Қазба отындарының шығу тегі.
Оның үстіне, неден органикалық заттарбарлық тірі организмдерден тұрады, негізгі көзі органикалық қосылыстармыналар: мұнай, көмір, табиғи және ілеспе мұнай газдары.
Мұнай, көмір және табиғи газ көмірсутектердің көздері болып табылады.
Бұл табиғи ресурстар пайдаланылады:
· Отын ретінде (энергия мен жылу көзі) – бұл кәдімгі жану;
· Одан әрі өңдеу үшін шикізат түрінде – бұл органикалық синтез.
Органикалық заттардың шығу теориялары:
1- Органикалық шығу тегі теориясы.
Бұл теория бойынша кен орындары бактериялардың әсерінен жер қыртысындағы көмірсутектердің қоспасына айналған жойылып кеткен өсімдік және жануар организмдерінің қалдықтарынан түзілген. жоғары қысымжәне температура.
2- Мұнайдың минералды (жанартау) шығу тегі туралы теория.
Бұл теория бойынша мұнай, көмір және табиғи газ Жер планетасының қалыптасуының бастапқы кезеңінде пайда болған. Бұл жағдайда металдар көміртекпен қосылып, карбидтер түзеді. Планетаның тереңдігінде карбидтердің су буымен әрекеттесуі нәтижесінде газ тәрізді көмірсутектер, атап айтқанда метан мен ацетилен пайда болды. Ал жылу, радиация және катализаторлардың әсерінен олардан мұнайдың құрамындағы басқа қосылыстар пайда болды. Литосфераның жоғарғы қабаттарында сұйық мұнай компоненттері буланып, сұйық қоюланып, асфальтқа, одан әрі көмірге айналды.
Бұл теорияны алғаш рет Д.И.Менделеев білдірді, содан кейін 20 ғасырда француз ғалымы П.Сабатье сипатталған процесті зертханада модельдеп, мұнайға ұқсас көмірсутек қоспасын алды.
Негізгі компонент табиғи газметан болып табылады. Оның құрамында этан, пропан, бутан да бар. Көмірсутектің молекулалық салмағы неғұрлым жоғары болса, табиғи газдың құрамында соғұрлым аз болады.
Қолдану:Табиғи газ жанған кезде ол көп жылу бөледі, сондықтан ол өнеркәсіпте энергияны үнемдейтін және арзан отын қызметін атқарады. Табиғи газ да шикізат көзі болып табылады химия өнеркәсібі: ацетилен, этилен, сутегі, күйе, әртүрлі пластмасса өндірісі, сірке қышқылы, бояғыштар, дәрі-дәрмектер және басқа да өнімдер.
Ілеспе мұнай газдарытабиғатта мұнайдың үстінде немесе қысымда еріген күйінде кездеседі. Бұрын ілеспе мұнай газдары пайдаланылмады, олар өртенді. Қазіргі уақытта олар ауланып, отын және құнды химиялық шикізат ретінде пайдаланылады. Ілеспе газдардың құрамында табиғи газға қарағанда метан аз, бірақ оларда оның гомологтары айтарлықтай көп. Ілеспе мұнай газдары неғұрлым тар құрамға бөлінеді.
Мысалы: бензин бензині - қозғалтқышты іске қосуды жақсарту үшін бензинге пентан, гексан және басқа көмірсутектердің қоспасы қосылады; отын ретінде сұйытылған газ түріндегі пропан-бутан фракциясы қолданылады; құрғақ газ – құрамы жағынан табиғи газға ұқсас – ацетилен, сутегі алу үшін, сонымен қатар отын ретінде пайдаланылады.Кейде ілеспе мұнай газдары неғұрлым мұқият бөлінуге ұшырайды және олардан жеке көмірсутектер алынады, содан кейін қанықпаған көмірсутектер алынады.
Отынның және органикалық синтезге арналған шикізаттың кең таралған түрлерінің бірі көмір болып қала береді. Қандай түрлері көмірбар, көмір қайдан алынады және одан қандай өнім алынады - бұл бүгінгі сабақта қарастыратын негізгі сұрақтар. Дереккөз ретінде химиялық заттарКөмір мұнай мен табиғи газға қарағанда ерте қолданыла бастады.
Көмір жеке зат емес. Оның құрамына: бос көміртек (10%-ға дейін), құрамында көміртек пен сутектен басқа, оттегі, күкірт, азот бар органикалық заттар, көмірді жағу кезінде шлак түрінде қалатын минералдар кіреді.
Көмір – органикалық шыққан қатты жанғыш минерал. Биогендік гипотеза бойынша ол өлі өсімдіктерден микроорганизмдердің тіршілік әрекетінің нәтижесінде пайда болған. Карбон кезеңі Палеозой дәуірі(шамамен 300 миллион жыл бұрын). Көмір мұнайға қарағанда арзан және біркелкі таралады жер қыртысы, оның табиғи қоры мұнай қорынан әлдеқайда асып түседі және ғалымдардың пікірінше, тағы бір ғасыр бойы таусылмайды.
Өсімдік қалдықтарынан көмірдің түзілуі (көмірленуі) бірнеше сатыда жүреді: шымтезек – қоңыр көмір – тас көмір – антрацит.
Көміртендіру процесі органикалық заттардың құрамындағы көміртектің салыстырмалы құрамының оның оттегі мен сутегінің азаюы нәтижесінде біртіндеп жоғарылауынан тұрады. Шымтезек пен қоңыр көмірдің түзілуі өсімдік қалдықтарының оттегіге жетпестен биохимиялық ыдырауы нәтижесінде пайда болады. Қоңыр көмірдің тасқа ауысуы әсерінен жүреді жоғары температураларжәне тау құрылыстары мен жанартаулық процестермен байланысты қысымдар.
Көмірсутектердің ең маңызды табиғи көздері болып табылады май , табиғи газ Және көмір . Олар Жердің әртүрлі аймақтарында бай кен орындарын құрайды.
Бұрын өндірілген табиғи өнімдер тек отын ретінде пайдаланылды. Қазіргі уақытта жоғары сапалы отын ретінде де, әртүрлі органикалық синтездер үшін шикізат ретінде де пайдаланылатын бағалы көмірсутектерді бөліп алуға мүмкіндік беретін оларды өңдеу әдістері әзірленді және кеңінен қолданылады. Шикізаттың табиғи көздерін өңдейді мұнай-химия өнеркәсібі . Табиғи көмірсутектерді өңдеудің негізгі әдістерін қарастырайық.
Табиғи шикізаттың ең құнды көзі болып табылады май . Бұл суда іс жүзінде ерімейтін, өзіне тән иісі бар қара-қоңыр немесе қара түсті майлы сұйықтық. Майдың тығыздығы 0,73–0,97 г/см3.Мұнай – газ тәріздес және қатты көмірсутектер ерітілген әртүрлі сұйық көмірсутектердің күрделі қоспасы, әр түрлі кен орындарының мұнайының құрамы әр түрлі болуы мүмкін. Мұнайда әртүрлі пропорцияда алкандар, циклоалкандар, ароматты көмірсутектер, сонымен қатар құрамында оттегі, күкірт және азот бар органикалық қосылыстар болуы мүмкін.
Шикі мұнай іс жүзінде пайдаланылмайды, бірақ өңделеді.
Айыру мұнайды бастапқы өңдеу (айдау ), яғни. -мен фракцияларға бөлу әртүрлі температураларқайнау, және қайта өңдеу (крекинг ), оның барысында көмірсутектердің құрылымы өзгереді
оның құрамына кіретін дов.
Мұнайды бастапқы өңдеукөмірсутектердің қайнау температурасы неғұрлым жоғары болса, олардың молярлық массасы соғұрлым жоғары болатындығына негізделген. Мұнайдың құрамында қайнау температурасы 30-дан 550°С-қа дейінгі қосылыстар бар. Дистилляция нәтижесінде мұнай әртүрлі температурада қайнайтын және құрамында әртүрлі көмірсутектердің қоспалары бар фракцияларға бөлінеді. молярлық масса. Бұл фракциялардың әртүрлі қолданылуы бар (10.2 кестені қараңыз).
10.2-кесте. Мұнайды бастапқы өңдеу өнімдері.
| Бөлшек | Қайнау температурасы, °C | Құрама | Қолдану |
| Сұйытылған газ | <30 | Көмірсутектер C 3 -C 4 | Газ тәрізді отындар, химия өнеркәсібінің шикізаттары |
| Бензин | 40-200 | Көмірсутектер C 5 – C 9 | Авиациялық және автомобильдік отын, еріткіш |
| Нафта | 150-250 | Көмірсутектер C 9 – C 12 | Дизельдік отын, еріткіш |
| Керосин | 180-300 | Көмірсутектер C 9 -C 16 | Дизельдік қозғалтқыштарға арналған отын, тұрмыстық отын, жарықтандыру отыны |
| Газ майы | 250-360 | Көмірсутектер С 12 -С 35 | Дизельдік отын, каталитикалық крекингке арналған шикізат |
| Жанармай | > 360 | Жоғары көмірсутектер, О-, N-, S-, Ме бар заттар | Қазандық қондырғылар мен өнеркәсіптік пештерге арналған отын, одан әрі айдау үшін шикізат |
Мазут мұнайдың жартысына жуығын құрайды. Сондықтан ол термиялық өңдеуге де ұшырайды. Ыдырауды болдырмау үшін мазут төмендетілген қысыммен тазартылады. Бұл жағдайда бірнеше фракциялар алынады: сұйық көмірсутектер, олар ретінде пайдаланылады майлау майлары ; сұйық және қатты көмірсутектердің қоспасы – петролатум , жақпа майларды дайындауда қолданылады; қатты көмірсутектер қоспасы – парафин , аяқ киім бояуын, шамдарды, сіріңке мен қарындаштарды өндіру үшін, сондай-ақ ағашты сіңдіру үшін қолданылады; ұшпайтын қалдық - шайыр , жол, құрылыс және шатыр битумдарын өндіру үшін қолданылады.
Мұнайды қайта өңдеуқамтиды химиялық реакциялар, құрамын өзгерту және химиялық құрылымыкөмірсутектер. Оның әртүрлілігі
ty – термиялық крекинг, каталитикалық крекинг, каталитикалық риформинг.
Термиялық крекингәдетте мазутқа және мұнайдың басқа ауыр фракцияларына жатады. 450-550°С температурада және 2–7 МПа қысымда көмірсутек молекулалары бос радикалды механизм арқылы көміртегі атомдарының саны аз фрагменттерге бөлінеді де, қаныққан және қанықпаған қосылыстар түзіледі:
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
Бұл әдіс мотор бензинін алу үшін қолданылады.
Каталитикалық крекингкезінде катализаторлардың (әдетте алюмосиликаттар) қатысуымен жүзеге асырылады атмосфералық қысымжәне температурасы 550 - 600°С. Бұл ретте мұнайдың керосин және газойль фракцияларынан авиациялық бензин өндіріледі.
Алюмосиликаттар қатысында көмірсутектердің ыдырауы иондық механизм бойынша жүреді және изомерленумен бірге жүреді, яғни. тармақталған көміртекті қаңқасы бар қаныққан және қанықпаған көмірсутектер қоспасының түзілуі, мысалы:
CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
мысық., т||
C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C = C - CH-CH 3
Каталитикалық риформинг 470-540°С температурада және 1–5 МПа қысымда Al 2 O 3 негізінде тұндырылған платина немесе платина-рений катализаторлары арқылы жүзеге асырылады. Осы жағдайларда парафиндердің түрленуі және
циклопарафиндер мұнайды ароматты көмірсутектерге айналдырады
мысық., т, б
¾¾¾¾® + 3Н 2
мысық., т, б
C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2
Каталитикалық процестер оның құрамында тармақталған және ароматты көмірсутектердің көп болуына байланысты жақсартылған сапалы бензин алуға мүмкіндік береді. Бензиннің сапасы онымен сипатталады октан саны. Жанармай мен ауа қоспасы поршеньдермен неғұрлым көп қысылса, соғұрлым қозғалтқыштың қуаты артады. Дегенмен, сығуды белгілі бір шекке дейін ғана жүзеге асыруға болады, одан жоғары детонация (жарылыс) орын алады.
газ қоспасы, қозғалтқыштың қызып кетуіне және мерзімінен бұрын тозуына әкеледі. Қалыпты парафиндердің детонацияға төзімділігі ең төмен. Тізбек ұзындығының азаюымен оның тармақталуының және қосарланған санының ұлғаюы
Ол қосылымдар санын көбейтеді; ол әсіресе хош иісті көмірсутектерде көп
туар алдында. Бензиннің әртүрлі түрлерінің детонацияға төзімділігін бағалау үшін олар қоспаның ұқсас көрсеткіштерімен салыстырылады изооктан Және н-геп-тана компоненттердің әртүрлі қатынасымен; Октан саны осы қоспадағы изооктанның пайызына тең. Ол неғұрлым жоғары болса, бензиннің сапасы соғұрлым жоғары болады. Октан санын арнайы соққыға қарсы агенттерді қосу арқылы да арттыруға болады, мысалы, тетраэтил қорғасын Pb(C 2 H 5) 4, алайда мұндай бензин және оның жану өнімдері улы болып табылады.
Сонымен қатар сұйық отынКаталитикалық процестерде төменгі газ тәріздес көмірсутектер алынады, олар кейіннен органикалық синтез үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
Көмірсутектердің тағы бір маңызды табиғи көзі, оның маңыздылығы үнемі артып келеді табиғи газ. Оның құрамында 98% дейін көлемдік метан, 2–3% көлем. оның ең жақын гомологтары, сондай-ақ күкіртті сутегі, азот, көмірқышқыл газы, асыл газдар және су қоспалары. Мұнай өндіру кезінде бөлінетін газдар ( өту ), құрамында метан аз, бірақ оның гомологтары көп.
Табиғи газ отын ретінде пайдаланылады. Сонымен қатар, жеке қаныққан көмірсутектер одан дистилляция арқылы оқшауланады, сондай-ақ синтез газы , негізінен СО және сутектен тұрады; олар әртүрлі органикалық синтездер үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
IN үлкен мөлшерлерменікі көмір – гетерогенді қатты материалқара немесе сұр-қара. Бұл әртүрлі жоғары молекулалық қосылыстардың күрделі қоспасы.
Көмір қатты отын ретінде пайдаланылады және де ұшырайды кокстеу – 1000-1200°С температурада ауасыз құрғақ айдау. Осы процестің нәтижесінде мыналар қалыптасады: кокс , ол ұсақ ұнтақталған графит болып табылады және металлургияда тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады; көмір шайыры , ол ароматты көмірсутектер (бензол, толуол, ксилол, фенол және т.б.) алу үшін тазартылады және қадам рубероидты дайындау үшін қолданылады; аммиак суы Және кокс газы , шамамен 60% сутегі және 25% метан бар.
Осылайша, көмірсутектердің табиғи көздері қамтамасыз етеді
табиғатта кездеспейтін, бірақ адамға қажетті көптеген органикалық қосылыстарды алуға мүмкіндік беретін органикалық синтездерді жүргізуге арналған әртүрлі және салыстырмалы түрде арзан шикізатпен химия өнеркәсібі.
Жалпы схемаНегізгі органикалық және мұнай-химиялық синтез үшін табиғи шикізатты пайдалануды келесідей көрсетуге болады.
Arenas синтез газы ацетилен алкендерАлкандар
Негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтез
Тест тапсырмалары.
1222. Мұнайды бастапқы өңдеу мен қайталама өңдеудің айырмашылығы неде?
1223. Қандай байланыстар анықтайды жоғары сапабензин?
1224. Мұнайдан этил спиртін алуға мүмкіндік беретін әдісті ұсыныңыз.
Сабақ барысында сіз тақырыпты оқи аласыз « Табиғи бұлақтаркөмірсутектер. Мұнай өңдеу». Қазіргі уақытта адамзат тұтынатын барлық энергияның 90%-дан астамы қазбалы табиғи органикалық қосылыстардан алынады. Табиғи ресурстар (табиғи газ, мұнай, көмір), оны өндіргеннен кейін мұнаймен не болатынын білесіз.
Тақырыбы: Қаныққан көмірсутектер
Сабақ: Көмірсутектердің табиғи көздері
Тұтынылатын энергияның шамамен 90% қазіргі өркениет, табиғи қазбалы отынды – табиғи газды, мұнайды және көмірді жағу арқылы түзіледі.
Ресей - табиғи қазбалы отын қорларына бай ел. Мұнай мен табиғи газдың үлкен қоры бар Батыс Сібіржәне Орал. Көмір Кузнецк, Оңтүстік Якутск бассейндерінде және басқа аймақтарда өндіріледі.
Табиғи газкөлемі бойынша орта есеппен 95% метаннан тұрады.
Метаннан басқа әртүрлі кен орындарының табиғи газында азот, көміртегі диоксиді, гелий, күкіртсутек, сондай-ақ басқа да жеңіл алкандар – этан, пропан және бутандар.
Табиғи газ жоғары қысымда болатын жер асты кен орындарынан алынады. Метан және басқа да көмірсутектер өсімдік және жануар текті органикалық заттардан ауаға жетпей ыдырауы кезінде түзіледі. Микроорганизмдердің әрекеті нәтижесінде метан үнемі түзіліп отырады.
Планеталардан табылған метан күн жүйесіжәне олардың серіктері.
Таза метанның иісі жоқ. Дегенмен, күнделікті өмірде қолданылатын газдың өзіндік ерекшелігі бар жағымсыз иіс. Арнайы қоспалардың иісі осындай - меркаптандар. Меркаптандардың иісі тұрмыстық газдың ағып кетуін уақытында анықтауға мүмкіндік береді. Метанның ауамен қоспасы жарылғыш болып табыладыарақатынастардың кең диапазонында - көлемі бойынша 5-тен 15% газға дейін. Сондықтан бөлмеде газдың иісі сезілсе, от жағып қана қоймай, электр қосқыштарын қолданбау керек. Кішкене ұшқын жарылыс тудыруы мүмкін.
Күріш. 1. Әртүрлі кен орындарының мұнайы
Мұнай- майға ұқсас қою сұйықтық. Оның түсі ашық сарыдан қоңыр және қараға дейін өзгереді.
Күріш. 2. Мұнай кен орындары
Әртүрлі кен орындарының мұнайы құрамы жағынан әр түрлі. Күріш. 1. Мұнайдың негізгі бөлігін құрамында 5 немесе одан да көп көміртек атомы бар көмірсутектер құрайды. Негізінен бұл көмірсутектер шекті болып жіктеледі, яғни. алкандар. Күріш. 2.
Мұнайдың құрамында күкірт, оттегі, азот бар органикалық қосылыстар да болады.Мұнайдың құрамында су және бейорганикалық қоспалар болады.
Оны өндіру кезінде бөлінетін газдар мұнайда ерітіледі - ілеспе мұнай газдары. Бұл метан, этан, пропан, азот, көмірқышқыл газы және күкіртті сутек қоспалары бар бутандар.
Көмір, мұнай сияқты, күрделі қоспа болып табылады. Ондағы көміртегінің үлесі 80-90% құрайды. Қалғандары сутегі, оттегі, күкірт, азот және кейбір басқа элементтер. Қоңыр көмірдекөміртегі мен органикалық заттардың үлесі тасқа қарағанда төмен. Одан да аз органикалық заттар мұнайлы тақтатас.
Өнеркәсіпте көмір 900-1100 0 С-қа дейін ауа жетпей қыздырылады. Бұл процесс деп аталады кокстеу. Нәтижесінде металлургия, кокс газы және көмір шайыры үшін қажетті көміртегі мөлшері жоғары кокс алынады. Газ бен шайырдан көптеген органикалық заттар бөлінеді. Күріш. 3.
Күріш. 3. Кокс пешінің құрылысы
Табиғи газ және мұнай химия өнеркәсібі үшін ең маңызды шикізат көзі болып табылады. Мұнай өндірілген күйінде немесе «шикі мұнайды» отын ретінде пайдалану қиын. Сондықтан шикі мұнай оның құрамдас заттардың қайнау температураларының айырмашылығын пайдалана отырып, фракцияларға (ағылшын «фракция» - «бөлік») бөлінеді.
Мұнайды бөлу әдісіне негізделген әртүрлі температуралароның құрамындағы көмірсутектердің қайнауы дистилляция немесе дистилляция деп аталады. Күріш. 4.
Күріш. 4. Мұнай өнімдері
Шамамен 50-ден 180 0 С-ге дейін дистилляцияланатын фракция деп аталады бензин.
Керосин 180-300 0 С температурада қайнайды.
Құрамында ұшқыш заттары жоқ қою қара түсті қалдық деп аталады жанармай.
Сондай-ақ тар диапазондарда қайнайтын бірқатар аралық фракциялар бар - мұнай эфирлері (40-70 0 С және 70-100 0 С), лейт-спирт (149-204 ° C), газойль (200-500 0 С) . Олар еріткіш ретінде қолданылады. Мазутты төмендетілген қысыммен тазартып, майлау майлары мен парафин алуға болады. Мазутты айдау кезіндегі қатты қалдық - асфальт. Ол жол төсемдерін өндіру үшін қолданылады.
Ілеспе мұнай газдарын өңдеу жеке сала болып табылады және бірқатар бағалы өнімдерді шығарады.
Сабақты қорытындылау
Сабақ барысында сіз «Көмірсутектердің табиғи көздері. Мұнай өңдеу». Қазіргі уақытта адамзат тұтынатын барлық энергияның 90%-дан астамы қазбалы табиғи органикалық қосылыстардан алынады. Табиғи ресурстар (табиғи газ, мұнай, көмір), оны өндіргеннен кейін мұнаймен не болатынын білдіңіз.
Әдебиеттер тізімі
1. Рудзит Г.Е. Химия. Негіздер жалпы химия. 10-сынып: оқулық оқу орындары: негізгі деңгей / Г.Е.Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-ші басылым. - М.: Білім, 2012 ж.
2. Химия. 10-сынып. Бейіндік деңгей: академиялық. жалпы білім беруге арналған мекемелер/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин т.б.- М.: Бустард, 2008. - 463 б.
3. Химия. 11-сынып. Бейіндік деңгей: академиялық. жалпы білім беруге арналған мекемелер/ В.В. Еремин, Н.Е. Кузьменко, В.В. Лунин т.б.- М.: Бустард, 2010. - 462 б.
4. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Жоғары оқу орындарына түсетіндерге химиядан есептер жинағы. - 4-ші басылым. – М.: РИА «Жаңа толқын»: Баспа Умеренков, 2012. – 278 б.
Үй жұмысы
1. No 3, 6 (74-бет) Рудзит Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия: Органикалық химия. 10-сынып: жалпы білім беретін мекемелерге арналған оқулық: базалық деңгей / Г.Е.Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-ші басылым. - М.: Білім, 2012 ж.
2. Ілеспе мұнай газының табиғи газдан айырмашылығы неде?
3. Мұнай қалай тазартылады?
Көмірсутектердің негізгі көздері мұнай, табиғи және ілеспе мұнай газдары, көмір. Олардың қорлары шексіз емес. Ғалымдардың айтуынша, қазіргі өндіріс пен тұтыну қарқынымен олар: мұнай 30-90 жылға, газ 50 жылға, көмір 300 жылға жетеді.
Май және оның құрамы:
Майлы - майлыашық қоңырдан қою қоңырға дейінгі, қара дерлік түсті өзіне тән иісі бар сұйықтық, суда ерімейді, судың бетінде ауа өткізбейтін қабықша түзеді. Мұнай – ашық қоңырдан қою қоңырға дейінгі, қара дерлік түсті, өзіне тән иісі бар, суда ерімейтін, су бетінде ауа өткізбейтін қабықша түзетін майлы сұйықтық. Мұнай – қаныққан және ароматты көмірсутектердің, циклопарафиннің, сонымен қатар құрамында гетероатомы бар кейбір органикалық қосылыстардың – оттегі, күкірт, азот және т.б. Адамдар мұнайға қандай ынталы атаулар берді: және « Қара алтын«, және «Жердің қаны». Мұнай шынымен де біздің таңданысымыз бен асылымызға лайық.
Құрамы бойынша мұнай болуы мүмкін: парафин – түзу және тармақталған тізбекті алкандардан тұрады; нафтендік - қаныққан циклді көмірсутектер бар; ароматты – ароматты көмірсутектер (бензол және оның гомологтары) кіреді. Компоненттік құрамның күрделілігіне қарамастан мұнайлардың элементтік құрамы азды-көпті бірдей: орта есеппен 82-87% көмірсутектер, 11-14% сутек, 2-6% басқа элементтер (оттегі, күкірт, азот).
Кішкене тарих .
1859 жылы АҚШ-та, Пенсильвания штатында 40 жастағы Эдвин Дрейк өзінің табандылығымен мұнай компаниясының ақшасымен және ескі бу машинасытереңдігі 22 метр ұңғыма бұрғылап, одан алғашқы мұнайды алды.
Бұрғылау пионері ретінде Дрейктің басымдығы мұнай ұңғыларыдаулы, бірақ оның есімі әлі күнге дейін мұнай дәуірінің басталуымен байланысты. Мұнай әлемнің көптеген бөліктерінде табылған. Ақырында адамзат жасанды жарықтандырудың тамаша көзіне үлкен көлемде ие болды….
Мұнайдың шығу тегі қандай?
Ғалымдар арасында екі негізгі ұғым басым болды: органикалық және бейорганикалық. Бірінші концепция бойынша шөгінділерге көмілген органикалық қалдықтар уақыт өте келе ыдырап, мұнайға, көмірге, табиғи газға айналады; одан да көп жылжымалы мұнай мен газ кеуектері бар шөгінді жыныстардың жоғарғы қабаттарында жиналады. Басқа ғалымдар мұнай «Жер мантиясының үлкен тереңдігінде» пайда болады деп дәлелдейді.
Орыс ғалымы – химигі Д.И.Менделеев бейорганикалық ұғымның жақтаушысы болды. 1877 жылы ол минералды (карбидті) гипотезаны ұсынды, оған сәйкес мұнайдың пайда болуы судың жарықтар бойымен жердің тереңдігіне енуімен байланысты, оның әсерінен көмірсутектер «көміртек металдарына» алынады.
Егер гипотеза болса ғарыштық шығу тегімұнай - жұлдыздық күйінде Жердің газ тәрізді қабығында болатын көмірсутектерден.
Табиғи газ – «көк алтын».
Еліміз табиғи газ қоры бойынша әлемде бірінші орында. Бұл бағалы отынның маңызды кен орындары Батыс Сібірде (Уренгойское, Заполярное), Еділ-Жайық алабында (Вуктыльское, Оренбургское), Солтүстік Кавказда (Ставропольское) орналасқан.
Табиғи газды өндіру үшін әдетте ағынды әдіс қолданылады. Газдың жер бетіне ағып кетуі үшін газды қабатта бұрғыланған ұңғыманы ашу жеткілікті.
Табиғи газды алдын ала бөлусіз пайдаланады, өйткені ол тасымалдау алдында тазартылады. Атап айтқанда, механикалық қоспалар, су буы, күкіртсутек және басқа агрессивті компоненттер одан тазартылады.....Сонымен қатар көпшілігіпропан, бутан және ауыр көмірсутектер. Қалған дерлік таза метан тұтынылады, Біріншіденотын ретінде: жоғары жылу құндылығы; экологиялық таза; өндіруге, тасымалдауға, жағуға ыңғайлы, өйткені физикалық күйі газ.
Екіншіден, метан ацетилен, күйе және сутегі алу үшін шикізатқа айналады; қанықпаған көмірсутектерді, ең алдымен этилен мен пропиленді өндіру үшін; органикалық синтез үшін: метил спирті, формальдегид, ацетон, сірке қышқылы және т.б.
Ілеспе мұнай газы
Ілеспе мұнай газы да табиғи газ болып табылады. Ол мұнаймен бірге кен орындарында орналасқандықтан ерекше аталды - ол онда еріген. Мұнай жер бетіне шығарылған кезде қысымның күрт төмендеуіне байланысты одан бөлінеді. Ресей ілеспе газ қоры мен оны өндіру бойынша бірінші орындардың бірін алады.
Ілеспе мұнай газының құрамы табиғи газдан ерекшеленеді, оның құрамында этан, пропан, бутан және басқа көмірсутектер әлдеқайда көп. Сонымен қатар, оның құрамында аргон және гелий сияқты жер бетінде сирек кездесетін газдар бар.
Ілеспе мұнай газы – бағалы химиялық шикізат, одан табиғи газға қарағанда көбірек заттарды алуға болады. Химиялық өңдеу үшін жеке көмірсутектер де алынады: этан, пропан, бутан және т.б. Олардан қанықпаған көмірсутектер дегидрлеу реакциясы арқылы алынады.
Көмір
Табиғаттағы көмірдің қоры мұнай мен газдың қорынан айтарлықтай асып түседі. Көмір – көміртегі, сутегі, оттегі, азот және күкірттің әртүрлі қосылыстарынан тұратын заттардың күрделі қоспасы. Көмірдің құрамына көптеген басқа элементтердің қосылыстары бар осындай минералды заттар кіреді.
Тас көмірлердің құрамы: көміртегі – 98%-ға дейін, сутегі – 6%-ға дейін, азот, күкірт, оттегі – 10%-ға дейін. Бірақ табиғатта қоңыр көмірлер де кездеседі. Олардың құрамы: көміртегі – 75%-ға дейін, сутегі – 6%-ға дейін, азот, оттегі – 30%-ға дейін.
Көмірді өңдеудің негізгі әдісі пиролиз (кокос) – органикалық заттардың жоғары температурада (шамамен 1000 С) ауасыз ыдырауы. Бұл жағдайда ол шығады келесі өнімдер: кокс (металлургияда кеңінен қолданылатын жоғары берік жасанды қатты отын); көмір шайыры (химия өнеркәсібінде қолданылады); кокос газы (химия өнеркәсібінде және отын ретінде пайдаланылады.)
Кокс газы
Көмірдің термиялық ыдырауы кезінде түзілетін ұшпа қосылыстар (кокс газы) жалпы жинау ыдысына түседі. Мұнда көмір шайырын бөлу үшін кокс газы салқындатылып, электр тұндырғыштардан өткізіледі. Газ коллекторында шайырмен бір мезгілде су конденсацияланады, онда аммиак, күкіртсутек, фенол және басқа заттар ерітіледі. Сутегі әртүрлі синтездер үшін конденсацияланбаған кокс газынан оқшауланады.
Көмір шайырын айдаудан кейін қатты зат қалады - электродтар мен рубероидты дайындау үшін қолданылатын қадам.
Мұнай өңдеу
Мұнайды өңдеу немесе ректификация – мұнай мен мұнай өнімдерін қайнау температурасына байланысты фракцияларға термиялық бөлу процесі.
Дистилляция – физикалық процесс.
Мұнай өңдеудің екі әдісі бар: физикалық (бастапқы өңдеу) және химиялық (екінші өңдеу).
Мұнайды бастапқы өңдеу дистилляциялық колоннада – қайнау температурасы бойынша ерекшеленетін заттардың сұйық қоспаларын бөлуге арналған аппаратта жүргізіледі.
Мұнай фракциялары және оларды қолданудың негізгі бағыттары:
Бензин – автомобиль отыны;
Керосин – авиациялық отын;
Нафта – пластмасса, қайта өңдеуге арналған шикізат өндірісі;
Газойл – дизельдік және қазандық отын, қайта өңдеуге арналған шикізат;
Мазут – зауыттық отын, парафиндер, майлау майлары, битум.
Мұнай төгінділерін тазарту әдістері :
1) Сіңіру - Сабан мен шымтезек бәріңіз білесіздер. Олар майды сіңіреді, содан кейін оларды мұқият жинауға және жоюға болады, содан кейін жойылады. Бұл әдіс тек тыныш жағдайда ғана қолайлы. үлкен дақтар. Төмен құны мен жоғары тиімділігіне байланысты бұл әдіс соңғы уақытта өте танымал болды.
Нәтиже: сыртқы жағдайларға байланысты әдіс арзан.
2) Өзін-өзі жою: - бұл әдіс мұнай жағадан алыс жерге төгілсе және дақ аз болса (бұл жағдайда даққа мүлде тиіспеген дұрыс) қолданылады. Бірте-бірте ол суда ериді және ішінара буланады. Кейде май бірнеше жылдан кейін де жоғалмайды, ұсақ дақтар тайғақ шайыр бөліктері түрінде жағалауға жетеді.
Қорытынды: химиялық заттар қолданылмайды; Майдың бетінде ұзақ уақыт сақталады.
3) Биологиялық: Көмірсутектерді тотықтыруға қабілетті микроорганизмдерді қолдануға негізделген технология.
Нәтиже: ең аз зиян; бетінен майды кетіру, бірақ әдіс көп еңбекті және көп уақытты қажет етеді.
Мұнай өңдеу
Мұнай – әртүрлі заттардың, негізінен көмірсутектердің көпкомпонентті қоспасы. Бұл компоненттер бір-бірінен қайнау температурасымен ерекшеленеді. Осыған байланысты, егер сіз майды қыздырсаңыз, одан алдымен оңай қайнайтын компоненттер, содан кейін жоғарырақ қосылыстар буланады. жоғары температурақайнату және т.б. Қосулы бұл құбылысқұрылған мұнайды бастапқы өңдеу , тұрады айдау (түзету) май. Бұл процесс бастапқы деп аталады, өйткені оның барысында заттардың химиялық түрленуі болмайды, ал мұнай тек қайнау температурасы әртүрлі фракцияларға бөлінеді. Төменде электр схемасыбар айдау колонкасы қысқаша сипаттамаайдау процесінің өзі:
Түзету процесіне дейін мұнайды арнайы әдіспен дайындайды, атап айтқанда, құрамында еріген тұздары бар лас судан және қатты механикалық қоспалардан тазартылады. Осылайша дайындалған мұнай құбырлы пешке түседі, онда ол жоғары температураға дейін (320-350 o C) қызады. Құбырлы пеште қыздырғаннан кейін жоғары температуралы май айдау колоннасының төменгі бөлігіне түседі, онда жекелеген фракциялар буланып, олардың булары дистилляция колоннасына көтеріледі. Дистилляциялық колоннаның қимасы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым оның температурасы төмен болады. Осылайша, қосулы әртүрлі биіктіктерКелесі фракциялар таңдалады:
1) дистилляциялық газдар (колоннаның ең жоғарғы жағынан таңдалады, сондықтан олардың қайнау температурасы 40 o C аспайды);
2) бензин фракциясы (қайнау температурасы 35-тен 200 o C дейін);
3) нафт фракциясы (қайнау температурасы 150-ден 250 o С дейін);
4) керосин фракциясы (қайнау температурасы 190-нан 300 o C дейін);
5) дизельдік фракция (қайнау температурасы 200-ден 300 o C дейін);
6) мазут (қайнау температурасы 350 o С жоғары).
Мұнайды ректификациялау кезінде бөлінетін орташа фракциялар отын сапасының стандарттарына сәйкес келмейтінін атап өткен жөн. Сонымен қатар, майды айдау нәтижесінде мазуттың айтарлықтай мөлшері қалыптасады - бұл ең танымал өнім емес. Осыған байланысты мұнайды бастапқы өңдеуден кейін қымбатырақ, атап айтқанда, бензин фракцияларының шығымдылығын арттыру, сонымен қатар осы фракциялардың сапасын жақсарту міндеті тұр. Бұл мәселелер қолдану арқылы шешіледі әртүрлі процестер мұнай өңдеу , мысалы, сияқты крекингЖәнереформалау .
Қашан пайдаланылатын процестердің саны екенін атап өткен жөн қайта өңдеумұнай, тағы басқалар, және біз тек кейбір негізгілеріне тоқталамыз. Енді осы процестердің мәні неде екенін анықтайық.
Крекинг (термиялық немесе каталитикалық)
Бұл процесс бензин фракциясының шығымдылығын арттыруға арналған. Осы мақсатта ауыр фракциялар, мысалы, мазут, қатты қыздыруға ұшырайды, көбінесе катализатордың қатысуымен. Осы әсердің нәтижесінде ауыр фракцияларды құрайтын ұзын тізбекті молекулалар үзіліп, молекулалық массасы төмен көмірсутектер түзіледі. Шын мәнінде, бұл бастапқы мазутқа қарағанда құндырақ бензин фракциясының қосымша шығымына әкеледі. Бұл процестің химиялық мәні мына теңдеу арқылы көрсетіледі:
Реформалау
Бұл процесс бензин фракциясының сапасын жақсарту, атап айтқанда оның соққыға төзімділігін (октан саны) арттыру міндетін орындайды. Бензиннің дәл осы сипаттамасы жанармай құю станцияларында (92-ші, 95-ші, 98-ші бензин және т.б.) көрсетілген.
Реформинг процесінің нәтижесінде бензин фракциясындағы хош иісті көмірсутектердің үлесі артады, ол басқа көмірсутектер арасында ең жоғары көрсеткішке ие. октан сандары. Ароматты көмірсутектердің үлес салмағының бұл артуы негізінен риформинг процесінде жүретін дегидроциклдену реакцияларының нәтижесінде қол жеткізіледі. Мысалы, егер жылыту жеткілікті күшті болса n-гексан платина катализаторының қатысында бензолға, ал n-гептан сол сияқты толуолға айналады:
Көмірді өңдеу
Көмірді өңдеудің негізгі әдісі болып табылады кокстеу . Көмірді кокстеукөмірді ауасыз қыздыру процесі болып табылады. Сонымен қатар, мұндай қыздыру нәтижесінде көмірден төрт негізгі өнім бөлінеді:
1) Кокс
Таза көміртегі дерлік қатты зат.
2) Көмір шайыры
Құрамында көп саныбасым ароматты қосылыстар, мысалы, бензол, оның гомологтары, фенолдар, ароматты спирттер, нафталин, нафталин гомологтары және т.б.;
3) Аммиакты су
Өзінің атауына қарамастан, бұл фракцияда аммиак пен судан басқа фенол, күкіртсутек және кейбір басқа қосылыстар бар.
4) Кокс газы
Кокс газының негізгі компоненттері сутегі, метан, көмірқышқыл газы, азот, этилен және т.б.
Жүктелуде...
