab arang batu secara semula jadi jauh melebihi rizab minyak dan gas. Arang batu adalah campuran kompleks bahan yang terdiri daripada pelbagai sebatian karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur. Komposisi arang batu termasuk: galian mengandungi sebatian daripada banyak unsur lain.
Arang keras mempunyai komposisi berikut: karbon - sehingga 98%, hidrogen - sehingga 6%, nitrogen, sulfur, oksigen - sehingga 10%. Tetapi secara semula jadi terdapat juga arang coklat. Komposisi mereka: karbon - sehingga 75%, hidrogen - sehingga 6%, nitrogen, oksigen - sehingga 30%.
Kaedah utama pemprosesan arang batu ialah pirolisis (kelapa) - penguraian bahan organik tanpa akses udara pada suhu tinggi (kira-kira 1000 C). Produk berikut diperolehi: kok (bahan api pepejal buatan dengan kekuatan yang meningkat, digunakan secara meluas dalam metalurgi); tar arang batu (digunakan dalam industri kimia); gas kelapa (digunakan dalam industri kimia dan sebagai bahan api.)
Gas kok
Sebatian meruap (gas ketuhar kok) yang terbentuk semasa penguraian haba arang batu memasuki koleksi am. Di sini gas ketuhar kok disejukkan dan melalui pemendakan elektrik untuk memisahkan tar arang batu. Dalam pengumpul gas, serentak dengan resin, air terkondensasi, di mana ammonia, hidrogen sulfida, fenol dan bahan lain dibubarkan. Hidrogen diasingkan daripada gas ketuhar kok tak terkondensasi untuk pelbagai sintesis.
Selepas penyulingan tar arang batu, bahan pepejal kekal - padang, yang digunakan untuk menyediakan elektrod dan rasa bumbung.
Penapisan minyak
Penapisan minyak, atau pembetulan, ialah proses pemisahan haba minyak dan produk minyak kepada pecahan berdasarkan takat didih.
Penyulingan adalah proses fizikal.
Terdapat dua kaedah penapisan minyak: fizikal (pemprosesan utama) dan kimia (pemprosesan sekunder).
Penapisan minyak utama dijalankan dalam lajur penyulingan - radas untuk mengasingkan campuran cecair bahan yang berbeza dalam takat didih.
Pecahan minyak dan kawasan utama penggunaannya:
Petrol - bahan api kereta;
Minyak tanah - bahan api penerbangan;
Naphtha - pengeluaran plastik, bahan mentah untuk kitar semula;
Gasoil - bahan api diesel dan dandang, bahan mentah untuk kitar semula;
Minyak bahan api - bahan api kilang, parafin, minyak pelincir, bitumen.
Kaedah untuk membersihkan tumpahan minyak :
1) Penyerapan - Anda semua tahu jerami dan gambut. Mereka menyerap minyak, selepas itu mereka boleh dikumpulkan dan dikeluarkan dengan teliti, diikuti dengan pemusnahan. Kaedah ini hanya sesuai dalam keadaan tenang dan hanya untuk bintik-bintik kecil. Kaedah ini sangat popular di kebelakangan ini kerana kos yang rendah dan kecekapan yang tinggi.
Keputusan: Kaedah ini murah, bergantung pada keadaan luaran.
2) Pencairan diri: - kaedah ini digunakan jika minyak tertumpah jauh dari pantai dan nodanya kecil (dalam kes ini lebih baik tidak menyentuh noda langsung). Secara beransur-ansur ia akan larut dalam air dan sebahagiannya tersejat. Kadang-kadang minyak tidak hilang walaupun selepas beberapa tahun bintik-bintik kecil sampai ke pantai dalam bentuk kepingan damar licin.
Intinya: tiada bahan kimia digunakan; Minyak kekal di permukaan untuk masa yang lama.
3) Biologi: Teknologi berasaskan penggunaan mikroorganisma yang mampu mengoksidakan hidrokarbon.
Keputusan: kerosakan minimum; mengeluarkan minyak dari permukaan, tetapi kaedahnya adalah intensif buruh dan memakan masa.
Banyak bahan organik yang anda hadapi dalam kehidupan seharian - plastik, cat, detergen, dadah, varnis, pelarut - disintesis daripada hidrokarbon. Terdapat tiga sumber utama hidrokarbon dalam alam semula jadi - minyak, gas asli dan arang batu.
Minyak adalah salah satu sumber mineral yang paling penting. Masyarakat moden Tidak mustahil untuk membayangkan tanpa minyak dan produknya. Bukan sia-sia negara kaya minyak bermain peranan penting dalam ekonomi global.
Minyak ialah cecair berminyak gelap yang terdapat di dalamnya kerak bumi pada kedalaman yang berbeza. Dia mewakili campuran homogen jenis kompleks, yang mengandungi beberapa ratus bahan - terutamanya hidrokarbon tepu dengan bilangan atom Karbon dari 1 hingga 40. Apabila memproses campuran ini, kedua-dua kaedah fizikal dan kimia digunakan.
Pertama, minyak diasingkan kepada campuran yang lebih ringkas (pecahan) melalui penyulingan, berdasarkan fakta bahawa pelbagai bahan minyak mendidih pada suhu yang berbeza.
Fungsi penyulingan minyak
|
Pecahan |
Bilangan atom karbon dalam molekul |
Takat didih, C |
Permohonan |
|
Pecahan gas |
20 °C |
Bahan api |
|
|
Petrol |
5-10 |
20-180 °C |
Bahan api automotif |
|
Naphtha |
6-12 |
160-200 °C |
Bahan api, bahan mentah untuk sintesis |
|
Minyak tanah |
10-16 |
180-250 °C |
Petrol penerbangan |
|
Minyak gas |
13-25 |
220-350 °C |
Bahan api diesel |
|
Minyak gas berat (minyak bahan api) |
26-30 |
350-430 °C |
Bahan api untuk loji kuasa haba |
|
Minyak bahan api berat |
> 30 |
Mengurai apabila dipanaskan, disuling di bawah vakum |
Pengeluaran asfalt, pelincir, bahan api untuk rumah dandang |
Penyulingan berlaku dalam lajur penyulingan di bawah haba yang tinggi. Pecahan terberat, yang terurai pada suhu tinggi, disuling pada tekanan berkurangan.
Penapisan kimia produk petroleum
Banyak produk penyulingan petroleum boleh digunakan serta-merta, tanpa pemprosesan selanjutnya. Walau bagaimanapun, pecahan ringan - petrol dan minyak tanah - mempunyai nilai terbesar kepada industri, tetapi hasil mereka semasa penyulingan adalah kecil. Di samping itu, selepas penyulingan, petrol yang terhasil adalah berkualiti rendah (dengan nombor oktana yang rendah), kerana minyak terutamanya mengandungi hidrokarbon dengan rod karbon yang tidak dipanaskan, yang meletup apabila dimampatkan. Enjin yang menggunakan bahan api sedemikian menghasilkan bunyi ketukan yang khas dan cepat gagal. Untuk meningkatkan kualiti petrol dan meningkatkan hasil, minyak tertakluk kepada pemprosesan kimia.
Salah satu daripada cara yang paling penting penapisan minyak kimia - retak. Apabila dipanaskan hingga 500 °C tanpa akses udara dengan kehadiran pemangkin khas, molekul alkana yang panjang terbahagi kepada yang lebih kecil. Semasa retak, campuran hidrokarbon tepu cahaya dan tak tepu terbentuk daripada hidrokarbon tepu, contohnya:
Proses ini membawa kepada peningkatan dalam hasil petrol dan minyak tanah. Sekiranya keretakan dilakukan dengan kehadiran pemangkin aluminosilikat (rekahan pemangkin), maka alkana yang bercabang kebanyakannya terbentuk, yang meningkatkan kualiti bahan api (petrol retak).
Apabila minyak dimuatkan dengan sangat tinggi (sehingga 700-900 °C), walaupun molekul bersaiz sederhana dipecahkan, contohnya:
Hanya hidrokarbon termudah, kebanyakannya tidak tepu, kekal dalam campuran. Proses ini dipanggil pirolisis dan dijalankan untuk mengekstrak etilena - bahan keluaran untuk sintesis etanol dan plastik. Pirolisis juga menghasilkan hidrokarbon aromatik.
Pengasas kaedah moden penapisan minyak adalah ahli kimia yang cemerlang. M. Ipatiev.
Salah satu ciri yang menunjukkan kualiti petrol ialah nombor oktana yang dipanggil, yang menunjukkan kemungkinan letupan campuran bahan api-udara dalam enjin. Mari kita pertimbangkan bagaimana letupan mempengaruhi prestasi enjin. Ke silinder enjin pembakaran dalaman campuran wap petrol dan udara dibekalkan. Semasa operasi enjin biasa, campuran dalam silinder ini dimampatkan oleh omboh dan dinyalakan oleh palam pencucuh:
Rajah operasi enjin pembakaran dalaman:
1 - campuran bahan api-udara dimampatkan oleh omboh dan dinyalakan;
2 - produk pembakaran menduduki jumlah yang lebih besar, jadi omboh diperah keluar;
3 - omboh memutar aci enjin.
Oleh kerana produk pembakaran mempunyai isipadu yang lebih besar daripada campuran asal, ia menolak omboh, yang memacu aci engkol. Tetapi petrol berkualiti rendah tidak mempunyai masa untuk dinyalakan oleh palam pencucuh, dan apabila dimampatkan oleh omboh ia meletup (meletup), dan daya yang dikeluarkan tidak digunakan untuk mengendalikan enjin. Ini membawa kepada kemusnahan enjin dan kemerosotan prestasinya. Semakin tinggi nombor oktana, semakin rendah kemungkinan letupan petrol, dan oleh itu semakin tinggi kualitinya.
Heptana biasa sama sekali tidak sesuai sebagai bahan api motor; ia hampir selalu meletup. Pada masa yang sama, 2,2,4-trimethylpentane (isooctane) mempunyai sifat unik: ia hampir tidak meletup dalam enjin. Kedua-dua bahan ini membentuk asas skala untuk mengukur kualiti petrol - skala nombor oktana. Pada skala ini, heptana diberikan nilai sifar, dan isooctane diberikan nilai seratus. Mengikut skala ini, petrol dengan kadaran oktana 90 mempunyai sifat letupan yang sama seperti campuran 90% isooctane dan 10% heptana.
Gas asli
Sumber kedua terpenting bahan mentah hidrokarbon ialah gas asli, yang utama bahagian integral iaitu metana. Gas asli digunakan terutamanya sebagai bahan api yang cekap. Apabila ia terbakar, abu mahupun karbon monoksida beracun tidak terbentuk, jadi gas asli dianggap sebagai bahan api yang mesra alam. Sebilangan besar gas asli menggunakan bahan kimia.
Pemprosesannya dikurangkan terutamanya kepada pengeluaran hidrokarbon tak tepu dan gas sintesis. Etilena dan asetilena terbentuk melalui pemisahan hidrogen daripada alkana yang lebih rendah, dan gas sintesis - campuran karbon(II) oksida dan hidrogen - diperoleh dengan memanaskan metana dengan wap air:
Daripada campuran ini, menggunakan pelbagai pemangkin, sebatian yang mengandungi oksigen disintesis - metil alkohol, asid asetik, dsb.
Bergerak di atas pemangkin kobalt, gas sintesis ditukar menjadi campuran alkana, iaitu petrol sintetik:
arang batu
Satu lagi sumber hidrokarbon ialah arang batu. DALAM industri kimia ia diproses dengan cara memasak - memanaskan hingga 1000 °C tanpa akses udara. Dalam kes ini, kok dan tar arang batu terbentuk, jisimnya hanya beberapa peratus daripada jisim arang batu. Kokas digunakan sebagai agen pengurangan dalam metalurgi (contohnya, untuk mengekstrak besi daripada oksidanya). p>
Tar arang batu mengandungi beberapa ratus sebatian organik, terutamanya hidrokarbon aromatik, yang dipisahkan daripadanya melalui penyulingan.
Arang batu digunakan sebagai bahan api, tetapi ini menimbulkan masalah alam sekitar yang serius. Pertama, arang batu mengandungi kekotoran tidak mudah terbakar, yang bertukar menjadi sanga apabila bahan api teroksida; kedua, arang batu mengandungi sejumlah kecil sebatian Sulfur dan Nitrogen apabila dibakar, ia membentuk oksida dan mencemarkan atmosfera.
Sumber hidrokarbon semula jadi yang paling penting ialah minyak , gas asli Dan arang batu . Mereka membentuk deposit yang kaya di pelbagai kawasan di Bumi.
Sebelum ini, produk semula jadi yang diekstrak digunakan secara eksklusif sebagai bahan api. Pada masa ini, kaedah untuk pemprosesan mereka telah dibangunkan dan digunakan secara meluas, memungkinkan untuk mengasingkan hidrokarbon berharga, yang digunakan sebagai bahan api berkualiti tinggi dan sebagai bahan mentah untuk pelbagai sintesis organik. Memproses sumber semula jadi bahan mentah industri petrokimia . Mari kita lihat kaedah utama pemprosesan hidrokarbon semula jadi.
Sumber bahan mentah semulajadi yang paling berharga ialah minyak . Ia adalah cecair berminyak berwarna coklat gelap atau hitam dengan bau ciri, boleh dikatakan tidak larut dalam air. Ketumpatan minyak adalah 0.73–0.97 g/cm3. Minyak ialah campuran kompleks pelbagai hidrokarbon cecair di mana hidrokarbon gas dan pepejal dibubarkan, dan komposisi minyak dari medan yang berbeza mungkin berbeza. Alkana, sikloalkana, hidrokarbon aromatik, serta sebatian organik yang mengandungi oksigen, sulfur dan nitrogen mungkin terdapat dalam minyak dalam perkadaran yang berbeza-beza.
Minyak mentah boleh dikatakan tidak digunakan, tetapi diproses.
Membezakan penapisan minyak primer (penyulingan ), iaitu membahagikannya kepada pecahan dengan takat didih yang berbeza, dan kitar semula (retak ), di mana struktur hidrokarbon berubah
dovs termasuk dalam komposisinya.
Penapisan minyak utama adalah berdasarkan fakta bahawa semakin tinggi takat didih hidrokarbon, semakin tinggi jisim molarnya. Minyak mengandungi sebatian dengan takat didih dari 30 hingga 550°C. Hasil daripada penyulingan, minyak dibahagikan kepada pecahan yang mendidih pada suhu yang berbeza dan mengandungi campuran hidrokarbon dengan jisim molar yang berbeza. Puak-puak ini mencari pelbagai aplikasi(lihat jadual 10.2).
Jadual 10.2. Produk pemprosesan utama minyak.
| Pecahan | Takat didih, °C | Kompaun | Permohonan |
| Gas cecair | <30 | Hidrokarbon C 3 -C 4 | Bahan api gas, bahan mentah untuk industri kimia |
| petrol | 40-200 | Hidrokarbon C 5 – C 9 | Bahan api penerbangan dan kereta, pelarut |
| Naphtha | 150-250 | Hidrokarbon C 9 – C 12 | Bahan api diesel, pelarut |
| Minyak tanah | 180-300 | Hidrokarbon C 9 -C 16 | Bahan api untuk enjin diesel, bahan api isi rumah, bahan api lampu |
| Minyak gas | 250-360 | Hidrokarbon C 12 -C 35 | Bahan api diesel, bahan suapan untuk keretakan pemangkin |
| Minyak bahan api | > 360 | Hidrokarbon yang lebih tinggi, O-, N-, S-, bahan yang mengandungi Me | Bahan api untuk loji dandang dan relau industri, bahan mentah untuk penyulingan selanjutnya |
Minyak bahan api menyumbang kira-kira separuh daripada jisim minyak. Oleh itu, ia juga tertakluk kepada pemprosesan haba. Untuk mengelakkan penguraian, minyak bahan api disuling di bawah tekanan yang dikurangkan. Dalam kes ini, beberapa pecahan diperoleh: hidrokarbon cecair, yang digunakan sebagai minyak pelincir ; campuran hidrokarbon cecair dan pepejal - petrolatum , digunakan dalam penyediaan salap; campuran hidrokarbon pepejal - parafin , digunakan untuk pengeluaran pengilat kasut, lilin, mancis dan pensel, serta untuk menghamili kayu; sisa tidak meruap - tar , digunakan untuk menghasilkan bitumen jalan, pembinaan dan bumbung.
Kitar semula minyak melibatkan tindak balas kimia yang mengubah komposisi dan struktur kimia hidrokarbon. Kepelbagaiannya adalah
ty – rekahan haba, rekahan pemangkin, reformasi pemangkin.
Keretakan haba biasanya tertakluk kepada minyak bahan api dan pecahan minyak berat yang lain. Pada suhu 450-550°C dan tekanan 2–7 MPa, molekul hidrokarbon dipecah oleh mekanisme radikal bebas kepada serpihan dengan bilangan atom karbon yang lebih kecil, dan mengehadkan dan sebatian tak tepu:
S 16 H 34 ¾® S 8 H 18 + S 8 H 16
C 8 H 18 ¾®C 4 H 10 +C 4 H 8
Kaedah ini digunakan untuk mendapatkan petrol motor.
Keretakan katalitik dijalankan dengan kehadiran pemangkin (biasanya aluminosilikat) di tekanan atmosfera dan suhu 550 - 600°C. Pada masa yang sama, petrol penerbangan dihasilkan daripada pecahan minyak tanah dan gas minyak.
Pecahan hidrokarbon dengan kehadiran aluminosilikat berlaku mengikut mekanisme ionik dan disertai dengan pengisomeran, i.e. pembentukan campuran hidrokarbon tepu dan tak tepu dengan rangka karbon bercabang, contohnya:
CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
kucing., t||
C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C = C - CH-CH 3
Pembaharuan pemangkin dijalankan pada suhu 470-540°C dan tekanan 1–5 MPa menggunakan pemangkin platinum atau platinum-rhenium yang dimendapkan pada asas Al 2 O 3. Di bawah keadaan ini, transformasi parafin dan
sikloparafin petroleum menjadi hidrokarbon aromatik
kucing., t, hlm
¾¾¾¾® + 3Н 2
kucing., t, hlm
C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2
Proses pemangkin memungkinkan untuk menghasilkan petrol dengan kualiti yang lebih baik terima kasih kepada kandungan yang tinggi ia mengandungi hidrokarbon bercabang dan aromatik. Kualiti petrol dicirikan olehnya nombor oktana. Lebih banyak campuran bahan api dan udara dimampatkan oleh omboh, lebih besar kuasa enjin. Walau bagaimanapun, pemampatan hanya boleh dilakukan pada had tertentu, di atasnya letupan (letupan) berlaku.
campuran gas, menyebabkan terlalu panas dan kehausan enjin pramatang. Parafin biasa mempunyai rintangan paling rendah terhadap letupan. Dengan penurunan dalam panjang rantai, peningkatan dalam cawangannya dan bilangan dua kali ganda
Ia meningkatkan bilangan sambungan; ia sangat tinggi dalam hidrokarbon aromatik
pranatal Untuk menilai ketahanan terhadap letupan pelbagai jenis petrol, ia dibandingkan dengan penunjuk yang sama untuk campuran isooktana Dan n-hep-tana dengan nisbah komponen yang berbeza; Nombor oktana adalah sama dengan peratusan isooktana dalam campuran ini. Semakin tinggi ia, semakin tinggi kualiti petrol. Nombor oktana juga boleh ditingkatkan dengan menambah agen anti-ketukan khas, contohnya, tetraetil plumbum Pb(C 2 H 5) 4, bagaimanapun, petrol tersebut dan hasil pembakarannya adalah toksik.
Sebagai tambahan kepada bahan api cecair, proses pemangkin menghasilkan hidrokarbon gas yang lebih rendah, yang kemudiannya digunakan sebagai bahan mentah untuk sintesis organik.
Satu lagi sumber semula jadi penting hidrokarbon, kepentingannya sentiasa meningkat, adalah gas asli. Ia mengandungi sehingga 98% vol metana, 2–3% vol. homolog terdekatnya, serta kekotoran hidrogen sulfida, nitrogen, karbon dioksida, gas mulia dan air. Gas yang dibebaskan semasa pengeluaran minyak ( berlalu ), mengandungi kurang metana, tetapi lebih banyak homolognya.
Gas asli digunakan sebagai bahan bakar. Di samping itu, hidrokarbon tepu individu diasingkan daripadanya melalui penyulingan, serta gas sintesis , yang terdiri terutamanya daripada CO dan hidrogen; ia digunakan sebagai bahan mentah untuk pelbagai sintesis organik.
Dilombong dalam kuantiti yang banyak arang batu – bahan pepejal heterogen berwarna hitam atau kelabu-hitam. Ia adalah campuran kompleks pelbagai sebatian berat molekul tinggi.
Arang batu digunakan sebagai bahan api pepejal dan juga tertakluk kepada coking – penyulingan kering tanpa akses udara pada 1000-1200°C. Hasil daripada proses ini, berikut terbentuk: kok , yang merupakan grafit yang dikisar halus dan digunakan dalam metalurgi sebagai agen pengurangan; tar arang batu , yang disuling untuk menghasilkan hidrokarbon aromatik (benzena, toluena, xilena, fenol, dll.) dan padang digunakan untuk penyediaan rasa bumbung; air ammonia Dan gas ketuhar kok , mengandungi kira-kira 60% hidrogen dan 25% metana.
Oleh itu, sumber semula jadi hidrokarbon menyediakan
industri kimia dengan pelbagai dan bahan mentah yang agak murah untuk menjalankan sintesis organik, yang memungkinkan untuk mendapatkan banyak sebatian organik yang tidak terdapat dalam alam semula jadi, tetapi diperlukan untuk manusia.
Skim umum Penggunaan bahan mentah semulajadi untuk sintesis asas organik dan petrokimia boleh dipersembahkan seperti berikut.
Arenas Gas sintesis Asetilena Alkena Alkana
Sintesis asas organik dan petrokimia
Tugasan ujian.
1222. Apakah perbezaan antara penapisan minyak primer dan penapisan sekunder?
1223. Sambungan apa yang menentukan berkualiti tinggi petrol?
1224. Cadangkan kaedah yang memungkinkan untuk mendapatkan etil alkohol daripada minyak.
Sumber semula jadi hidrokarbon ialah bahan api fosil - minyak dan
gas, arang batu dan gambut. Deposit minyak dan gas mentah timbul 100-200 juta tahun dahulu
kembali dari tumbuhan dan haiwan laut mikroskopik yang ternyata
termasuk dalam batuan sedimen yang terbentuk di dasar laut, Tidak seperti
Arang batu dan gambut ini mula terbentuk 340 juta tahun dahulu daripada tumbuhan,
tumbuh di darat.
Gas asli dan minyak mentah biasanya ditemui dengan air dalam
lapisan pembawa minyak yang terletak di antara lapisan batuan (Rajah 2). Penggal
"gas asli" juga digunakan untuk gas yang terbentuk secara semula jadi
keadaan yang terhasil daripada penguraian arang batu. Gas asli dan minyak mentah
sedang dibangunkan di semua benua, kecuali Antartika. Yang terbesar
Pengeluar gas asli di dunia ialah Rusia, Algeria, Iran dan
Amerika Syarikat. Pengeluar minyak mentah terbesar ialah
Venezuela, Arab Saudi, Kuwait dan Iran.
Gas asli terdiri terutamanya daripada metana (Jadual 1).
Minyak mentah ialah cecair berminyak yang warnanya boleh
menjadi sangat pelbagai - dari coklat gelap atau hijau hingga hampir
tidak berwarna. Ia mengandungi bilangan yang besar alkana. Antaranya ada
alkana lurus, alkana bercabang dan sikloalkana dengan bilangan atom
karbon daripada lima hingga 40. Nama industri bagi sikloalkana ini ialah nachta. DALAM
minyak mentah juga mengandungi kira-kira 10% aromatik
hidrokarbon, serta sejumlah kecil sebatian lain yang mengandungi
sulfur, oksigen dan nitrogen.
Jadual 1 Komposisi gas asli
Arang batu adalah sumber tenaga tertua yang kita kenali
kemanusiaan. Ia adalah mineral (Rajah 3), yang terbentuk daripada
bahan tumbuhan dalam proses metamorfisme. Metamorfik
dipanggil batuan yang komposisinya telah mengalami perubahan keadaan
tekanan tinggi, serta suhu tinggi. Produk peringkat pertama dalam
proses pembentukan arang batu ialah gambut iaitu
bahan organik terurai. Arang batu terbentuk daripada gambut selepas
ia dilitupi dengan batuan sedimen. Batuan sedimen ini dipanggil
terbeban. Sedimen yang berlebihan mengurangkan kandungan lembapan gambut.
Tiga kriteria digunakan dalam klasifikasi arang batu: ketulenan (ditentukan
kandungan karbon relatif dalam peratus); jenis (ditakrifkan
komposisi bahan tumbuhan asal); gred (bergantung kepada
tahap metamorfisme).
Jadual 2 Kandungan karbon beberapa bahan api dan nilai kalorinya
kebolehan
Jenis arang fosil gred terendah ialah arang batu perang dan
lignit (Jadual 2). Mereka paling hampir dengan gambut dan dicirikan secara relatif
dicirikan oleh kandungan lembapan yang lebih rendah dan digunakan secara meluas dalam
industri. Jenis arang batu yang paling kering dan paling keras ialah antrasit. miliknya
digunakan untuk memanaskan rumah dan memasak.
Baru-baru ini, terima kasih kepada kemajuan teknologi, ia telah menjadi semakin banyak
pengegasan ekonomi arang batu. Produk pengegasan arang batu termasuk
karbon monoksida, karbon dioksida, hidrogen, metana dan nitrogen. Mereka digunakan dalam
sebagai bahan api gas atau sebagai bahan mentah untuk pengeluaran pelbagai
produk kimia dan baja.
Arang batu, seperti yang digariskan di bawah, adalah sumber penting bahan mentah untuk pengeluaran
sebatian aromatik. Arang batu mewakili
adalah campuran kompleks bahan kimia yang termasuk karbon,
hidrogen dan oksigen, serta sejumlah kecil nitrogen, sulfur dan kekotoran lain
elemen. Di samping itu, komposisi arang batu, bergantung pada jenisnya, termasuk
jumlah lembapan yang berbeza dan mineral yang berbeza.
Hidrokarbon berlaku secara semula jadi bukan sahaja dalam bahan api fosil, tetapi juga dalam
dalam beberapa bahan asal biologi. Getah asli
ialah contoh polimer hidrokarbon semula jadi. molekul getah
terdiri daripada beribu-ribu unit struktur yang mewakili metil buta-1,3-diena
(isoprena);
Getah asli. Kira-kira 90% getah asli, yang
kini dilombong di seluruh dunia, diperoleh dari Brazil
pokok getah Hevea brasiliensis, ditanam terutamanya di
negara khatulistiwa Asia. Getah pokok ini iaitu getah
(koloid larutan akueus polimer), dipasang daripada potongan yang dibuat dengan pisau
kulit kayu Lateks mengandungi lebih kurang 30% getah. kepingan kecilnya
terampai dalam air. Jus dituangkan ke dalam bekas aluminium, di mana asid ditambah,
menyebabkan getah membeku.
Banyak sebatian semula jadi lain juga mengandungi struktur isoprena.
serpihan. Sebagai contoh, limonene mengandungi dua unit isoprena. Limonene
adalah komponen utama minyak yang diekstrak daripada kulit sitrus,
seperti limau dan oren. Sambungan ini tergolong dalam kelas sambungan
dipanggil terpenes. Terpenes mengandungi 10 atom karbon (C) dalam molekulnya
10-sebatian) dan masukkan dua serpihan isoprena yang disambungkan antara satu sama lain
satu sama lain secara berurutan (“kepala ke ekor”). Sebatian dengan empat isoprena
serpihan (sebatian C 20) dipanggil diterpenes, dan dengan enam
serpihan isoprena - triterpenes (sebatian C 30). Squalene,
yang terdapat dalam minyak hati jerung ialah triterpene.
Tetraterpena (sebatian C 40) mengandungi lapan isoprena
serpihan. Tetraterpenes terdapat dalam pigmen lemak sayuran dan haiwan
asal usul. Warna mereka disebabkan oleh kehadiran sistem konjugat yang panjang
ikatan berganda. Sebagai contoh, β-karotena bertanggungjawab untuk ciri warna oren
pewarna lobak merah.
Teknologi pemprosesan minyak dan arang batu
Pada akhir abad ke-19. Di bawah pengaruh kemajuan dalam bidang kejuruteraan haba dan kuasa, pengangkutan, kejuruteraan, ketenteraan dan beberapa industri lain, permintaan telah meningkat dengan tidak terkira dan keperluan mendesak telah timbul untuk jenis baru bahan api dan produk kimia.
Pada masa ini, industri penapisan minyak telah dilahirkan dan berkembang pesat. Dorongan besar kepada pembangunan industri penapisan minyak telah diberikan oleh ciptaan dan penyebaran pantas enjin pembakaran dalaman yang dijalankan pada produk petroleum. Teknologi untuk memproses arang batu, yang bukan sahaja berfungsi sebagai salah satu jenis bahan api utama, tetapi, apa yang patut diberi perhatian, menjadi bahan mentah yang diperlukan untuk industri kimia dalam tempoh yang ditinjau, juga dibangunkan secara intensif. Peranan utama dalam perkara ini adalah kepunyaan kimia kok. Loji kok, yang sebelum ini membekalkan kok kepada industri besi dan keluli, bertukar menjadi perusahaan kimia kok, yang turut menghasilkan beberapa produk kimia berharga: gas ketuhar kok, benzena mentah, tar arang batu dan ammonia.
Berdasarkan produk pemprosesan minyak dan arang batu, pengeluaran bahan dan bahan organik sintetik mula berkembang. Ia digunakan secara meluas sebagai bahan mentah dan produk separuh siap dalam pelbagai cabang industri kimia.
Tiket#10
Asal usul bahan api fosil.
Sebagai tambahan kepada fakta bahawa semua organisma hidup terdiri daripada bahan organik, sumber utama sebatian organik ialah: minyak, arang batu, gas petroleum asli dan yang berkaitan.
Minyak, arang batu dan gas asli adalah sumber hidrokarbon.
Sumber semula jadi ini digunakan:
· Sebagai bahan api (sumber tenaga dan haba) – ini adalah pembakaran konvensional;
· Dalam bentuk bahan mentah untuk pemprosesan selanjutnya – ini adalah sintesis organik.
Teori asal usul bahan organik:
1- Teori asal organik.
Menurut teori ini, endapan terbentuk daripada sisa organisma tumbuhan dan haiwan yang telah pupus, yang bertukar menjadi campuran hidrokarbon dalam ketebalan kerak bumi di bawah pengaruh bakteria, tekanan tinggi dan suhu.
2- Teori asal mineral (gunung berapi) minyak.
Menurut teori ini, minyak, arang batu dan gas asli telah terbentuk semasa peringkat utama pembentukan planet Bumi. Dalam kes ini, logam digabungkan dengan karbon, membentuk karbida. Hasil daripada tindak balas karbida dengan wap air di kedalaman planet, hidrokarbon gas terbentuk, khususnya metana dan asetilena. Dan di bawah pengaruh haba, sinaran dan pemangkin, sebatian lain yang terkandung dalam minyak terbentuk daripadanya. Di lapisan atas litosfera, komponen minyak cecair menguap, cecair menebal, bertukar menjadi asfalt dan kemudian menjadi arang batu.
Teori ini pertama kali dinyatakan oleh D.I. Mendeleev, dan kemudian pada abad ke-20, saintis Perancis P. Sabatier mensimulasikan proses yang diterangkan di makmal dan memperoleh campuran hidrokarbon yang serupa dengan minyak.
Komponen utama gas asli ialah metana. Ia juga mengandungi etana, propana, butana. Semakin tinggi berat molekul hidrokarbon, semakin kurang ia terkandung dalam gas asli.
Permohonan: Apabila gas asli terbakar, ia membebaskan banyak haba, jadi ia berfungsi sebagai bahan api yang cekap tenaga dan murah dalam industri. Gas asli juga merupakan sumber bahan mentah untuk industri kimia: pengeluaran asetilena, etilena, hidrogen, jelaga, pelbagai plastik, asid asetik, pewarna, ubat-ubatan dan produk lain.
Gas petroleum yang berkaitan terdapat dalam alam semula jadi di atas minyak atau terlarut di dalamnya di bawah tekanan. Sebelum ini, gas petroleum yang berkaitan tidak digunakan; Pada masa ini, mereka ditangkap dan digunakan sebagai bahan api dan bahan mentah kimia yang berharga. Gas bersekutu mengandungi kurang metana daripada gas asli, tetapi ia mengandungi lebih banyak homolognya. Gas petroleum yang berkaitan diasingkan kepada komposisi yang lebih sempit.
Sebagai contoh: petrol gas - campuran pentana, heksana dan hidrokarbon lain ditambah kepada petrol untuk menambah baik permulaan enjin; pecahan propana-butana dalam bentuk gas cecair digunakan sebagai bahan api; gas kering - sama dalam komposisi kepada gas asli - digunakan untuk menghasilkan asetilena, hidrogen, dan juga sebagai bahan api Kadang-kadang gas petroleum yang berkaitan tertakluk kepada pengasingan yang lebih teliti dan hidrokarbon individu diekstrak daripadanya, yang kemudiannya diperoleh hidrokarbon tak tepu.
Salah satu jenis bahan api dan bahan mentah yang paling biasa untuk sintesis organik kekal arang batu. Apakah jenis arang batu yang ada, dari mana asalnya dan produk apa yang digunakan untuk menghasilkan - ini adalah soalan utama yang akan kita pertimbangkan dalam pelajaran hari ini. Arang batu mula digunakan sebagai sumber bahan kimia lebih awal daripada minyak dan gas asli.
Arang batu bukan bahan individu. Komposisinya termasuk: karbon bebas (sehingga 10%), bahan organik yang mengandungi, sebagai tambahan kepada karbon dan hidrogen, oksigen, sulfur, nitrogen, mineral yang kekal dalam bentuk sanga apabila membakar arang batu.
Arang batu ialah mineral pepejal mudah terbakar yang berasal dari organik. Menurut hipotesis biogenik, ia terbentuk daripada tumbuhan mati hasil daripada aktiviti penting mikroorganisma dalam tempoh Karbon pada era Paleozoik (kira-kira 300 juta tahun yang lalu). Arang batu lebih murah daripada minyak, ia lebih sekata di dalam kerak bumi, rizab semula jadinya jauh melebihi minyak dan, menurut saintis, tidak akan habis untuk satu abad lagi.
Pembentukan arang batu daripada sisa tumbuhan (coalification) berlaku dalam beberapa peringkat: gambut – arang perang – arang keras – antrasit.
Proses pengkarbonan terdiri daripada peningkatan secara beransur-ansur dalam kandungan relatif karbon dalam bahan organik akibat daripada penipisannya dalam oksigen dan hidrogen. Pembentukan gambut dan arang batu perang berlaku akibat daripada penguraian biokimia sisa tumbuhan tanpa akses kepada oksigen. Peralihan arang batu perang kepada batu berlaku di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi yang berkaitan dengan proses pembentukan gunung dan gunung berapi.