Природные источники углеводородов, их переработка, применение и экологические проблемы

Природный и попутный нефтяной газы

Природные горючие газы – смеси газообразных углеводородов различного строения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянные в почвах, растворенные в пластовых водах.
Нефтяные попутные газы – смеси углеводородов, которые находятся в нефти в растворенном виде или над ней в виде газовой шапки. Выделяются вследствие снижения давления при подъеме нефти на поверхность Земли.

Основные месторождения газа
Газовая промышленность -
I место в мире по добыче
- Западно – Сибирская база (92% всего газа страны): Уренгой, Ямбург, Медвежье;
- Оренбургско - Астраханская база (6%);
- Тимано – Печорская база (1%).
Уренгойское месторождение

Газ
Природный
Попутный нефтяной
Состав
Метан 80-97%
Этан, пропан, бутан, пентан.
Азот и др. газы.
Метан (меньше, чем в природном)
Этан, пропан, бутан, пентан (чем больше масса, тем больше количество углеводорода.
Применение
90 % как топливо
10 % как химическое сырье для получения водорода, ацетилена, сажи, этилена.
90 % как ценное химическое сырье для получения водорода, ацетилена, этана, пропана и др.,
Топливо в быту и в автомобиле,
Добавка к бензину.

«НЕФТЬ
не топливо,
топить можно
и ассигнациями»
Д.И.Менделеев

Нефть –
это вязкая жидкость темно-коричневого или черного цвета. В состав нефти входят алканы, циклоалканы и арены. Состав зависит от месторождения.
Кроме углеводородов в нефти имеются органические соединения,
содержащие кислород, серу, азот, а также смолы.
Всего нефть содержит
около 100 различных соединений.
Состав нефти

- Западно – Сибирская база (70% всей нефти страны): Самотлор, Мегион;
- Волго – Уральская база (25% всей нефти): Ромашкинское, Туймазы.
- Перспектива – шельф Баренцева моря, Сахалин (Охотское море).
Основные месторождения нефти
Нефтяная промышленность -
II место по добыче в мире после Саудовской Аравии

Нефтяные объекты
Нефтепровод Баку - Супса
Наземная буровая установка
Плавучая буровая установка
Нефтяная вышка в открытом море

Первичная
переработка нефти
Фракционная перегонка – физический способ разделения смеси компонентов нефти с различными температурами кипения.
Ректификация
Лигроин
Бензин
Керосин
Газойль
Мазут
Автомобильное топливо
Заводское топливо, смазочные масла
Дизельное и котельное топливо
Горючее для реактивных самолетов и ракет
Горючее для тракторов

Детонационная
стойкость бензинов
Детонационная стойкость – это способность горючего выдерживать сильное сжатие в двигателе (без преждевременного сгорания).
Октановое число – количественный показатель детонационной стойкости бензинов.
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 н-гептан
октановое число = 0
СН3 2,2,4 – триметилпентан
СН3- С - СН2-СН-СН3 (изооктан)
СН3 СН3 октановое число = 100

Крекинг – это химический процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества, с целью повышения выхода бензина.
Риформинг – это процесс переработки бензиновых фракций под давлением водорода при Т = 5000С, в присутствии платинового катализатора, с целью получения ароматических и разветвленных насыщенных углеводородов.
Пиролиз – это процесс расщепления углеводородов при сильном нагревании (до 700 – 9000С).
Вторичная
переработка нефти

Виды крекинга
Термический
Каталитический
Условия
t = 470-550°С
t = 500°С (Al2O3·nSiO2)
Продукты
Бензин, содержащий непредельные углеводороды
Бензин, содержащий непредельные и разветвлённые углеводороды
Химизм
(CH2)6 -CH2 ·|·CH2-(CH2)6
| |
CH3 CH3
≈ 500 °С
C8H18 +C8H10
См. термический крекинг
Изомеризация кат., t
CH3 -CH2 -CH2 -CH2 –CH3
CH3 -CH -CH2 –CH3
|
CH3

Каменный уголь – сложная смесь высокомолекулярных соединений, в состав которых входят: углерод, водород, кислород, сера и азот.
Коксование каменного угля – нагревание до 10000С без доступа воздуха.
Состав и переработка каменного угля

Месторождения
каменного угля
Угольная промышленность - V место в мире по добыче
1. Кузнецкий бассейн (Кузбасс) – 40 % добычи.
2. Канско – Ачинский буроугольный.
3. Печорский бассейн.

Возврат на Содержание
Коксовый газ:
водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и др.
Топливо
Химическое сырье
Продукты коксования и их применение
Аммиачная вода:
аммиак, фенол, сероводород и др.
Азотные удобрения.
Кокс
На металлургических заводах для доменных печей.
Каменноугольная смола:
бензол и его гомологи, фенол, нафталин и др.
Химическое сырье

В настоящее время нефть занимает 6 место по загрязнению воздушного бассейна и 2 место по загрязнению водного.
При сжигании топлива ежегодно в атмосферу поступает более 200 млн. т. оксидов серы, углерода, азота.
Экологические проблемы
При сгорании каменного угля, негорючие примеси превращаются в шлак, который попадает в окружающую среду.
До 60 % всех вредных выбросов принадлежит автомобилям.

- Д.И.Менделеев писал: «В химии нет отходов, а есть неисчерпаемое сырье». Необходимо внедрять в производство безотходные технологии, комплексное использование сырья;
Охрана
окружающей среды:
- на предприятиях химической промышленности нужно устанавливать очистные сооружения, использовать фильтрующие материалы и пылеулавливатели;

- необходимо удалять серу и азот из нефтепродуктов, чтобы при сжигании топлива атмосфера не отравлялась вредными оксидами;
Охрана
окружающей среды:
разработать стандарты по выхлопным газам для грузовых и легковых автомобилей;
переходить на альтернативные источники энергии;
прекратить вырубку лесов.

(поставьте «+», если согласны с утверждением
или «-» если не согласны).
1. В природном газе больше всего метана.
2. Почти весь попутный нефтяной газ сжигается.
3. Фракционная перегонка нефти – это химический процесс.
4. Состав нефти нельзя выразить одной формулой.
5. Самой легкой фракцией при перегонке нефти является керосин.
6. Бензин, полученный при фракционной перегонке нефти, имеет низкое качество.
Тест для самопроверки

7. Крекинг – это процесс разложения углеводородов на более летучие вещества.
8. Бензин термического крекинга содержит большое количество непредельных углеводородов.
9. Каталитический крекинг проводят при высокой температуре и высоком давлении (как термический).
10. Риформинг – это процесс ароматизации нефти.
11. Коксование каменного угля происходит при нагревании его без доступа воздуха.
12. Каменный уголь используется только как твердое топливо.

А теперь проверим!