 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Супутні нафтові гази
Існують поклади природного газу, що залягає разом із нафтою і разом із нею виходить на поверхню із свердловини. Це так звані супутні нафтові гази. Вони є сумішшю летких вуглеводнів, хоча, на відміну від природного газу, в них менший вміст метану —до 40 %, а більше його гомологів та інших газів. Суміш газів розділяють і використовують як паливо і як хімічну сировину. Суміш пропану і бутану зріджують і зберігають під тиском у балонах. Це дає змогу транспортувати газ у місця, не підключені до мережі газопроводів.
3. Нафта. Склад, властивості нафти. Продукти перегонки нафти, їх застосування.
За фізичними властивостями нафта – це густа оліїста рідина зі специфічним запахом, темно-бурого чи чорного кольору, легша за воду і нерозчинна в ній. Нафта різних родовищ відрізняється за складом, густиною, кольором, запахом тощо.
Нафта не є індивідуальною речовиною, це суміш близько 1000 різних речовин, серед яких переважають рідкі насичені вуглеводні, в ній також містяться домішки сульфуро-, нітрогено-, оксигеновмісних органічних сполук, водний розчин неорганічних солей.
Нафта відома людям здавна. Її почали використовувати близько 5000 років тому в місцях, де вона просякала на поверхню ґрунту. Горючість нафти помітити було неважко, тому й застосовувалась вона переважно як паливо, для освітлення, а також як мастило. Нафтопродукти використовувалися стародавньою медициною у вигляді мазей, для бальзамування мумій тощо. Сирою нафтою обробляли днища кораблів для гідроізоляції. Стародавні шумери застосовували нафтовий бітум як будівельний матеріал, у Китаї нафта використовувалась з військовою метою.
Нафта входила до складу відомого в стародавні часи так званого «грецького вогню», що займався від контакту з водою і спалив не один військовий корабель. Погасити його можна було тільки піском.
Нафту видобувають з надр Землі через свердловини. Іноді під час буріння вона спершу викидається на поверхню під тиском, потім до свердловини закачують повітря, вуглекислий газ чи воду, які витискують нафту. З районів видобутку до місць переробки нафту перевозять сушею (в залізничних цистернах), морем чи рікою (у танкерах) або перекачують нафтопроводами.
Перегонка нафти.
Не всі з вас бачили сиру нафту, але всі знають, що таке бензин, гас, вазелін, мазут. Ці продукти є нафтовими фракціями, що утворюються внаслідок перегонки нафти.
У чому полягає цей процес? Як суміш речовин нафта не має певної температури кипіння, а переходить у газуватий стан у широкому інтервалі температур. Нафту можна розділити на складові частини (фракції) із значно вужчими інтервалами температур кипіння за допомогою методу фракційної перегонки. Нафтові фракції – теж не індивідуальні речовини, хоча й містять близькі за складом і властивостями сполуки.
Цей процес можна відтворити в лабораторії. Нагріємо нафту в колбі з приєднаним водяним холодильником. При цьому низько киплячі її компоненти переходять у газуватий стан, охолоджуються, конденсуються. Подальшим нагріванням до вищої температури можна виділити іншу фракцію і так далі.
На виробництві перегонка здійснюється у ректифікаційній колоні.
Під час перегонки нафти ніяких хімічних змін із продуктами не відбувається, спосіб базується на різних фізичних властивостях, а саме: різних температурах кипіння речовин, що входять до складу нафти. Але є способи її переробки, під час яких відбуваються хімічні реакції, коли речовини зазнають змін складу і будови. Їх ми розглянемо нижче.
Крекінг нафтопродуктів.
Серед продуктів перегонки нафти в побуті донедавна найширше використовувався гас: для освітлення (у гасових лампах), приготування їжі (примуси). Потім гас було замінено у багатьох випадках електроенергією і природним газом. Водночас розвиток автомобільної промисловості потребував усе більшої кількості пального для двигунів. Зрослі потреби не задовольнялися перегонкою нафти, при якій залишається значна частина продуктів з високою температурою кипіння. Проблема була розв’язана завдяки переробці високо киплячих фракцій на низько киплячі, що становить основу пального.
Як виявилося, під час нагрівання до 400 ⁰С і вище вуглеводні. Що входять до кладу мазуту, газойлю. Розкладаються на вуглеводні з низькою молекулярною масою.
Цей процес називається крекінгом. Крекінг здійснюють за високої температури (термічний крекінг) або за наявності каталізатора (каталітичний крекінг), що дає змогу значно знизити температуру процесу.
Переробка нафти не обмежується перегонкою і крекінгом. За допомогою інших, технічно і хімічно складніших процесів добувають різноманітні за складом і будовою органічні продукти, що широко використовуються самі по собі, а також як сировина для хімічної промисловості.
Галузь виробництва, що займається переробкою нафтопродуктів, називається нафтохімією.
Застосування нафтопродуктів.
Нафта відіграє надзвичайно велику роль у житті людства, у розвитку цивілізації. Насамперед це одне із найважливіших джерел енергії, що вивільнюється в результаті спалення нафтопродуктів. Крім того, хімічною переробкою нафти добувають незліченну кількість речовини, що використовуються, без перебільшення, скрізь, куди не поглянемо.
У результаті хімічної переробки чорна олійна рідина перетворюється на волокна і пластмаси, на запашні і вибухові речовини. Ліки і барвники. Чим глибша переробка нафти, тим більше корисних продуктів можна добувати з неї.
Можна сказати, що ми залежимо від нафти, оскільки поки що вона незамінна як сировина для синтезу і для виробництва пального. На жаль, ще й сьогодні у вигляді пального більша частина нафтопродуктів спалюється (до 87% видобутку) і лише 13 використовується для хімічної переробки.
Людство давно усвідомило, що нафта – надто цінна хімічна сировина, щоб спалювати її у вигляді пального. До того ж, ресурси цієї копалини на планеті швидко скорочуються. У зв’язку з цим постає питання про заміну нафти як джерела енергії і сировини.
Принципово ця проблема може бути розв’язана за рахунок використання вугілля, запаси якого в природі значно більші. Ніж запаси нафти. У вугіллі міститься вільний вуглець, який можна перетворити на різні речовини хімічним способом. Однак таке перетворення потребує значних матеріальних затрат, отже продукт, добутий з вугілля, буде дорожчим, ніж добутий з нафти. У промисловості розроблено технологію виробництва рідкого пального з вугілля. Під час другої світової війни у Німеччині, яка не має власних джерел нафти, саме з вугілля виробляли пальне, мастила тощо. Проте поки що використання цього методу економічно не доцільне.
Інший шлях заміни нафтопродуктів – використання органічних відходів та біомаси, основною складовою якої є органічна сполука целюлоза.
Пальне для двигунів внутрішнього згорання буває різних сортів, що характеризуються так званим «октановим числом» - 76, 92, 93, 95 тощо.
Швидкість згоряння пального залежить від того, які вуглеводні входять до його складу. Бензин, що складається переважно з гексану С6Н14, гептану С7Н16 і октану С8Н18 лінійної будови, згоряє надто швидко і спричинює детонацію. Найліпші антидетонаційні характеристики мають вуглеводні розгалуженої будови, зокрема ізооктан.
За умовною шкалою ізооктану надане «октанове число» 100, а гептану – 0. Суміші вуглеводнів, що входять до складу бензину різних сортів, мають проміжні октанові числа, причому чим вищі, тим кращий сорт бензину, вища його детонаційна стійкість.
Очевидно, для поліпшення якості пального доцільно застосовувати такі процеси переробки нафти, завдяки яким утворюються вуглеводні розгалуженої будови, зокрема процес каталітичної ізомеризації.
4. Кам’яне вугілля, продукти його переробки.
Кам’яне вугілля, як і нафта, не індивідуальна речовина. До його складу входять вільний вуглець (до 10%), органічні речовини, що містять Карбон, Гідроген, Оксиген, Сульфур, Нітроген, мінеральні речовини (вони залишаються у вигляді шлаку після спалювання вугілля).
Вам відомо, що вугілля використовується як паливо, але не меншого значення надається хімічній переробці вугілля з метою вилучення величезної кількості цінних речовин.
Унаслідок нагрівання до 1000 ◦С без доступу повітря вугілля перетворюється на кокс. Цей продукт на 96-98% складається з вуглецю. Основна галузь застосування – металургія.
Разом з коксом утворюються коксовий газ і кам’яновугільна смола, що є багатим джерелом різноманітних речовин,- з неї їх виділено близько 500. Перегонкою і хімічною обробкою кам’яновугільної смоли добувають ароматичні вуглеводні: толуол, нафталін, феноли, інші цінні речовини.
Кам’яновугільна смола і коксовий газ перероблюються на коксохімічних заводах.
У розвитку синтетичної органічної хімії кам’яновугільна смола відіграла особливу роль. Як джерело хімічних сполук кам’яне вугілля почало використовуватись раніше, ніж нафта і природний газ. На основі продуктів, виділених із кам’яновугільної смоли, виникли цілі галузі хімічної промисловості – виробництво синтетичних барвників, лікарських препаратів, засобів захисту рослин, вибухових речовин тощо.
Кам’яновугільна смола виявилася доступною сировиною для виробництва всіх цих продуктів, що уможливило їх багатотоннажне виробництво. Отже, кам’яне вугілля – цінна хімічна сировина, яку вигідніше переробляти, ніж спалювати.
5. Основні види палива та їх значення в енергетиці країни. Охорона навколишнього середовища від забруднень при переробці вуглеводневої сировини та використанні продуктів її переробки
Звернемо увагу на органічні забруднювачі навколишнього середовища. В атмосферу потрапляє все більше продуктів неповного згоряння бензину, інших видів моторного палива. Повітря також забруднюється технологічними газовими викидами металургійних і хімічних підприємств. Особливе занепокоєння викликає стан атмосфери у великих промислових регіонах, де концентрація вуглеводнів, фенолу, формальдегіду, аніліну, інших небезпечних органічних речовин нерідко перевищує ГДК у десять і більше разів. Руйнівниками озонового шару є фреони (ССl3F, СНClF2, С2С12F4 та ін.),які потрапляють у повітря із несправної холодильної техніки, аерозольних упаковок.
Істотного забруднення зазнає і гідросфера. Великої шкоди морській фауні завдають аварії танкерів, які перевозять нафту і нафтопродукти, аварії на нафтовидобувних платформах. У світовий океан щороку виливається ~10 млн т нафти. Кожна тонна розтікається по поверхні води площею 12 км2, створюючи плівку, яка ізолює воду від атмосфери і порушує екологічні рівноваги. Річки сильно забруднюються стічними водами нафтохімічних та нафтопереробних заводів, підприємств, які виробляють галогенопохідні вуглеводнів, органічні кислоти, альдегіди, фенол та його аналоги, ароматичні сполуки, барвники. Зростає рівень засмічення природних водойм механічними забруднювачами, серед яких переважають відходи полімерних матеріалів і пластмас (використані поліетиленові та поліпропіленові пляшки, мішечки тощо). Негативно впливають на живі істоти, які мешкають в річках і озерах, синтетичні мийні засоби.
Земна поверхня потерпає від забруднень відходами полімерних матеріалів та виробів із дах, засобами захисту рослин від хвороб і шкідників. Щороку накопичується у ґрунті, а також потрапляє в озера й річки 4 млн т пестицидів.
Досягнення хімії впевнено увійшли в наше життя. Ми використовуємо їх навіть у харчуванні. Нині відомо сотні штучних харчових добавок, частина з яких є консервантами, інші поліпшують смакові якості продуктів. Однак чимало цих речовин шкідливі, особливо для молодого організму. Вони порушують функції шлунку, печінки, загострюють хронічні хвороби, викликають алергії, вражають імунну систему.
Екологічні проблеми породжує не розвиток хімії та хімічної технології, а недостатній рівень знань людей, які проектують підприємства, дозволяють їх будувати і керують ними. Сучасні хімічна наука і технологія покликані створити безпечні для людини виробничі процеси, зробити вагомий внесок у справу оздоровлення природи і ліквідації негативних наслідків впливу на неї цивілізації.
Поиск по сайту: