10 класс. ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Этот  небольшой текст предназначен для учеников, которым предстоит сдача ЕГЭ, и в нем кратко изложена суть темы,  достаточная для понимания вопроса.  При желании его  можно дополнить технологическими деталями, схемами и уравнениями реакций,в соответствии с заданиями вариантов ЕГЭ, посвященными производственным вопросам.

 

ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Углеводороды имеют очень большое значение в народном хозяйстве и в основном потребляются для получения энергии, т.к. при их сгорании выделяется много тепла, а также в промышленном органическом синтезе, т.к. они являются сырьем для получения многих классов соединений. Газообразные углеводороды содержатся в природном и попутном нефтяном газах, а жидкие и твердые — в нефти и в небольших количествах в каменном угле.

Природный газ содержит, в основном, легкие алканы и немного азота, углекислого газа, сероводорода. Главной составной частью его всегда является метан (80-90%) Природный газ используется главным образом как высокоэкономичное топливо, и лишь 10-20% используется как химическое сырье.  Для этого его разделяют на отдельные углеводороды и используют для получения сажи, водорода, ацетилена, полиэтилена, ПВХ, уксусного альдегида.

Попутный нефтяной газ является смесью газов, растворенных под давлением пластов в нефти, а также находящихся над ее поверхностью в земных пустотах.  Раньше эти газы сжигались, но сейчас их используют как химическое сырье. Их состав , как и у природного газа, сильно зависит от месторождения нефти., но в них гораздо меньше метана (до 50%), но больше этана, пропана, бутана, а также имеются и более тяжелые алканы.  Попутные газы на газоперерабатывающих заводах делят на смеси более узкого состава:

Газовый бензин — смесь пентана, гексана и более тяжелых углеводородов используют как добавку к обычному бензину для улучшения его качества.

Пропан-бутановая смесь в сжиженном состоянии используется как горючее в быту (привозной газ) и в автомобильном транспорте.

Сухой газ — смесь метана и этана используется для дальнейшего разделения и как топливо в быту.

При дальнейшем делении образующихся фракций попутного газа получают отдельные углеводороды и используют их для получения непредельных соединений, а из них — полимеров и каучуков.

Нефть — темная маслянистая горючая жидкость, легче воды, со своеобразным запахом, НРВ. Она является смесью жидких и твердых углеводородов и содержит различные алканы, циклоалканя и ароматические углеводороды. Состав нефти сильно зависит от месторождения. На нефтеперегонных заводах нефть сначала освобождают от воды, минеральных солей и механических примесей, а затем разделяют на фракции с различными интервалами точек кипения:

бензин             С5 — С12         20%          топливо для автомобилей;

керосин           С9 — С 16                   топливо для тракторов и реактивных двигателей;

газойль          С10 — С20      топливо для тракторов и тяжелых          автомобилей;

мазут — смесь более тяжелых углеводородов, разделяется вакуумной перегонкой или перегонкой с водяным паром. Из него получают соляровое масло, смазочные масла, вазелин и парафин.

Остаток от перегонки — гудрон — используется для производства асфальтового битума. Бензин, полученный прямой перегонкой нефти, непригоден для современных двигателей, и его превращают в высокосортный (высокооктановый) путем каталитического риформинга. При этом протекают реакции изомеризации, и линейные молекулы углеводородов становятся разветвленными.

Для увеличения выхода бензина и повышения его качества керосин, газойль и мазут  подвергают вторичной переработке с частичным разложением тяжелых углеводородов — крекингу. При этом выход бензина повышается почти в три раза.  Различают два вида крекинга:

термический — протекает при температуре до 600о; при этом идет разрыв углеродных цепей, их изомеризация, циклизация, при этом образуются более легкие алканы, алкены, водород, их разделяют далее перегонкой.

Самый ценный продукт термического крекинга — бензин, но он неустойчив из-за непредельности состава, и  в него добавляют специальные ингибиторы, затрудняющие полимеризацию и осмоление.

Каталитический крекинг протекает в присутствии катализаторов (алюмосиликатов или хлорида алюминия) при более низких температурах. Это более перспективный процесс, он позволяет получать не только более легкие, но и разветвленные углеводороды, при этом уменьшается количество алкенов, но увеличивается  содержание  аренов, это повышает качество бензина и его устойчивость при хранении. Качество бензина измеряется его октановым числом;  чем оно выше, тем лучше бензин: он устойчив к взрывному горению, или детонации.

Для повышения детонационной стойкости бензина к нему добавляют антидетонаторы: тетраэтилсвинец и трикарбонилмарганец.

Была ли вам полезна эта статья? Поделитесь, пожалуйста:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *