Природные источники углеводородов Природные источники

Природные источники углеводородов

Природные источники углеводородов Твёрдые Жидкие ( Уголь, сланцы) (Нефть) Газообразные (Природный газ, попутный нефтяной газ)

Доля энергоносителей в мировом топливно-энергетическом балансе Источник энергии (топлива) Дж % Нефть 126∙ 1018 40, 4 Природный газ 60∙ 1018 19, 3 Уголь 100∙ 1018 32, 1 Ядерная энергия 10∙ 1018 3, 2 Гидравлическая энергия 5, 5∙ 1018 1, 8 Древесина 10∙ 1018 3, 2

Характеристика попутных нефтяных газов Название Состав Применение Газовый бензин Смесь пентана, гексана и Добавляют к бензину для других углеводородов улучшения запуска двигателя Пропан-бутановая Смесь пропана и бутана В виде сжиженного газа применяется как топливо фракция Сухой газ По составу сходен с Используется для природным газом получения C 2 H 2 и др. веществ, а также как топливо

Нефть ( с персидского вспыхивать, воспламенять) жидкость от светло-жёлтой до тёмно-бурой (почти черной) ρ среднее = 0, 65 – 1, 05 г/см 3 в зависимости от месторождения Элементарный состав (ω%) C(82 - 87) H(11 – 14, 5) S(0, 01 – 6) N(0, 001 – 1, 8) O (0, 005 – 0, 35) V (10 -5 – 10 -2) Ni (10 -4 – 10 -3) Cl (2*10 -2) и т. д. (всего более 50 элементов) Углеводородный состав (φ%) Р алканы нафтены арены о с Самотлорское 63 27 10 с и я Туймазинское 67 21 12 США 51 32 17 Саудовская Аравия 73 21 6 Египет 66 21 11 Ливия

и др. Бензин 10% Предельн С 4 Н 10 Н 2 , бензол, С 3 Н 8 ацетилен ые Нафталин, С 2 Н 6 Н 2, С и др. Ксилол СН 4 риформин H 2 S г Петролейный Попутный газ эфир СН 4 Бензин С 2 Н 6 С 3 Н 8 8% и алкены перегонка нефт Лигроин 40% крекинг Керосин ь Газойль Бензин Мазут 50% 15 -20% Дизельное топливо 10% Смазочные масла и гудрон Вазелин Парафин Нефтяной кокс

Перегонка нефти (С 5 – С 6) 300 - 800 С (С 5 – С 10) 700 – 2000 С (С 9 – С 12) 1200 – 2400 С (С 9 – С 16) 2000 – 3200 С Мr =400 - 3000 (С 12 – С 35) 2000 – 5000 С

Крекинг (англ. cracking, от crack — расщеплять), переработка нефти и её фракций для получения главным образом моторных топлив, а также химического сырья, протекающая с распадом тяжёлых углеводородов. Наряду с распадом при крекинге, происходят изомеризация и синтез новых молекул, например в результате циклизации, полимеризации и конденсации. Крекинг Термический Каталитический

Термический крекинг Н 3 С – СН 2 – СН 2 – СН 3 4500 – 6000 С Н 3 С – СН 2 – СН 3 + Н 2 С = СН – СН 2 – СН 3

Каталитический крекинг Н 3 С – СН 2 – СН 2 – СН 3 4000 С Al. Cl 3 (Al 2 O 3) Н 3 С – СН 2 – СН 3 + Н 2 С = СН – СН 3 СН 3 и другие изомеры

Риформинг (англ. reforming, от reform - переделывать, улучшать), промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высокооктановых бензинов и ароматических углеводородов. До 30 -х гг. 20 в. представлял собой разновидность термического крекинга и проводился при 540 ? С и 5 -7 Мн/м 2 (50 -70 кгс/см 2) для получения бензина с октановым числом 70 -72. С 40 -х гг. 20 в. Р. - каталитический процесс, научные основы которого разработаны Н. Д. Зелинским и его школой, а также В. И. Каржевым, Б. Л. Молдавским и др. Впервые этот процесс в промышленном масштабе был осуществлен в 1940 в США.

Риформинг Н 3 С – СН 2 – СН 2 – СН 3 5000 C CH – CH 3 Циклизация Pt (Ni) H 2 C CH 2 + H 2 H 2 C CH 2 Ароматизация 5000 C C – CH 3 Pt (Ni) HC CH + 3 H 2 HC CH C – CH 3 HC CH Суммарное Pt (Ni) уравнение С 7 Н 16 HC CH + 4 Н 2 риформинга 5000 С CH

Прямогонный бензин Синтез газ (n. CO + m. H 2) Петролейный эфир (С 5 – С 6) (300 – 800 С) ρ = 0, 650 – 0, 695 г/см 3 (нефтяной с латинского) Растворитель жиров и эфира Горючее для Пятновыводители зажигалок, добавка к бензину в зимнее время

Бензин (С 5 – С 10) (400 – 2000 C) ρ=0, 7 – 0, 78 г/см 3 I Прямогонный (О. ч. 40 – 50) термический (О. ч. 65 – 70) II Крекинг каталитический (О. ч. 77 – 86) III Риформинг (О. ч. 83 – 96) IV Коксовый V Уайт-спирит (белый бензин) Защита металлов от коррозии Растворители Резиновый клей красок Бензин «Галоша» лаков Экстрагирование остатков масла из Искусственная подсолнечника и кожа и ткани сои

Детонационная стойкость бензина (октановое число) Н 3 С – СН 2 – СН 2 – СН 3 – 0% CН 3 Н 3 С – СН 2 – СН 3 – 100% CН 3 Антидетонаторы Pb (C 2 H 5)4 Алкилат Метилтретбутановый тетраэтилсвинец Смесь лёгких эфир (О. ч. =117) ядовит углеводородов с CН 3 этилированный разветвлённым бензин должен быть строением и Н 3 С – СН 3 ярко окрашен двойными связями O CН 3

Качество дизельного топлива (цетановое число) H C 16 H 34 – 100% (цетан) CH 3 CH C HC C CH – 0% HC C CH CH

Лигроин (С 9 – С 12) (1200 – 2400 C) ρ=0, 78 – 0, 79 г/см 3 Добавка к Реактивное товарному осветительному топливо бензину керосину Наполнитель для Экстраген жидкостных приборов (манометров)

Керосин (С 9 – С 16) (2000 – 3200 C) ρ = 0, 75 – 0, 84 г/см 3 Старое название фотоген Впервые начали использовать в 1828 г. братья Дубинины I Реактивное топливо (О 2 жидкий или HNO 3 окислитель) II Авиационный Самолёты Смазка Хладоогент III Технический Крекинг и риформинг Обезжиривание механизмов и деталей Топливо при обжиге стекла и фарфора Мойка машин (антистатик) IV Осветительный Бытовые нагревательные и осветительные приборы Сварка и резка металла Растворитель в лакокрасочной, кожевенной промышленности и металлургии

Газойль (С 12 – С 35) (2000 – 5000 C) ρ = 0, 820 – 0, 99 г/см 3 Атмосферная Вакуумная перегонка ин 2700 – 3600 С 3500 – 5000 С нз Бе Добавка к Котельное дизельному топливо топливу Риформинг Крекинг

Мазут (Mr = 400 – 3000) (отбросы – с арабского) ρ = 0, 89 – 1 г/см 3 Атмосферная Вакуумная перегонка 3000 – 3500 С 3500 – 5000 С Топливо для Моторное топливо паровых котлов Смазочные масла Дизельное Вазелин топливо Парафин Кокс Гудрон малозольный Мягчитель резины С 18 – С 35 Медицина Остаточные Медицина смазочные Компонент жевательной Защита от резинки масла коррозии Свечи, спички Смазка Цветные карандаши Производство тканей Битум Упаковка Кровельный Получение жирных кислот Дорожный и моющих средств Строительный

Биотехнология Нашлись бактерии, которые хорошо живут на нефти, потребляя её в пищу. Постепенно (и не так уж медленно) исчезает значительная часть нефти, и вместо неё образуется масса клеток бактерий. По всем данным – это хороший кормовой белок. Во что вырастет этот «младенец» ? • Использование углеводородов нефти и газа в качестве сырья для промышленного микробиологического синтеза кормового белка и других хозяйственно ценных продуктов. • Микробиологический способ повышения добычи нефти (определённые виды бактерий при закачке в скважину вызывают интенсивное газообразование, повышается давление на пласт и увеличивается нефтеотдача пластом). • Микробиологический метод очистки морского побережья и морской поверхности от нефти. • Микробиологический метод получения биотоплива из сельско- хозяйственных отходов.

Каменный уголь (бурый, антрацит, торф) C(81 -90%) H(4 -5, 5%) N(1 -1, 8%) O и S (4 -12, 7%) и др. • Органическая часть • Минеральная часть

Органическая часть. от 70 – 95% O S N O

Минеральная часть Остаётся в золе после сжигания ω от 30% до 5% - зольность Si, Fe, Al Ge, V, W, Ti В составе золы Au, Ag

Способы переработки каменного угля Гидрогенизация (гидрирование) Коксование Газификация

Гидрогенизация Гидрирование (гидрогенизация) угля. Уголь обрабатывают водородом в присутствии катализатора под давлением в несколько десятков мегапаскалей и температуре примерно 500 0 С. При этом происходит перестройка органических молекул, образуется жидкая смесь веществ, из которой могут быть выделены углеводороды для использования в качестве жидкого топлива.

Газификация угля В этом способе, обрабатывая уголь водяным паром при высокой температуре, сперва получают так называемый синтез- газ (смесь оксида углерода( II) с водородом), а затем из него при нагревании, давлении и в присутствии катализатора направленного действия синтезируют углеводороды для использования в качестве жидкого горючего.

Газификация угля Газогенератор Подземная Конверсия C + O 2 CO 2 газификация C + H 2 O 1000 CO + H 2 C + CO 2 CO CO, H 2 O пар CO, N 2, CO 2 Реакции происходят под землёй на Синтез газ или поверхность водяной газ Генераторный газ поднимаются газообразные Получают: продукты, которые Углеводороды, идут по назначению Спирты, Горючее и Альдегиды восстановитель Используют как в металлургии горючее и восстановитель в металлургии

Коксование каменного угля Нагревание каменного угля до температуры 900 0 – 1100 0 С без доступа воздуха в течении 14 – 18 часов. Органическая часть разлагается. Газообразная и жидкая фракции удаляются, а кокс (почти чистый С), который называется коксовый пирог, перед выходом из батареи коксовых печей заливается водой (чтобы не загорел на воздухе). Этот способ называется влажным. Существует и сухой способ. В этом случае используют для охлаждения азот или инертный газ. Жидкая и газообразная фракции разделяются (происходит ректификация) и идут по назначению.

Каменный уголь Н 2 О и растворённые в ней NH 4 Cl коксованный NH 4 SCN (NH 4)2 S NH 4 OH конденсация Каменноугольная Кокс (С) Коксовый газ смола (деготь) 10000 соединений φ% H 2 – 58 -62% нафталин В доменные печи CH 4 – 24 -26% бензол как топливо и восстановитель CO – 5 -6, 5% OH CO 2 – 1, 6 -3% фенол N 2 – 2 -3, 5% CH 3 C 2 H 4 толуол 2 -2, 5% C 3 H 6 CH 3 В металлургии O 2 – 0, 4 -0, 8% ксилолы горючее и восстановитель крезолы OH Источник ароматических углеводородов, азот и антрацен серосодержащих органических фенантрен OH соединений, жидкое горючее пиридин пирролидин

Коксохимический завод

Батарея коксовых печей