Tre kilder til råvarer er vigtige for industrien: olie, gas og kul.
Olie.
Petroleum er en mørk, olieagtig væske, uopløselig i vand, som indeholder forgrenede og uforgrenede alkaner, cycloalkaner. Sammensætningen afhænger af depositum.
Olie er hovedmaterialet til fremstilling af organiske forbindelser ved tør destillation (pyrolyse, karbonisering). Hovedprodukterne er aromatiske kulbrinter og deres derivater. De er hovedsageligt fremstillet af farvestoffer, syntetiske fedtstoffer og olier.
Efterhånden som betydningen af olie voksede, blev kemiske behandlingsmetoder forbedret. I øjeblikket er omkring 90% af syntetiske organiske forbindelser afledt af petroleum og dets derivater.
Laboratorie- og industrielle metoder til olieproduktion.
Der er en række væsentlige forskelle mellem laboratorie- og industrielle metoder til olieproduktion, nemlig:
- pris (i laboratoriet bruges små mængder reagenser, når der er behov for store mængder i industrien. Derfor kan dyre og sjældne forbindelser bruges i laboratoriet, men i industrien er det nødvendigt at klare sig til den laveste pris. Eller brugen af skadelige giftige stoffer i laboratoriet er ganske acceptabel på grund af tilstedeværelsen stinkskabe, så i industriel skala er dette ekstremt farligt.);
- varm. I industrien er varmeforsyningen meget dyr for reaktioner udført ved moderat forhøjede og normale temperaturer, når sådanne synteser i laboratoriet er let gennemførlige;
- blandingens renhed. I laboratoriet arbejder man normalt med rene stoffer, mens man i industrien hovedsageligt arbejder med blandinger;
- cirkulation af stoffer. Mens blandinger i industrien kan adskilles ved forskellige kemiske processer (destillation, filtrering, kontinuerlige processer), er dette urentabelt for laboratoriet. I industrien er der en cyklisk karakter af processer, hvor ureagerede stoffer kan genindføres i genanvendelsesproceskredsløbet, men i laboratoriet sker det med stor besvær.
Olieraffinering.
I industrien bruges fraktioneret destillation af "råolie", som et resultat af hvilken sidstnævnte er opdelt i flere fraktioner, der har forskellige kogepunkter:
Benzinfraktion består af petroleumsether og ekstraktionsbenzin. Sammensætningen af fraktionen varierer fra Fra 6 - Fra 9. Hele fraktionen er et betydeligt olieprodukt, fordi tjener som brændstof til forbrændingsmotorer.
Petroleum (C 9 - C 16) brugt i varmeapparater, og er også brændstof til fly- og turbinemotorer.
Gasolie (diesel) fungerer som brændstof til dieselmotorer.
Smøreolier (C 20 - C 50) bruges som smøremidler.
Brændselsolie (rest)- anvendes som brændstof, destilleres det, hvilket resulterer i en højtkogende kulbrintefraktion.
Kemiske omdannelser af kulbrinter indeholdt i olie.
Betydningen af brændstof i moderne verden stiger markant. Det er derfor, de fandt mest den bedste måde opnåelse af benzin fra højtkogende fraktioner - krakning - opvarmning af højere alkaner uden luftadgang, hvilket resulterer i nedbrydning til lavere og højere kulbrinter:
Hvis revnedannelse sker uden brug af en katalysator, kaldes det termisk krakning. Hvis katalysatoren anvendes SiO 2 eller Al 2 O 3 , så er dette katalytisk krakning. Produkterne fra sådanne processer er ethan og propen, som er blevet vigtige råvarer for industrien.
For at forbedre kvaliteten af benzin udføres reformering og alkylering.
Reformering(isomerisering) er en proces, hvor uforgrenede alkaner, når de opvarmes med en katalysator, omdannes til mere forgrenede med et højere oktantal. f.eks.
Alkylering- en proces, hvor en blanding af alkaner og alkener omdannes til forgrenede forbindelser med et højt oktantal under anvendelse af en syre som katalysator:
Naturgas.
Naturgas er en samling af gasser, hvis sammensætning afhænger af aflejringen. Grundlæggende er det en blanding af metan, ethan og propan, men der kan også findes små mængder nitrogen, højere alkaner, kulstof og helium (sjældent).
Naturgas er et industrielt brændstof, hvis vigtigste forbindelse er syntesegas(blanding af kulilte og brint):
Det kan opnås ved udsættelse for varm koks med damp kaldet forbindelsen opnået i denne proces vand gas:
Det er fra kulilte og brint, at methanol opnås:
Reaktionen sker under tryk i nærværelse af katalysatorer.
Kul.
Kul tjener som råmateriale til fremstilling af aromatiske kulbrinter. Processen kan skematisk repræsenteres som følger:
Toluen kan opnås på lignende måde.
Tør destillation ved høje temperaturer producerer en blanding af faste, flydende og gasformige produkter.
Gasfase produkt er koks ovn gas, hvis hovedkomponenter er brint og metan.
Flydende produkt repræsenterer tjære, hvorfra er isoleret stort antal phenol, cresol, naphthalen, thiophen, anthracen.
Solid produkt er koks.
At tænke på, hvad der venter os i fremtiden, har hjemsøgt videnskabsmænd før. I dag taler alle om dette emne: fra regeringsledere til skolebørn. Global opvarmning, smeltning århundreder gammel is, demografiske problemer, menneskelig kloning, moderne og fremtidige kommunikations- og transportmidler, folks afhængighed af energiressourcer... Og alligevel er et af de mest populære emner i dag spørgsmålet om alternativt brændstof.
Fremtidens brændstoffer - et alternativ til naturlige fossiler
Naturlige brændstoffer er i øjeblikket vores vigtigste energikilde. Kulbrinter brændes for at bryde molekylære bindinger og frigive deres energi. Højt niveau Forbrug af fossile brændstoffer fører til betydelig forurening naturlige miljø når de er brændt.
Vi lever i det 21. århundrede, dette er en tid med nye teknologier, og mange forskere mener, at tiden er inde til at skabe et fremtidigt alternativt brændstof, der kan erstatte traditionelt brændstof og eliminere vores afhængighed af det. I løbet af de seneste 150 år har brugen af kulbrinter øget mængden af kuldioxid i atmosfæren med 25 %. Afbrænding af kulbrinter forårsager også andre former for forurening, såsom smog, sur regn og luftforurening. Denne form for forurening forårsager ikke kun skade miljø, dyre- og menneskers sundhed, men fører også til krige, da fossile brændstoffer er ikke-vedvarende ressourcer og i sidste ende vil løbe tør. På i øjeblikket Det er vigtigt at finde nye løsninger og etablere alternative brændstofkilder for fremtiden.
Mens nogle videnskabsmænd behandler spørgsmålet om at øge olieudvindingsfaktoren i produktive formationer, og andre leder efter måder at få gasformigt brændstof fra olieskifer, er andre kommet til den konklusion, at behovet for brændstof kan dækkes ved at bruge den sædvanlige gamle gammeldags metode. Det handler om om "faste petroleumsprodukter", naturligt brændsel - brænde. Ideen "så gammel som tiden" blev opfanget af specialister fra Stanford University i USA, og de fik følgeskab af videnskabsmænd fra University of Georgia. Her har vi naturligvis brug for specielle hurtigtvoksende træsorter som elletræer eller platantræer, der producerer op til 40 tons træ per hektar om året.
Sycamore - Platanus - et mægtigt træ med en tæt spredt krone og en tyk stamme - forfaderen til den omfattende platanfamilie. Der er omkring 10 arter i slægten af platantræer. Højden af platantræet når 60m, og længden af stammens omkreds er op til 18m! Platantræets stamme er jævnt cylindrisk i form, barken er grønlig - grå, skaller af. Platantræets blade er palmeformet fligede med aflange bladstilke.
Efter at have fældet platantræer forbliver der blade på jorden, som kan bruges til naturlig gødning. Platantræ knuses i knusere og føres ind i ovnen på kraftværker. Et areal på 125 km2 platantræer kan give energi til en by med en befolkning på 80 tusinde mennesker. I ryddede områder vil der inden for 2-4 år vokse nye platantræer egnet til brændstof fra skuddene igen. Forskere har beregnet, at hvis 3% af Ruslands og Ukraines territorium er allokeret til "energiplantager af platantræer" til dyrkning af naturligt brændstof, så kan landene fuldt ud opfylde deres brændselsbehov fra brænde.
Den største fordel ved at bruge "dyrkede naturlige brændstoffer" i modsætning til "fossile brændstoffer" (kul, naturgas og olie) er, at efterhånden som platanenergiskoven vokser, absorberer den kuldioxid, som senere frigives, når den brænder. Det betyder, at når platantræer afbrændes, frigives den samme mængde CO2 til atmosfæren, som blev optaget af platantræet under dets vækst. Når vi afbrænder fossile brændstoffer, øger vi CO2-indholdet i atmosfæren, og dette hovedårsagen global opvarmning.
Det nye brændstof lover som en værdifuld vedvarende energikilde og vil blive vigtigere i fremtiden. Allerede i dag ligger for eksempel Europas største kraftværk på et platantræ i Simmering (Østrig). Dens effekt er 66 MW, med et årligt forbrug på 190 tusinde tons platantræ, dyrket her inden for en radius af 100 km. Og i Tyskland når energiskovenes kapacitet op på 20 millioner kubikmeter træ om året.
Nye brændstoffer
Amerikanske tilhængere af "træificering" af husholdningsvarmeenergi er gentaget af deres kolleger fra Europa. I Belgien publicerede Saar-avisen for eksempel i 1988 en artikel, der kalder brænde for fremtidens naturlige brændsel, som et alternativ til brugen af. olieprodukter. Det foreslås at bruge returpapir til samme formål. Det sælges allerede i butikkerne der håndpresse til fremstilling af briketter af affaldspapir, som ikke er ringere i deres brændværdi end brunkul.
Du kan også købe specielle økonomiske komfurer, der fungerer efter princippet om en gasgenerator, hvis design forhindrer varme i at slippe igennem skorsten. Brænde og affaldspapirbriketter brænder meget langsomt i denne brændeovn: et bundt - i dette tilfælde brænder brændet fuldstændigt, der er ingen frigivelse af aske og sod i atmosfæren. Opvarmning af rum med sådanne ovne er meget rentabelt, fordi et kilo brænde med et sammenligneligt kalorieindhold koster 10 gange mindre end en liter flydende brændstof, hvis opbevaring også kræver specielle brændstofbeholdere.
Hurtigtvoksende brunalger fangede en anden gruppe amerikanske videnskabsmænds opmærksomhed. Havplantninger foreslås forarbejdet til metangas ved hjælp af bakterier. Det er også muligt at opnå petroleumslignende stoffer ved opvarmning. Ifølge beregninger vil en naturlig gård i havet med et beplantet areal på 40 tusinde ha i fremtiden kunne levere energi til en by med en befolkning på 50 tusinde mennesker. Forskere fra Frankrig foreslår at bruge encellede alger som et alternativt brændstof. Det viser sig, at disse mikroskopiske organismer frigiver kulbrinter under deres livsprocesser. Ved at dyrke alger i specielle beholdere og forsyne dem med kuldioxid og mineralsalte kan du regelmæssigt "høste kulbrinter" og få naturligt brændstof.
Naturlige "tankstationer" er også blevet opdaget i troperne Sydamerika, i Filippinerne. Nogle typer vinstokke og tropiske træer indeholder naturligt brændstof - "dieselolie", som ikke engang behøver at blive destilleret. Alternativt brændstof fra vinstokke brænder godt i bilmotorer og producerer mindre giftige emissioner end benzin. Velegnet til produktion af brændselsolie og palmeolie, hvorfra det er relativt nemt at få dieselolie.
Men for nu er det hele inden for science fiction. Projektet med at producere syntetisk brændstof fra trækul. En ret simpel metode blev udviklet af amerikanske videnskabsmænd. Kullet knuses, behandles med et opløsningsmiddel, og hydrogen tilsættes til den resulterende blanding. Et ton kul producerer næsten 650 liter syntetisk brændstof, hvorfra der kan fremstilles syntetisk benzin.
Amerikanske videnskabsmænd er alvorligt engageret i underjordisk forgasning af kullag. Ved pyrolyse opnås 40 % metangas, 45 % koks og 3 % flydende brændstof derfra. Eksperter har udviklet en helt uventet måde at få fremtidens brændstof på... fra skrald. Magnetiske og ikke-magnetiske metaller udvindes først fra menneskeligt affald, som efterfølgende sendes til smeltning. Ny teknologi genanvendelse af glasaffald gør det muligt at få billigere og mere effektivt glas fra fragmenterne høj kvalitet end de originale råvarer. Det resterende affald oparbejdes til koks, metangas og flydende brændsel. "Affalds"-olieprodukter blev testet på pilotanlæg - de brænder perfekt Fra 6 til 20 dollars "udvindes" fra et ton affald på denne måde. I 1976 - 1977 Et særligt affaldsgenbrugsanlæg er taget i brug i San Diego.
Men de arbejder med succes på et lignende problem i Storbritannien. Her er der udviklet et affaldsbehandlingsanlæg, hvor der under påvirkning af høje temperaturer under forbrænding af indsprøjtet ilt udvindes syntetiske olieprodukter og metangas med brint fra affald (plastemballage og -flasker, madaffald, avisrester, klude osv.). Flydende syntetiske brændstoffer og gas skal opbevares i tanke og bruges dels til at drive en dieselmotor, dels til at nedsmelte knust glas, hvorfra byggesten kan hentes. Fremover er det planen at behandle affald i gamle højovne. Dette vil give høj produktivitet og spare tid og penge til opførelsen af nye affaldsforbrændingsanlæg. Som forsøg har vist, vil den resterende slagge også blive brugt - den er velegnet til at erstatte grus ved udførelse af betonarbejde.
Her er yderligere to måder at fremstille syntetisk benzin på. Den franske ingeniør A. Roethlisberger fik en alternativ benzin fra tørre majsstilke. Forfatteren hævder, at fremtidens nye brændstof med et oktantal på 98 kan fremstilles af halm, savsmuld, grøntsagstoppe og andet affald indeholdende cellulosefibre. Under pres fra offentlige myndigheder klassificerede opfinderen teknologien til at syntetisere det nye brændstof, men det er kendt, at kvaliteten af den nye benzin i høj grad afhænger af komplekse stabiliserende additiver tilsat alkoholer og isopropynylethere opnået fra cellulose. Det nye alternative brændstof detonerer ikke og brænder uden røg eller lugt. Det kan blandes i alle proportioner med almindelig benzin. Samtidig er der i fremtiden ikke behov for designændringer i motorerne. Frankrig har til hensigt at øge produktionen af ny benzin til 20 millioner tons om året.
En anden opfinder af kunstig benzin bor i Schweiz. Kildemateriale fungerer som træflis, majsskaller, plastikposer. Men problemet er, at "fremtidens benzin" lugter af måneskin. Opfinderen skal betale 8% afgift for både produktion alkoholiske drikke. Ikke desto mindre koster 1 liter kunstig "fremtidens benzin" 2 gange mindre end nutiden, og bilen fungerer korrekt, som ny.
Opfindernes udvikling er ikke begrænset til kunstig benzin, de tilbyder også originale metoder skaffe kulbrintegas til husholdningsformål. En af dem er udviklet i Tyskland. Som en ny kilde alternativ energi fremtiden er en affaldsplads i forstadsbyen Schwerborn. Ved påfyldning af lossepladsen blev der lagt et netværk af gasbrønde og rørledninger nedenunder. Det viser sig, at 1 kg affald giver op til 200 liter gas, hvoraf 100 liter er metan. Indtil videre "udvinder" lossepladsen 40 m3 gas i timen.
Nyt brændstof varmer produktionslokaler. Det er planlagt at bygge et varmeværk, der bruger alternative brændstoffer til at opvarme landsbyen. Udgifterne til at skaffe alternativt brændstof vil ifølge beregninger betale sig om 3,5 år.
Den anden metode er endnu mere uventet. Forslaget blev fremsat af myndighederne i Ottapalam i staten Kerala (Indien). Opskriften på det nye brændstof er som følger: Brønden fyldes med komøg og lukkes hermetisk. Gassen, der dannes under gæringen, føres gennem tilsluttede rør til gaskomfurer i huse. Sådan et biogasanlæg opfylder til fulde familiens behov for bioenergi til hjemmebrug. I dag er 53 modeller af biogassystemer blevet udviklet og brugt i Indien. De bruges effektivt af omkring 3,5 millioner familier. Landets regering støtter aktivt udbredelsen af biogasanlæg. Dette sparer allerede omkring 1,2 milliarder rupier om året.
Solenergi - fremtidens teknologi
I begyndelsen af artiklen nævnte vi forskellige nye energiteknologier. Fotovoltaiske anlæg (eller solpaneler) er en anden "fremtidig teknologi", der bliver brugt i dag.
Mange mennesker bruger nu solpaneler som en primær eller backup kilde til elektricitet til boliger og kontorbygninger. Hvis du har været på havet for nylig, har du måske bemærket, at navigationsbøjer også bruger energi solpaneler. De er længe blevet "adopteret" af militæret: Under Operation Desert Storm blev feltradioer udstyret med lette ECD-solbatterier.
Brugen af solpaneler vil kun stige i fremtiden. For nylig foreslog ECD i samarbejde med Texaco solteknologi til at drive olieproduktionsudstyr i et to hundrede hektar stort oliefelt i Bakersfield, Californien. Tidligere, for at producere tre tønder olie, blev en brændt i en dampgenerator. Brug af solenergi vil ikke kun reducere forbruget af ikke-vedvarende ressourcer, men vil også reducere skadelige emissioner og støj.
Fossile brændstoffer er olie, kul, olieskifer, naturgas og dens hydrater, tørv og andre brændbare mineraler og stoffer fra gruppen af caustobiolitter, der hovedsageligt anvendes som brændsel, udvundet under jorden eller åben metode. Fossile brændstoffer dannes af de forstenede rester af døde planter under nedbrydningsprocessen under anaerobe forhold under påvirkning af varme og tryk i jordskorpen i millioner af år. Kul og tørv er brændstoffer, der dannes, når rester af dyr og planter akkumuleres og nedbrydes. Fossile brændstoffer er ikke-fornyelige naturressource, som de akkumulerede over millioner af år. Ifølge Energiinformationsforvaltningen var de primære energikilder, der blev brugt i 2007: olie - 36,0%, kul - 27,4%, naturgas - 23,0%, i alt udgjorde fossile brændstoffer 86,4% af alle kilder (fossile og ikke-fossile) ) af primær energi forbrugt i verden. Det skal bemærkes, at ikke-fossile energikilder omfatter: vandkraftværker - 6,3%, nukleare - 8,5% og andre (geotermisk, sol-, tidevands-, vind-, træ- og affaldsforbrænding) i mængden af 0,9%.
Olie (græsk ναφθα, eller gennem tyrkisk neft, fra persisk olie; går tilbage til akkadisk napatum - for at blusse op, antænde) - naturlig olieagtig brændbar væske, bestående af en kompleks blanding af kulbrinter og nogle andre organiske forbindelser. Oliens farve er rødbrun, undertiden næsten sort, om end undertiden let gulgrøn og endda farveløs olie findes; har en specifik lugt og er almindelig i jordens sedimentære bjergarter. Olie har været kendt af menneskeheden siden oldtiden. Men i dag er olie et af de vigtigste mineraler for menneskeheden.
Kul er en type fossilt brændsel dannet af dele af gamle planter under jorden uden ilt. Det internationale navn for kulstof kommer fra lat. carbō ("kul"). Kul var det første fossile brændstof, der blev brugt af mennesker. Han fik lov til at gøre industrielle revolution, hvilket igen bidrog til udviklingen af kulindustrien og forsynede den med mere moderne teknologi. Kul er ligesom olie og gas et organisk stof, der har gennemgået langsom nedbrydning gennem biologiske og geologiske processer. Grundlaget for dannelsen af kul er planterester. Afhængigt af graden af omdannelse og den specifikke mængde kulstof i kul skelnes der mellem fire typer:
brunkul (brunkul); kul; antracit; grafitter.
I vestlige lande Der er en lidt anderledes klassificering - henholdsvis brunkul, subbituminøse kul, bituminøse kul, antracit og grafitter.
Olieskifer er et mineral fra gruppen af faste caustobiolitter, som under tør destillation producerer en betydelig mængde harpiks (sammensætning tæt på olie). Skifer blev hovedsageligt dannet for 450 millioner år siden på havbunden fra plante- og dyrerester. Olieskifer består af overvejende mineral (calcit, dolomit, hydromicas, montmorillonit, kaolinit, feldspat, kvarts, pyrit og andre) og organiske dele (kerogen), sidstnævnte udgør 10-30 % af bjergartens masse og når kun højeste kvalitet skifer 50-70%. Den organiske del er et bio- og geokemisk omdannet stof af protozoalger, der har bevaret sin cellestruktur (thallomoalginit) eller mistet den (kolloalginit); modificerede rester er til stede som en urenhed i den organiske del højere planter(vitrinitis, fusainitis, lipoidinitis).
Naturgas er en blanding af gasser, der dannes i jordens tarme under den anaerobe nedbrydning af organiske stoffer. Henviser til mineraler. Naturgas i reservoirforhold (tilstande for forekomst i jordens indvolde) er i en gasformig tilstand - i form af separate akkumuleringer (gasaflejringer) eller i form af en gasdæksel af olie- og gasfelter eller i en opløst tilstand i olie eller vand. Under standardforhold (101.325 kPa og 20 °C) er naturgas kun i gasform. Naturgas kan også være i krystallinsk tilstand i form af naturgashydrater.
Gashydrater (også naturgashydrater eller clathrater) er krystallinske forbindelser dannet under visse termobariske forhold fra vand og gas. Navnet "clathrates" (fra latin clathratus - "at sætte i et bur") blev givet af Powell i 1948. Gashydrater tilhører ikke-støkiometriske forbindelser, det vil sige forbindelser med variabel sammensætning.
Skifernaturgas (eng. shale gas) er naturgas udvundet af olieskifer og består hovedsageligt af metan.
Tørv (tysk: Torf) er et brændbart mineral; dannet ved ophobning af planterester, der har undergået ufuldstændig nedbrydning under sumpforhold. Indeholder 50-60% kulstof. Forbrændingsvarme (maksimalt) - 24 MJ/kg. Anvendes omfattende som brændstof, gødning, varmeisoleringsmateriale og så videre. En sump er karakteriseret ved aflejring på jordoverfladen af ufuldstændigt nedbrudt organisk stof, som senere bliver til tørv. Tørvelaget i sumpe er mindst 30 cm (hvis mindre, så er disse vådområder).
Fossile brændstoffer indeholder en høj procentdel af kulstof og omfatter fossilt kul, olie og naturgas. Til gengæld blev olie, gas såvel som fossilt kul dannet fra aflejringer af engang levende organismer under påvirkning høj temperatur, tryk og anaerob nedbrydning af døde organismer begravet under et lag af sediment. Alder på organismer, afhængigt af typen af fossilt brændstof, er normalt millioner af år og overstiger nogle gange 650 millioner år. Mere end 80 % af den olie og gas, der bruges i dag, blev dannet i lag, der blev dannet i mesozoikum og tertiærperioder for mellem 180 og 30 millioner år siden fra marine mikroorganismer, der akkumulerede som sediment på havbunden.
Hovedkomponenterne i olie, såvel som gas, blev dannet på et tidspunkt, hvor organiske rester endnu ikke var fuldstændigt oxiderede, og kulstof, kulbrinter og lignende komponenter var til stede i små mængder. Sedimentære bjergarter dækkede resterne af disse stoffer. Temperatur og tryk steg, og flydende kulbrinte akkumulerede i klippernes hulrum.
Med hensyn til oprindelsen af olie og naturgas er der en alternativ hypotese, der forsøger at forklare dannelsen af nogle unormale olieforekomster.
Olieproduktion er en undersektor af olieindustrien, en gren af økonomien, der beskæftiger sig med udvinding af naturlige mineraler - olie. Udgravninger på Eufrats bred har fastslået eksistensen af et oliefelt 6.000-4.000 år f.Kr. Det blev brugt som brændstof, og petroleumsbitumen blev brugt til byggeri og vejbyggeri. Olie var også kendt i det gamle Egypten, hvor den blev brugt til at balsamere de døde. På trods af, at der fra det 18. århundrede blev gjort individuelle forsøg på at rense olie, dog indtil den anden halvdelen af 1800-talletårhundreder blev hovedsagelig brugt i i naturalier. Olien tiltrak sig dog først stor opmærksomhed, efter at det i Rusland ved Dubinin-brødrenes fabrikspraksis (siden 1823) og i Amerika af kemikeren B. Silliman (1855) blev bevist, at petroleum kan isoleres fra det - en lysolie. ligner fotogen, som blev udbredt på det tidspunkt og blev fremstillet af visse typer kul og skifer. Dette blev lettet af udviklingen i midten af 1800-tallet ny måde olieproduktion ved at bore brønde i stedet for brønde (miner). Industrielt blev den første (efterforsknings)oliebrønd boret på Absheron-halvøen i 1847, den første produktionsbrønd blev boret på floden. Kudako i Kuban i 1864. Den første brønd blev boret i USA i 1859. Ved udvikling af oliefelter pumper de frisk vand(for at opretholde tryk i formationen), herunder i en blanding med tilhørende petroleumsgas (Vand-gas stimulering) eller div. kemikalier at øge olieindvindingen og bekæmpe vandskæring i produktionsbrønde. På grund af det faktum, at oliereserverne på land er ved at blive opbrugt, har yderligere forbedringer i teknologien i den udvindende delsektor af olieindustrien gjort det muligt at begynde udviklingen af oliefelter på kontinentalsoklen ved hjælp af olieplatforme.
At udvinde kul fra store dybder Miner har været brugt af menneskeheden i lang tid. De dybeste miner i området Russiske Føderation kul udvindes fra godt 1.200 meters dybde. Kulholdige forekomster indeholder sammen med kul mange typer georessourcer, der har forbrugermæssig betydning. Disse omfatter værtsbjergarter som råmaterialer til byggeindustrien, grundvand, kullagsmetan, sjældne og sporstoffer, bl.a. værdifulde metaller og deres forbindelser. Brugen af jetfly som et destruktionsværktøj i de udøvende organer for skærere og vejhoveder er af særlig interesse. Samtidig er der en konstant vækst i udviklingen af udstyr og teknologi til kuldestruktion, sten højhastigheds jetfly med kontinuerlig, pulserende og pulserende handling.
Kulforgasning - moderne gasgeneratorer har en kapacitet til at omdanne fast brændsel fra 60.000 m³/t til 80.000 m³/t. Forgasningsteknologien udvikler sig i retning af at øge produktiviteten (op til 200.000 m³/h) og øge effektiviteten (op til 90 %) ved at øge temperaturen og trykket af denne teknologisk proces(op til henholdsvis +2.000 °C og 10 MPa). Der blev udført forsøg med underjordisk forgasning af kul, hvis udvinding af forskellige årsager ikke er økonomisk rentabel.
- 165,93 KbNaturlige kilder kulbrinter
Olie, gas og kul
11.11.2011
Kommunal uddannelsesinstitution PSSH nr. 1
Otinova Valentina Andreevna 10(4) klasse
1. Olie
a) Fysiske egenskaber:
fraktioneret destillation
b) Kemiske egenskaber:
revnedannelse, termisk, katalytisk revnedannelse
c) Kvittering
d) Ansøgning
2. Gas
a) Kvittering
b) Ansøgning
3. Kul
en) Stenkul, koks
b) Ansøgning
Konklusion
Olie
Fysiske egenskaber
Olie er en olieagtig brændbar væske med en specifik
lugt, normalt brun med en grønlig eller anden nuance,
nogle gange næsten sort, meget sjældent farveløs.
Den vigtigste egenskab af olie, som bragte dem verdensomspændende berømmelse som enestående
energibærere er deres evne til at frigive betydelige mængder energi under forbrænding
mængden af varme. Olie og dens derivater har den højeste
typer brændstoffer med brændværdi. Forbrændingsvarme af olie – 41 MJ/kg, benzin
– 42 MJ/kg. En vigtig indikator for olie er kogepunktet,
hvilket afhænger af strukturen af de kulbrinter, der indgår i olien og
varierer fra 50 til 550°C.
Olie, som enhver væske, koger ved en bestemt temperatur og
bliver til en gasformig tilstand. Forskellige komponenter af olie passerer ind
gasformig tilstand kl forskellige temperaturer. Altså kogepunktet
metan –161,5°C, ethan –88°C, butan 0,5°C, pentan 36,1°C. Lette olier
koges ved 50–100°C, tunge – ved temperaturer over 100°C.
Olie kan opdeles i dets komponenter til dette, det renses fra mekaniske urenheder eller udsættes for såkaldt fraktioneret destillation.
Fraktioneret destillation - en fysisk metode til at adskille en blanding af komponenter med forskellige kogepunkter.
Destillation udføres i specielle installationer - destillationskolonner, hvori cyklussen af kondensation og fordampning af flydende stoffer indeholdt i olie gentages.
Diagram over en industriel installation til kontinuerlig oliedestillation
Destillationskolonnen modtager olie opvarmet i en rørovn til en temperatur på 320-350 °C. Destillationskolonnen har vandrette skillevægge med huller - de såkaldte bakker, hvorpå oliefraktionen kondenserer.
Under rektifikationsprocessen opdeles olie i følgende fraktioner:
- Destillationsgasser– en blanding af kulbrinter med lav molekylvægt (propan, butan)
- Benzinfraktion(benzin) kulbrinter fra C 5 H 12 – C 11 H 24
- Nafta fraktion – kulbrinter fra C 8 H 18 – C 14 H 30
- Petroleumsfraktion– kulbrinter fra C 12 H 26 – C 18 H 38
- Dieselbrændstof– kulbrinter fra C 13 H 28 – C 19 H 36
Rester af oliedestillation – brændselsolie - indeholder kulbrinter med antallet af kulstofatomer fra 18 til 50. Ved destillation under reduceret tryk fra brændselsolie, dieselolie (C 18 H 28 - C 25 H 52), smøreolier (C 28 H 58 - C 38 H 78), vaseline og paraffin opnås - lavtsmeltende blandinger af faste kulbrinter. Fast rest fra brændselsoliedestillation – tjære og produkter fra dets forarbejdning - bitumen Og asfalt bruges til fremstilling af vejbelægninger.
Kemiske egenskaber
Olier består hovedsageligt af kulstof - 79,5 - 87,5% og brint -
11,0 – 14,5 vægt% olie. Ud over dem indeholder olier tre mere
elementer - svovl, ilt og nitrogen. Deres samlede antal er normalt 0,5
– 8 %. Følgende elementer findes i mindre koncentrationer i olier:
vanadium, nikkel, jern, aluminium, kobber, magnesium, barium, strontium, mangan,
krom, kobolt, molybdæn, bor, arsen, kalium osv. Deres samlede indhold er ikke
overstiger 0,02 - 0,03 vægt% olie. Disse elementer dannes
organiske og uorganiske forbindelser, der udgør olier.
Ilt og nitrogen findes i olier kun i bundet tilstand. Svovl kan
forekomme i fri tilstand eller være en del af svovlbrinte.
Som følge af olierektifikation udsættes produkterne for kemisk behandling, som omfatter en række komplekse processer. En af dem er revner olieprodukter.
Revner – termisk nedbrydning af olieprodukter, hvilket fører til dannelse af kulbrinter med et mindre antal kulstofatomer i molekylet.
Der er flere typer revnedannelse: termisk revnedannelse, katalytisk revnedannelse, højtryksrevnedannelse og reduktionsrevnedannelse.
Termisk revnedannelse
– spaltning af kulbrintemolekyler med en lang kulstofkæde til kortere under påvirkning af høj temperatur (470-550°C). Alkaner nedbrydes på grund af spaltningen af C-C-bindinger (stærkere C-H-bindinger bevares ved denne temperatur), og der dannes alkaner og alkener med et mindre antal carbonatomer.
For eksempel:
C6H14C2H6 + C4H8
I generel opfattelse Denne proces kan udtrykkes ved diagrammet:
C n H 2n+2 C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
Under konventionel termisk krakning dannes mange gasformige kulbrinter med lav molekylvægt, som bruges som råmaterialer til fremstilling af alkoholer, carboxylsyrer og højmolekylære forbindelser (polyethylen).
Katalytisk revnedannelse forekommer i nærvær af katalysatorer, som bruger naturlige aluminosilicater af sammensætningen n Al2O3* m Si02 ved en temperatur på 500°C. Krakning ved brug af katalysatorer fører til dannelsen af carbonhydrider med en forgrenet eller lukket kæde af carbonatomer i molekylet.
Revner af olieprodukter sker ved høje temperaturer, så kulstofaflejringer (sod) dannes ofte, hvilket forurener overfladen af katalysatoren, hvilket kraftigt reducerer dens aktivitet. Rensning af kulstofaflejringer – dets regenerering – er hovedbetingelsen for den praktiske implementering af katalytisk krakning. Mest enkel måde Regenerering af katalysatoren er dens brænding, under hvilken kulstofaflejringer oxideres med atmosfærisk oxygen.
Katalytisk krakning er en heterogen proces, hvori faste (katalysator) og gasformige (carbonhydriddamp) stoffer deltager. Heterogene reaktioner (gas - fast stof) forløber hurtigere med stigende overfladeareal solid. Derfor knuses katalysatoren, og dens regenerering og carbonhydrid-krakning udføres i et "fluidiseret leje", som du kender fra produktionen af svovlsyre.
Råmaterialet til krakning, for eksempel gasolie, kommer ind i reaktoren (skema). Den nederste del af reaktoren har en mindre diameter, så strømningshastigheden af råvaredamp er meget høj. Gassen, der bevæger sig med høj hastighed, fanger katalysatorpartikler og fører dem til den øvre del af reaktoren, hvor strømningshastigheden falder på grund af en stigning i dens diameter. Under påvirkning af tyngdekraften falder katalysatorpartikler ned i den nedre, smallere del af reaktoren, hvorfra de igen føres opad. Således er hvert katalysatorkorn i konstant bevægelse og vaskes fra alle sider af et gasformigt reagens.
Diagram af en katalytisk krakningsinstallation med fluidiseret leje
Nogle katalysatorkorn trænger ind i den ydre, bredere del af reaktoren og falder ned i gasstrømningsmodstand. nederste del, hvor de opsamles af gasstrømmen og føres bort i regeneratoren. Brugen af krakningskatalysatorer gør det muligt at øge reaktionshastigheden lidt, reducere dens temperatur og forbedre kvaliteten af krakningsprodukter.
De resulterende kulbrinter i benzinfraktionen har hovedsageligt en lineær struktur, hvilket fører til lav detonationsmodstand den resulterende benzin.
Modtagelse
Et oliefelt indeholder store ophobninger af tilhørende petroleumsgas, som samler sig over olien i jordskorpen og delvist opløses i den under trykket fra de overliggende bjergarter. Associeret petroleumsgas er ligesom olie en værdifuld naturlig kilde til kulbrinter. Sammensætningen af tilhørende petroleumsgas er meget dårligere end olie. Associeret petroleumsgas er sammenlignet med naturgas rigere i sammensætning af forskellige kulbrinter. Ved at dele dem op i brøker får vi:
- Benzin benzin(pentan og hexan);
- Propan - butan blanding(propan og butan);
- Tør gas(metan og ethan).
Anvendelse
Benzin bruges som brændstof til forbrændingsmotorer og også som et additiv til motorbrændstof for at lette start af motorer under vinterforhold. Propan - butan blanding bruges som husholdningsbrændstof og til påfyldning af lightere. Tør gas er meget brugt som brændstof. Petroleumsgas bruges som råmateriale til kemisk produktion. Hydrogen, acetylen, umættede og aromatiske kulbrinter og deres derivater opnås fra alkaner i tilhørende petroleumsgas. Gasformige kulbrinter kan danne uafhængige ophobninger - naturgasforekomster.
Naturgas
Naturgas – en blanding af gasformige mættede kulbrinter med lav molekylvægt. Hovedkomponenten i gassen er metan, hvis andel, afhængigt af feltet, varierer fra 75 til 99 % i volumen. Naturgas omfatter også ethan, propan, butan, isobutan, nitrogen og kuldioxid.
Modtagelse
Naturgasaflejringer findes i porøse bjergarter dannet som følge af tektoniske skift. Lagene, der dækker disse klipper, tillader ikke gas at passere igennem. Sammensætningen af naturgas varierer betydeligt fra felt til felt. Derfor skal naturgas før brug gennemgå en behandling for at fjerne unødvendige komponenter, for eksempel svovldioxid, vand osv. Forarbejdning udføres normalt på udvindingsstedet. Samtidig er fjernelsen af svovlforbindelser særligt vanskelig, da forbrændingen af dem frigiver giftig svovldioxid (SO 2).
Anvendelse
Naturgas bruges som brændstof og som råmateriale til fremstilling af en række organiske og uorganiske stoffer. Hydrogen, acetylen og methylalkohol, formaldehyd og myresyre udvindes fra metan. Naturgas bruges som brændsel i kraftværker, i kedelanlæg til vandopvarmning af boliger og industribygninger, i højovns- og åben ildproduktion. Værdien af naturgas som brændstof ligger også i, at det er et miljøvenligt mineralbrændsel. Ved forbrænding dannes der langt mindre skadelige stoffer sammenlignet med andre typer brændstof. Derfor er naturgas en af de vigtigste energikilder i menneskelig aktivitet.
I den kemiske industri bruges naturgas som råmateriale til fremstilling af forskellige organiske stoffer, for eksempel plast, gummi, alkohol og organiske syrer. Det var brugen af naturgas, der hjalp med at syntetisere mange kemikalier, der ikke findes i naturen, for eksempel polyethylen.
Kul
Kul - sedimentær bjergart, som er et produkt af dyb nedbrydning af planterester (træbregner, padderok og mosser, samt de første gymnospermer). Kul består af organiske og uorganiske stoffer, såsom vand, ammoniak, svovlbrinte og kul - kul.
Kokning – en metode til behandling af kul, kalcinering uden luftadgang. Ved en temperatur på omkring 1000°C dannes følgende som følge af koksdannelse:
Kort beskrivelse
Olie er en olieagtig brændbar væske med en specifik
lugt, normalt brun med en grønlig eller anden nuance,
nogle gange næsten sort, meget sjældent farveløs.
Naturlige og tilhørende oliegasser.
Naturgas er en blanding af gasser, hvis hovedkomponent er metan, resten er ethan, propan, butan og en lille mængde urenheder - nitrogen, carbonmonoxid (IV), svovlbrinte og vanddamp. 90% af det forbruges som brændstof, de resterende 10% bruges som råmateriale til den kemiske industri: produktion af brint, ethylen, acetylen, sod, forskellige plastik, medicin osv.
Associeret petroleumsgas er også naturgas, men den opstår sammen med olie - den er placeret over olien eller opløst i den under tryk. Associeret gas indeholder 30-50% metan, resten er dens homologer: ethan, propan, butan og andre kulbrinter. Derudover indeholder den de samme urenheder som naturgas.
Tre fraktioner af tilhørende gas:
Gas benzin; det tilsættes benzin for at forbedre motorstarten;
Propan-butan blanding; bruges som husholdningsbrændstof;
Tør gas; bruges til at fremstille acitelen, brint, ethylen og andre stoffer, hvoraf der igen produceres gummi, plast, alkoholer, organiske syrer osv.
Olie.
Olie er en olieagtig væske fra gul eller lysebrun til sort farve med en karakteristisk lugt. Det er lettere end vand og praktisk talt uopløseligt i det. Olie er en blanding af omkring 150 kulbrinter med urenheder af andre stoffer, så den har ikke et bestemt kogepunkt.
90 % af den producerede olie bruges som råvare til produktionen forskellige typer brændstoffer og smøremidler. Samtidig er olie et værdifuldt råstof for den kemiske industri.
Jeg kalder råolie udvundet fra jordens dyb. Olie bruges ikke i sin rå form. Råolie renses fra gasser, vand og mekaniske urenheder og udsættes derefter for fraktioneret destillation.
Destillation er processen med at adskille blandinger i individuelle komponenter eller fraktioner baseret på forskelle i deres kogepunkter.
Under destillationen af olie isoleres flere fraktioner af olieprodukter:
Gasfraktionen (tbp = 40°C) indeholder normale og forgrenede alkaner CH4 – C4H10;
Benzinfraktionen (kogepunkt = 40 - 200°C) indeholder kulbrinter C 5 H 12 – C 11 H 24; under gentagen destillation adskilles petroleumsprodukter fra blandingen, kogende i lavere temperaturområder: petroleumsether, fly- og motorbenzin;
Naphthafraktionen (tung benzin, kogepunkt = 150 - 250°C), indeholder kulbrinter med sammensætningen C 8 H 18 - C 14 H 30, bruges som brændstof til traktorer, diesellokomotiver og lastbiler;
Petroleumsfraktionen (tbp = 180-300°C) indbefatter carbonhydrider med sammensætningen C12H26-C18H38; det bruges som brændstof til jetfly og missiler;
Gasolie (tbp = 270 - 350°C) anvendes som dieselbrændstof og udsættes for revner i stor skala.
Efter afdestillering af fraktionerne forbliver en mørk viskøs væske - brændselsolie. Dieselolier, vaseline og paraffin udvindes fra brændselsolie. Resten fra destillationen af brændselsolie er tjære, den bruges til fremstilling af materialer til vejbygning.
Petroleumsgenanvendelse er baseret på kemiske processer:
Cracking er spaltning af store kulbrintemolekyler til mindre. Der er termisk og katalytisk revnedannelse, som er mere almindelig i dag.
Reformering (aromatisering) er omdannelsen af alkaner og cycloalkaner til aromatiske forbindelser. Denne proces udføres ved at opvarme benzin kl højt blodtryk i nærværelse af en katalysator. Reformering bruges til at fremstille aromatiske kulbrinter fra benzinfraktioner.
Pyrolyse af petroleumsprodukter udføres ved at opvarme olieprodukter til en temperatur på 650 - 800°C. De vigtigste reaktionsprodukter er umættede gasser og aromatiske kulbrinter.
Olie er et råmateriale til produktion af ikke kun brændstof, men også mange organiske stoffer.
Kul.
Kul er også en energikilde og et værdifuldt kemisk råstof. Kul indeholder hovedsageligt organiske stoffer samt vand og mineraler, som danner aske ved afbrænding.
En af typerne af kulforarbejdning er koksdannelse - dette er processen med at opvarme kul til en temperatur på 1000°C uden luftadgang. Koksning af kul udføres i koksovne. Koks består af næsten rent kulstof. Det bruges som reduktionsmiddel i højovnsproduktion af støbejern på metallurgiske anlæg.
Flygtige stoffer under kondensering: stenkulstjære (indeholder mange forskellige organiske stoffer, de fleste aromatiske), ammoniakvand (indeholder ammoniak, ammoniumsalte) og koksovnsgas (indeholder ammoniak, benzen, brint, metan, kulilte (II), ethylen , nitrogen og andre stoffer).