Tööstuse jaoks on olulised kolm tooraine allikat: nafta, gaas ja kivisüsi.
Õli.
Õli on tume, õline, vees lahustumatu vedelik, mis sisaldab hargnenud ja hargnemata alkaane, tsükloalkaane. Koosseis sõltub valdkonnast.
Õli on peamine materjal orgaaniliste ühendite tootmiseks kuivdestilleerimise teel (pürolüüs, karboniseerimine). Peamised tooted on aromaatsed süsivesinikud ja nende derivaadid. Saadakse peamiselt värvaineid, sünteetilisi rasvu ja õlisid.
Nafta tähtsuse kasvades on keemilise töötlemise meetodid paranenud. Praegu saadakse umbes 90% sünteetilistest orgaanilistest ühenditest naftast ja selle derivaatidest.
Nafta tootmise laboratoorsed ja tööstuslikud meetodid.
Laboratoorsete ja tööstuslike õlitootmismeetodite vahel on mitmeid olulisi erinevusi, nimelt:
- hind (laboris kasutatakse väikeseid koguseid reaktiive, kui on vaja suuri koguseid, nagu tööstusesgi. Seetõttu saab laboris kasutada kalleid ja haruldasi ühendeid ning tööstuses on vaja hakkama saada kõige madalamate kuludega. Või on kahjulike mürgiste ainete kasutamine laboris aurukappide olemasolu tõttu üsna vastuvõetav. , siis tööstuslikult on see äärmiselt ohtlik.);
- soojalt. Tööstuses on soojuse tarnimine väga kõrge reaktsioonide korral, mis viiakse läbi mõõdukalt kõrgel ja normaalsel temperatuuril, kui selliseid sünteese on nagu laboris lihtne teostada;
- segu puhtus. Laboris töötavad nad tavaliselt puhaste ainetega, tööstuses aga peamiselt segudega;
- ainete ringlus. Kui tööstuses on segusid võimalik eraldada erinevate keemiliste protsesside abil (destilleerimine, filtreerimine, pidevad protsessid), siis laborile on see kahjumlik. Tööstuses on protsesside tsükliline olemus, kui reageerimata aine saab taaskäivitada töötlemisprotsessi tsüklisse, kuid laboris tehakse seda väga raskelt.
Nafta rafineerimine.
Tööstuses kasutatakse toornafta fraktsioneerivat destilleerimist, mille tulemusena viimane jagatakse mitmeks erineva keemistemperatuuriga fraktsiooniks:
Bensiini osa koosneb petrooleetrist ja ekstraheerimisbensiinist. Fraktsiooni koostis varieerub C6 - C9. Kogu fraktsioon on kaalukas naftasaadus, sest on sisepõlemismootorite kütus.
Petrooleum (C9-C16) seda kasutatakse kütteseadmetes ning see on ka lennuki- ja turbiinimootorite kütus.
Gaasiõli (diisel) on diiselmootorite kütus.
Määrdeõlid (C 20 - C 50) kasutatakse määrdeainetena.
Kütteõli (jäägid) - kasutatakse kütusena, see destilleeritakse, mille tulemusena saadakse kõrge keemiseni süsivesinike fraktsioon.
Õlis sisalduvate süsivesinike keemiline muundamine.
Kütuse tähtsus kaasaegses maailmas kasvab märkimisväärselt. Sel põhjusel on leitud kõige optimaalsem viis bensiini saamiseks kõrgelt keevatest fraktsioonidest - krakkimine - kõrgemate alkaanide kuumutamine ilma õhule juurdepääsuta, mille tulemusena toimub lagunemine madalamateks ja kõrgemateks süsivesinikeks:
Kui krakkimine toimub ilma katalüsaatorit kasutamata, siis nimetatakse seda termiliseks. Kui kasutatakse katalüsaatorit SiO 2 või Al 2 O 3 siis on see katalüütiline krakkimine. Nende protsesside saadused on etaan ja propeen, mis on muutunud tööstuse jaoks oluliseks tooraineks.
Bensiini kvaliteedi parandamiseks viiakse läbi reformimine ja alküülimine.
Reformimine (isomerisatsioon) - protsess, mille käigus hargnemata alkaanid muundatakse katalüsaatoriga kuumutamisel suurema oktaanarvuga hargnenud alkaanideks. Näiteks,
Alküülimine - protsess, mille käigus alkaanide ja alkeenide segu muundatakse kõrge oktaanarvuga hargnenud ühenditeks, kui katalüsaatorina kasutatakse hapet:
Maagaas.
Maagaas on gaaside kogum, mille koostis sõltub väljast. Põhimõtteliselt on see metaani, etaani ja propaani segu, kuid väikestes kogustes võib leida lämmastikku, kõrgemaid alkaane, süsinikku, heeliumi (harva).
Maagaas on tööstuslik kütus, kõige olulisem ühend on sünteesgaas (süsinikmonooksiidi ja vesiniku segu):
Seda saab saada hõõguva koksi toimel veeauruga, nimetatakse selles protsessis saadud ühendit veegaas:
Metanool saadakse süsinikmonooksiidist ja vesinikust:
Reaktsioon toimub rõhu all katalüsaatorite juuresolekul.
Süsi.
Bituumensüsi on toorainena aromaatsete süsivesinike tootmisel. Protsessi saab skemaatiliselt kujutada järgmiselt:
Tolueeni saab sarnasel viisil.
Kuivdestilleerimine kõrgel temperatuuril annab tahkete, vedelate ja gaasiliste saaduste segu.
Gaasifaasi toode on an koksiahjugaas, mille põhikomponent on vesinik ja metaan.
Vedel toode esindab tõrv, millest eraldatakse suur kogus fenooli, kresooli, naftaleeni, tiofeeni, antratseeni.
Tahke toode on an koks.
Mõtisklused selle üle, mis meid tulevikus ja enne ootab, ei andnud teadlastele puhkust. Täna räägivad sel teemal kõik: valitsusjuhtidest koolilasteni. Globaalne soojenemine, igivana jää sulamine, demograafilised probleemid, inimeste kloonimine, kaasaegsed ja tulevased side- ja transpordivahendid, inimeste sõltuvus energiaallikatest ... Ja siiski on tänapäeval üks populaarsemaid teemasid alternatiivkütuste teema.
Tuleviku kütus - alternatiiv loodusvaradele
Looduslikud kütused on praegu meie peamine energiaallikas. Molekulaarsidemete lagundamiseks ja nende energia vabastamiseks põletatakse süsivesinikke. Fossiilkütuste suur tarbimine põhjustab nende põletamisel märkimisväärset keskkonnareostust.
Me elame 21. sajandil, see on uute tehnoloogiate aeg ja paljud teadlased usuvad, et on saabunud aeg luua alternatiivne tuleviku kütus, mis võib traditsioonilisi kütuseid asendada ja meie sõltuvuse sellest kõrvaldada. Viimase 150 aasta jooksul on süsivesinike kasutamine suurendanud süsinikdioksiidi hulka atmosfääris 25%. Süsivesinike põletamine põhjustab ka muud tüüpi reostust, nagu sudu, happevihmad ja õhusaaste. Seda tüüpi saaste ei kahjusta mitte ainult keskkonda, loomade ja inimeste tervist, vaid viib ka sõdadeni, kuna fossiilkütused ei ole taastuvad ressursid ja saavad lõpuks otsa. Praegu on oluline leida uued lahendused ja luua tulevikuks alternatiivsed kütuseallikad.
Kui mõned teadlased lahendavad tootlike moodustiste õlitagastusteguri suurendamise küsimust ja teised otsivad võimalusi põlevkivist gaasikütuse saamiseks, on teised jõudnud järeldusele, et kütusevajaduse saab rahuldada tavapärase vanamoodsa meetodi abil. Me räägime "tahketest naftatoodetest", looduslikust kütusest - puidust. Idee "sama vana kui maailm" võtsid vastu Ameerika Ühendriikide Stanfordi ülikooli spetsialistid ja nendega liitusid teadlased Georgia ülikoolist. Loomulikult on vaja spetsiaalseid kiiresti kasvavaid puuliike nagu lepp või plataanipuud, mis annavad aastas kuni 40 tonni puitu hektari kohta.
Platanus - Platanus - tiheda leviva võra ja paksu tüvega võimas puu - tohutu plataaniperekonna esivanem. Plaatanipuid on kokku umbes 10 liiki. Lennukipuu kõrgus ulatub 60m-ni ja pagasiruumi ümbermõõt on kuni 18m! Sycamore'i pagasiruum on ühtlane silindrikujuline, koor on rohekashall, ketendav. Sycamore'i lehed on palmitaarsagarad, pikliku leherootsuga.
Pärast plataanide langetamist jääb maapinnale lehestik, mida saab kasutada looduslikuks väetamiseks. Lennukipuit purustatakse purustites ja juhitakse elektrijaamade ahju. 125 km2 suurune lennukipuu istutuskoht võib anda energiat linnale, kus elab 80 tuhat inimest. Raiutud aladel kasvavad 2–4 aasta pärast võrsetest uued kütuseks sobivad sükamooripuud. Teadlased on välja arvutanud, et kui 3% Venemaa ja Ukraina territooriumist eraldatakse loodusliku kütuse kasvatamiseks "plataanide energiaistandustele", siis võiksid riigid küttevajaduse küttepuude arvelt täielikult rahuldada.
"Kasvanud fossiilkütuste" ja "fossiilkütuste" (kivisüsi, maagaas ja nafta) kasutamise peamine eelis on see, et kasvades neelab süsamoorenergia mets süsinikdioksiidi, mis hiljem põlemisel eraldub. See tähendab, et lennukipuude põletamisel paisatakse atmosfääri sama palju CO2, mille lennuk puu oma kasvu ajal neelas. Fossiilkütuste põletamisega suurendame CO2 sisaldust atmosfääris ja see on globaalse soojenemise peamine põhjus.
Uus kütus annab tõotuse väärtusliku taastuvenergia allikana ja muutub tulevikus olulisemaks. Juba täna asub näiteks Euroopa suurim lennukipuu elektrijaam Simmeringis (Austrias). Selle võimsus on 66 MW, siin on 100 km raadiuses kasvanud 190 tuhat tonni platooni aastas. Ja Saksamaal jõuab energiametsade maht 20 miljoni kuupmeetri puiduni aastas.
Uued kütused
Ameerika kodumajapidamiste soojusenergeetika “puukütte” pooldajaid kajastavad ka kolleegid Euroopast. Näiteks Belgias avaldas ajaleht “Saar” 1988. aastal alternatiivina naftatoodete kasutamisele artikli, kus puitu nimetati tuleviku looduslikuks kütuseks. Samadel eesmärkidel tehakse ettepanek kasutada vanapaberit. Seal müüvad kauplused juba vanapaberist briketi valmistamiseks käsitsi pressimist, mis ei jää kalorsusega alla pruunsöele.
Samuti saate osta spetsiaalseid ökonoomseid ahjusid, mis töötavad gaasigeneraatori põhimõttel, mille konstruktsioon takistab soojuse väljapääsu korstna kaudu. Küttepuud ja vanapaberi briketid põlevad selles ahjus väga aeglaselt: kimp - 8 tunniga. Sellisel juhul põlevad küttepuud täielikult, tuhk ja tahm ei eraldu atmosfääri. Ruumide kütmine selliste ahjudega on väga kasulik, sest kilogramm võrreldava kütteväärtusega küttepuid maksab kümme korda vähem kui liitrit vedelkütust, mille hoidmiseks on vaja ka spetsiaalseid kütusemahuteid.
Teist Ameerika teadlaste rühma meelitas kiiresti kasvav pruunvetikas. Mereistandustes tehakse ettepanek töödelda baktereid kasutades metaangaasiks. Kuumutades on võimalik saada ka õlilaadseid aineid. Arvutuste kohaselt suudab 40 tuhande hektari suuruse istanduspinnaga ookeanis asuv looduslik farm tulevikus energiat tarnida linnale, kus elab 50 tuhat inimest. Prantsusmaalt pärit teadlased soovitavad alternatiivse kütusena kasutada üherakulisi vetikaid. Selgub, et need mikroskoopilised organismid vabastavad oma elu jooksul süsivesinikke. Vetikaid spetsiaalsetes mahutites kasvatades ning neid süsinikdioksiidi ja mineraalsooladega varustades saate regulaarselt "süsivesinikke koristada" ja saada looduslikku kütust.
Looduslikke looduslikke "bensiinijaamu" leidub Lõuna-Ameerika troopilistes piirkondades, Filipiinidel. Mõned liaanide ja troopiliste puude liigid sisaldavad looduslikku kütust - "diislikütust", mida pole vaja isegi destilleerida. Liaanidest saadud alternatiivkütus põleb hästi mootorites, andes vähem mürgiseid heitgaas kui bensiin Sobib kütuse ja palmiõli tootmiseks, millest on "diislikütust" suhteliselt lihtne saada.
Kuid praegu on see kõik ulme vallas. Realistlikum projekt on sünteetilise kütuse hankimine söest. USA teadlaste välja töötatud üsna lihtne meetod. Süsi purustatakse, töödeldakse lahustiga ja saadud segule lisatakse vesinik. Tonnist söest saadakse peaaegu 650 liitrit sünteetilist kütust, millest saab toota sünteetilist bensiini.
USA teadlased tegelevad tõsiselt kivisöeõmbluste maa-aluse gaasistamisega. Pürolüüsi meetodil saadakse sellest 40% metaangaasi, 45% koksi ja 3% vedelkütust. Eksperdid on välja töötanud täiesti ootamatu viisi tuleviku kütuse saamiseks ... prügist. Magnetilised ja mittemagnetilised metallid ekstraheeritakse esialgu inimjäätmetest, mis saadetakse seejärel sulatamiseks. Klaasijäätmete ringlussevõtu uus tehnoloogia võimaldab saada killust klaasist, mis on algsetest toorainetest odavam ja kvaliteetsem. Jäätmete jäägid töödeldakse koksiks, metaangaasiks ja vedelaks kütuseks. "Prügi" naftasaadusi katsetati pilootjaamades - need põlevad suurepäraselt. Sel viisil tonnist prügi "ekstraheeritakse" 6 kuni 20 dollarit. 1976 - 1977 San Diegos hakkas tööle spetsiaalne jäätmete taaskasutustehas.
Samasuguse probleemiga tegeletakse edukalt Suurbritannias. Siin on välja töötatud ja töötab praegu prügitöötlusseade, kus kõrgete temperatuuride mõjul saadakse prügist puhutud hapniku (plastpakendid ja -pudelid, toidujäätmed, ajalehtede jäägid, kaltsud jms) põlemisel sünteetilisi naftasaadusi ja vesinikugaasiga metaani. ... Vedelad sünteetilised kütused ja gaas peaksid olema mahutites ja osaliselt diislikütuse jaoks ning osaliselt purustatud klaasi uuesti sulatamiseks, millest saab ehitusplokke. Tulevikus on kavas jäätmeid töödelda vanades kõrgahjudes. See annab kõrge tootlikkuse, säästes aega ja raha uute põletusjaamade ehitamiseks. Katsed on näidanud, et ka ülejäänud räbu kasutatakse ära - see sobib kruusa asendamiseks betoonitööde tegemisel.
Ja siin on veel kaks võimalust sünteetilise bensiini saamiseks. Prantsuse insener A. Rothlisberger hankis kuivadest maisivarredest alternatiivset bensiini. Autor väidab, et tuleviku uut kütust oktaanarvuga 98 saab ammutada õlgedest, saepurust, köögiviljapealsetest ja muudest tsellulooskiude sisaldavatest jäätmetest. Valitsusasutuste survel klassifitseeris leiutaja uue kütuse sünteesimise tehnoloogia, kuid on teada, et uue bensiini kvaliteet sõltub suuresti tselluloosist saadud alkoholidesse ja isopropünüüleetritesse lisatud keerukatest stabiliseerivatest lisanditest. Uus alternatiivkütus ei plahvata, põleb ilma suitsu ja lõhnadeta. Seda saab segada mis tahes vahekorras tavalise bensiiniga. Samal ajal pole tulevikus vaja mootorite disaini muuta. Prantsusmaa kavatseb viia uue bensiini tootmise lõpuks 20 miljoni tonnini aastas.
Teine kunstliku bensiini leiutaja elab Šveitsis. Lähteaineks on hakkepuit, maisikestad, kilekotid. Kuid häda on selles, et "tuleviku bensiin" lõhnab nagu päikesepaiste. Leiutaja peab maksma 8% maksu nagu alkohoolsete jookide tootmine. Sellest hoolimata maksab 1 liiter kunstlikku "tuleviku bensiini" praegusest kaks korda odavamalt ja auto töötab korralikult, nagu uus.
Leiutajate leiutised ei piirdu ainult kunstliku bensiiniga, vaid pakuvad originaalseid meetodeid süsivesinikgaasi tootmiseks koduseks kasutamiseks. Üks neist on välja töötatud Saksamaal. Äärelinnas Schwerbornis asuv prügimägi on uus alternatiivse energiaallikas tulevikus. Prügila täitmisel pandi selle alla gaasikaevude ja torustike võrk. Selgub, et 1 kg prügi annab kuni 200 liitrit gaasi, millest 100 liitrit on metaan. Seni kaevandatakse prügimäel tunnis 40 m3 gaasi.
Uus kütus soojendab tootmisrajatisi. Küla kütmiseks on kavas ehitada alternatiivkütust kasutav soojusseade. Arvutuste kohaselt tasub alternatiivkütuse hankimise hind 3,5 aasta pärast.
Teine viis on veelgi ootamatum. Ettepaneku esitasid Ottapalami võimud Keralas (India). Uue kütuse retsept on järgmine: kaev on täidetud lehmasõnnikuga ja hermeetiliselt suletud. Kääritamisel tekkiv gaas juhitakse ühendatud torude kaudu majades asuvatesse gaasipliitidesse. Selline biogaasijaam rahuldab täielikult pere vajaduse bioenergia järele koduseks kasutamiseks. Tänapäeval on Indias välja töötatud ja rakendatud 53 biogaasisüsteemide mudelit. Neid kasutab tõhusalt umbes 3,5 miljonit perekonda. Riigi valitsus toetab aktiivselt biogaasijaamade laiendamist. Juba praegu säästab see aastas umbes 1,2 miljardit ruupiat.
Päikeseenergia on tuleviku tehnoloogia
Selle artikli alguses mainisime erinevaid uusi energiatehnoloogiaid. Fotogalvaanilised süsteemid (või päikesepatareid) on veel üks “tuleviku tehnoloogia”, mida juba täna kasutatakse.
Paljud inimesed kasutavad nüüd päikesepaneele peamise või varuvarustuse allikana kodudes ja kontorihoonetes. Kui olete hiljuti merel käinud, võite olla märganud, et päikeseenergiat kasutatakse ka navi poides. Sõjavägi on nad juba ammu "omaks võtnud": operatsiooni Desert Storm ajal olid väliraadiod varustatud kergete ECD päikesepaneelidega.
Tulevikus päikesepaneelide kasutamine ainult kasvab. Hiljuti pakkus ECD koostöös Texacoga päikeseenergia tehnoloogiat, et toota naftatootmisseadmeid 200 hektari suurusel naftamaardlal Californias Bakersfieldis. Varem põletati kolme tünni õli tootmiseks aurugeneraatoris. Päikeseenergia kasutamine vähendab lisaks asendamatute ressursside tarbimisele ka kahjulikke heitmeid ja müra.
Fossiilkütused on nafta, bituumenkivisüsi, põlevkivi, maagaas ja selle hüdraadid, turvas ja muud põlevad mineraalid ning caustobiolithi rühma kuuluvad ained, mida kasutatakse peamiselt kütusena, kaevandatakse maa all või kaevandatakse kaevanduses. Fossiilkütused moodustuvad surnud taimede kivistunud jäänustest lagunedes anaeroobsetes tingimustes maapõues kuumuse ja rõhu mõjul miljonite aastate jooksul. Süsi ja turvas on kütus, mis tekib loomade ja taimede jäänuste kuhjumisel ja lagunemisel. Fossiilkütused on taastumatu loodusvara, kuna neid on kogunenud juba miljoneid aastaid. Energiateabe ameti andmetel olid 2007. aastal peamised energiaallikad: nafta - 36,0%, kivisüsi - 27,4%, maagaas - 23,0%, fossiilkütuste osakaal kokku moodustas 86,4% kõigist primaarenergia tarbimise allikatest maailmas (fossiilne ja mittefossiilne). Tuleb märkida, et mittefossiilsete energiaallikate koosseisu kuuluvad: hüdroelektrijaamad - 6,3%, tuumaenergia - 8,5% ja teised (geotermiline, päikese-, loode-, tuuleenergia, puidu põletamine ja jäätmed) 0,9% ulatuses.
Õli (kreeka keeles ναφθα ehk Pärsia õli kaudu Tur. Neft; läheb tagasi Akkad.napatumi - süttima, süttima) on looduslik õline tuleohtlik vedelik, mis koosneb süsivesinike ja mõnede muude orgaaniliste ühendite komplekssegust. Õli värvus on punakaspruun, mõnikord peaaegu must, kuigi mõnikord leitakse nõrgavärvilist kollakasrohelist ja isegi värvitut õli; on spetsiifilise lõhnaga, on levinud Maa settekivimites. Nafta on inimkonnale teada juba iidsetest aegadest. Kuid tänapäeval on õli inimkonna jaoks üks olulisemaid mineraale.
Kivisüsi on fossiilkütuse tüüp, mis moodustub iidsete taimede osadest maa all ilma hapnikuta. Süsiniku rahvusvaheline nimetus tuleneb latist. karbō (kivisüsi). Kivisüsi oli esimene fossiilkütus, mida inimesed kasutasid. Ta lubas toimuda tööstusrevolutsioonil, mis omakorda aitas kaasa söetööstuse arengule, pakkudes sellele kaasaegsemat tehnoloogiat. Süsi, nagu nafta ja gaas, on orgaaniline aine, mis on bioloogiliste ja geoloogiliste protsesside abil aeglaselt lagunenud. Söe moodustumise aluseks on taimejäägid. Sõltuvalt muundumise astmest ja süsiniku konkreetsest kogusest söes eristatakse nelja tüüpi:
pruunid söed (ligniidid); kivisüsi; antratsiidid; grafiidid.
Lääneriikides on veidi erinev klassifikatsioon - vastavalt ligniidid, subbituminoossed söed, bituumensöed, antratsiidid ja grafiidid.
Põlevkivi on tahkete kaustobioliitide rühma kuuluv mineraal, mis kuiva destilleerimise käigus annab märkimisväärse koguse vaiku (koostiselt lähedane õlile). Kild tekkis peamiselt 450 miljonit aastat tagasi mere põhjas taime- ja loomajääkidest. Põlevkivi koosneb valdavast mineraalist (kaltsiit, dolomiit, hüdromaika, montmorilloniit, kaoliniit, päevakivid, kvarts, püriit jt) ja orgaanilistest osadest (kerogeen), viimane moodustab 10–30% kivi massist ja ainult kõrgeima kvaliteediga põlevkivis jõuab 50-70%. Orgaaniline osa on kõige lihtsamate vetikate bio- ja geokeemiliselt muundatud aine, mis säilitas rakustruktuuri (tallomoalginiit) või kaotas selle (kolloalginiit); orgaaniliste osade lisanditena esinevad kõrgemate taimede (vitriiniit, fuseniit, lipoidiniit) muutunud jäänused.
Maagaas on orgaaniliste ainete anaeroobsel lagunemisel maakera soolestikus tekkinud gaaside segu. Viitab mineraalidele. Maagaas reservuaari tingimustes (ilmnemistingimused maa siseruumides) on gaasilises olekus - eraldi kogunemiste (gaasimaardlate) või nafta- ja gaasiväljade gaasimütsi kujul või nafta või vee lahustunud olekus. Standardtingimustes (101,325 kPa ja 20 ° C) on maagaas ainult gaasiline. Samuti võib maagaas olla kristallilises olekus maagaasi hüdraatide kujul.
Gaasihüdraadid (ka looduslike gaaside või klatraatide hüdraadid) on kristallilised ühendid, mis moodustuvad teatud temperatuuri ja rõhu tingimustes veest ja gaasist. Nime "clathrates" (ladina keeles clathratus - "istutada puuri") andis Powell 1948. aastal. Gaasihüdraadid klassifitseeritakse mittestöhhiomeetrilisteks ühenditeks, see tähendab muutuva koostisega ühenditeks.
Põlevkivigaas on põlevkivist toodetud maagaas, mis koosneb peamiselt metaanist.
Turvas (saksa torf) on põlev mineraal; moodustunud soo tingimustes mittetäieliku lagunemise läbi teinud taimejäänuste kuhjumisest. Sisaldab 50-60% süsinikku. Põlemissoojus (maksimaalselt) - 24 MJ / kg. Seda kasutatakse kompleksselt kütusena, väetisena, soojusisolatsioonimaterjalina jne. Raba iseloomustab mittetäielikult lagunenud orgaanilise aine sadestumine mullapinnale, mis hiljem muutub turbaks. Rabades on turbakiht vähemalt 30 cm (kui vähem, siis need on soised maad).
Fossiilkütused sisaldavad suures koguses süsinikku ning sisaldavad fossiilset kivisütt, naftat ja maagaasi. Omakorda moodustusid kunagi elusorganismide ladestustest settekivimite kihi alla mattunud surnud organismide kõrge temperatuuri, rõhu ja anaeroobse lagunemise tagajärjel nafta, gaas, samuti fossiilne kivisüsi. Organismide vanus on olenevalt fossiilkütuse tüübist tavaliselt miljoneid aastaid ja mõnikord üle 650 miljoni aasta. Üle 80% tänapäeval kasutatavast naftast ja gaasist moodustub kihtidena, mis tekkisid mesosooika- ja tertsiaariperioodil vahemikus 180–30 miljonit aastat tagasi merepõhjas settekivimitena kuhjunud mereorganismidest.
Nafta ja gaasi peamised koostisosad tekkisid ajal, mil orgaanilised jäägid ei olnud veel täielikult oksüdeerunud ning süsinik, süsivesinikud ja sarnased komponendid olid väikestes kogustes. Nende ainete jäänuseid katsid settekivimid. Temperatuur ja rõhk tõusid ning kivimi õõnsustesse kogunes vedel süsivesinik.
Nafta ja maagaasi päritolu kohta on olemas alternatiivne hüpotees, mis püüab selgitada mõnede anomaalsete naftamaardlate teket.
Nafta tootmine on naftatööstuse allharu, mis on majandusharu, mis tegeleb loodusliku mineraali - õli kaevandamisega. Kaevamised Eufrati kallastel kinnitasid naftavälja olemasolu 6000–4000 aastat eKr. Seda kasutati kütusena ning naftabituumenit kasutati ehituses ja teedeehituses. Õli oli tuntud ka Vana-Egiptuses, kus seda kasutati surnute palsameerimiseks. Hoolimata asjaolust, et alates 18. sajandist üritati õli rafineerida individuaalselt, kasutati seda kuni 19. sajandi teise pooleni peamiselt looduslikul kujul. Kuid nafta äratas endale suurt tähelepanu alles pärast seda, kui seda tõendati Venemaal vendade Dubinini tehasepraktikaga (aastast 1823) ja Ameerikas keemik B. Sillimani (1855) poolt, et petrooleumi saab sellest eraldada - fotogeeniga sarnane valgustusõli, mis oli tol ajal laialt levinud ja toodetud teatud tüüpi söest ja põlevkivist. Sellele aitas kaasa uus nafta tootmise meetod, mis töötati välja 19. sajandi keskel, kasutades puurkaevu kaevude (kaevanduste) asemel. Esimene (uurimis) naftakaev puuriti tööstuslikult Absheroni poolsaarele 1847. aastal, jõele puuriti esimene tootmiskaev. Kudako Kubanis 1864. aastal. USA-s puuriti esimene kaev 1859. aastal. Naftamaardlate väljaarendamisel pumbatakse reservuaari värsket vett (rõhu säilitamiseks reservuaaris), sealhulgas segus seotud naftagaasiga (vee-gaasi stimulatsioon) või mitmesuguste kemikaalidega, et suurendada naftatagastust ja võidelda kaevude tootmisel tekkiva veega. Tulenevalt asjaolust, et maismaal asuvad naftavarud on ammendumas, on naftatööstuse kaevandamise allharu tehnoloogia edasine täiustamine võimaldanud naftaplatvormide abil hakata arendama mandrilaval naftavälju.
Süsi kaevandamiseks suurest sügavusest on inimkond pikka aega kasutanud kaevandusi. Vene Föderatsiooni sügavaimad kaevandused toodavad kivisütt veidi üle 1200 meetri sügavusest. Koos söega sisaldavad söet sisaldavad setted mitut tüüpi georessursse, millel on tarbijaväärtus. Nende hulka kuuluvad ehitustööstuse toorainena peremees kivimid, põhjavesi, kivisöepõhja metaan, haruldased ja mikroelemendid, sealhulgas väärtuslikud metallid ja nende ühendid. Eriti huvipakkuv on jugade kasutamine hävitamisvahendina pügajate ja teejuhtide täitevorganites. Samal ajal kasvab pidevalt pideva, pulseeriva ja impulsiivse kiirgusega kiiritusjugade poolt kivimite hävitamise tehnoloogia ja tehnoloogia areng.
Söe gaasistamine - kaasaegsete gaasigeneraatorite võimsus tahke kütuse muundamiseks 60 000 m³ / h kuni 80 000 m³ / h. Gaasistamistehnoloogia areneb tootlikkuse (kuni 200 000 m³ / h) ja efektiivsuse (kuni 90%) suurendamise suunas, suurendades selle tehnoloogilise protsessi temperatuuri ja rõhku (vastavalt kuni +2000 ° C ja 10 MPa). Tehti katseid söe maa-alusel gaasistamisel, mille kaevandamine on erinevatel põhjustel majanduslikult kahjumlik.
- 165,93 KbLooduslikud süsivesinike allikad
Nafta, gaas ja kivisüsi
11.11.2011
Vastastikuse mõistmise memorandum PSH # 1
Otinova Valentina Andreevna 10 (4) rakku
1. Õli
a) Füüsikalised omadused:
fraktsioneeriv destilleerimine
b) Keemilised omadused:
krakkimine, termiline, katalüütiline krakkimine
c) vastuvõtmine
d) Rakendus
2. Gaas
a) vastuvõtmine
b) Rakendus
3. Bituumensüsi
a) Bituumensüsi, koksimine
b) Rakendus
Järeldus
Õli
Füüsikalised omadused
Õli on õline tuleohtlik vedelik koos spetsiifilise ainega
lõhn, tavaliselt pruunikas roheka või muu varjundiga,
mõnikord peaaegu must, väga harva värvitu.
Nafta peamine omadus, mis on neile erakordse kuulsuse toonud
energiakandjad, on nende võime kiirgada märkimisväärselt
soojuse kogus. Nafta ja selle derivaadid on kõige kõrgemad
kütuseliigid põlemissoojuse järgi. Õli põlemissoojus - 41 MJ / kg, bensiin
- 42 MJ / kg. Õli oluline näitaja on keemistemperatuur,
mis sõltub õlis sisalduvate süsivesinike struktuurist ja
vahemikus 50 kuni 550 ° C.
Õli, nagu iga vedelik, keeb teatud temperatuuril ja
muutub gaasiliseks olekuks. Erinevad õlikomponendid viiakse üle
gaasiline olek erinevatel temperatuuridel. Niisiis, keemistemperatuur
metaan –161,5 ° С, etaan –88 ° С, butaan 0,5 ° С, pentaan 36,1 ° С. Kerged õlid
keeda temperatuuril 50–100 ° С, rasked - temperatuuril üle 100 ° С.
Õli võib jagada selle komponentideks, selleks puhastatakse see mehaanilistest lisanditest või allutatakse nn fraktsioneerivale destilleerimisele.
Fraktsiooniline destilleerimine - füüsikaline meetod erinevate keemistemperatuuridega komponentide segu eraldamiseks.
Destilleerimine toimub spetsiaalsetes seadmetes - alalduskolonnides, milles korratakse õlis sisalduvate vedelate ainete kondenseerumise ja aurustamise tsüklit.
Tööstusettevõtte skeem õli pidevaks destilleerimiseks
Destilleerimiskolonni saab torukujulises ahjus temperatuurini 320-350 ° C kuumutatud õli. Destilleerimiskolonnil on aukudega horisontaalsed deflektorid - nn plaadid, millele õlifraktsioon kondenseerub.
Rektifikatsiooni käigus jagatakse õli järgmisteks fraktsioonideks:
- Destilleerimisgaasid- madala molekulmassiga süsivesinike segu (propaan, butaan)
- Bensiini osa(bensiini) süsivesinikud ühendist C5H12 - C11H24
- Tööstusbensiini murd -süsivesinikud ühendist C8H18 - C14H30
- Petrooleumi fraktsioon- süsivesinikud ühendist C12H26 - C18H38
- Diislikütus- süsivesinikud ühendist C13H28 - C19H36
Õli destilleerimisjääk - kütteõli -sisaldab süsivesinikke süsinikuaatomite arvuga 18 kuni 50. Alandatud rõhul destilleerimisel saadakse kütteõli, diisliõli (C 18 H 28 - C 25 H 52), määrdeõlid (C 28 H 58 - C 38 H 78), vaseliin ja parafiin - tahkete süsivesinike madalalt sulavad segud. Masuudi destilleerimise tahked jäägid - tõrv ja selle töötlemisproduktid - bituumen ja asfalt kasutatakse teekatete valmistamiseks.
Keemilised omadused
Nafta koosneb peamiselt süsinikust - 79,5 - 87,5% ja vesinikust -
11,0 - 14,5% õlimassist. Lisaks neile sisaldavad õlid veel kolme
element - väävel, hapnik ja lämmastik. Nende koguarv on tavaliselt 0,5
- kaheksa%. Järgmisi elemente leidub õlides ebaolulistes kontsentratsioonides:
vanaadium, nikkel, raud, alumiinium, vask, magneesium, baarium, strontsium, mangaan,
kroom, koobalt, molübdeen, boor, arseen, kaalium jne. Nende üldsisaldus ei ole
ületab 0,02–0,03 massiprotsenti õli. Määratud elemendid moodustavad
orgaanilised ja anorgaanilised ühendid, millest moodustub nafta.
Hapnikku ja lämmastikku leidub õlides ainult seotud olekus. Väävel saab
kohtuda vabas olekus või olla vesiniksulfiidi osa.
Selle tulemusena töödeldakse saadud õli rektifikatsiooniprodukte keemiliselt, sealhulgas mitmeid keerukaid protsesse. Üks nendest - pragunemine naftatooted.
Pragunemine - naftasaaduste termiline lagunemine, mille tulemuseks on molekulis vähem süsinikuaatomitega süsivesinike moodustumine.
Krakkimist on mitut tüüpi: termiline, katalüütiline krakkimine, kõrgsurvepragu, reduktiivne krakkimine.
Termiline krakkimine
- pika süsinikahelaga süsivesiniku molekulide jagamine lühemateks kõrge temperatuuri (470–550 ° С) toimel. Alkaanid lagunevad C-C sidemete purunemise tõttu (tugevamad C-H sidemed jäävad sellel temperatuuril püsima) ning moodustuvad väiksema süsinikuaatomite arvuga alkaanid ja alkeenid.
Näiteks:
C6H14C2H6 + C4H8
Üldiselt saab seda protsessi väljendada diagrammiga:
CnH2n + 2Cn-kH2 (n-k) +2 + CkH2k
Tavapärase termilise krakkimise korral moodustub palju madala molekulmassiga gaasilisi süsivesinikke, mida kasutatakse lähteainena alkoholide, karboksüülhapete ja suure molekulmassiga ühendite (polüetüleen) tootmisel.
Katalüütiline krakkimine toimub katalüsaatorite juuresolekul, mida kasutatakse kompositsiooni looduslike aluminosilikaatidena nAl 2 O 3 * mSiO2 temperatuuril 500 ° C. Katalüsaatoritega lõhenemise tulemuseks on süsivesinikud, mille molekulis on hargnenud või suletud süsinikuaatomite ahel.
Naftasaaduste pragunemine toimub kõrgel temperatuuril, seetõttu moodustuvad sageli süsiniku ladestused (tahm), mis saastavad katalüsaatori pinda, mis vähendab järsult selle aktiivsust. Süsiniku sadestuste eemaldamine - selle regenereerimine on katalüütilise krakkimise praktilise rakendamise peamine tingimus. Lihtsaim viis katalüsaatori regenereerimiseks on selle põletamine, mille käigus süsinik oksüdeeritakse atmosfääri hapnikuga.
Katalüütiline krakkimine on heterogeenne protsess, mis hõlmab tahkeid (katalüsaator) ja gaasilisi (süsivesiniku aurud) aineid. Heterogeensed reaktsioonid (gaas - tahke aine) kulgeb kiiremini tahke aine pindala suurenemisega. Seetõttu purustatakse katalüsaator ning selle regenereerimine ja süsivesinike krakkimine viiakse läbi "keevkihis", mis on teile tuttav väävelhappe tootmisel.
Pragunemise tooraine, näiteks gaasiõli, siseneb reaktorisse (skeem). Reaktori alumise osa läbimõõt on väiksem, seega on etteande auru voolukiirus väga kõrge. Suurel kiirusel liikuv gaas haarab katalüsaatorosakesed kinni ja viib need reaktori ülemisse ossa, kus selle läbimõõdu suurenemise tõttu voolukiirus väheneb. Raskusjõu mõjul langevad katalüsaatorosakesed reaktori alumisse ja kitsamasse ossa, kust neid jälle ülespoole kantakse. Seega on iga katalüsaatori tera pidevas liikumises ja seda pestakse igast küljest gaasilise reaktiiviga.
Keevkihi katalüütilise krakkimise üksuse skeem
Mõned katalüsaatoriterad langevad reaktori välimisse ja laiemasse ossa ning laskuvad gaasivoolu takistusele laskudes alumisse ossa, kus gaasivool need üles võtab ja regeneraatorisse viib. Krakkimiskatalüsaatorite kasutamine võimaldab mõnevõrra suurendada reaktsioonikiirust, vähendada selle temperatuuri ja parandada krakkimistoodete kvaliteeti.
Saadud bensiini fraktsiooni süsivesinikud on üldiselt lineaarsed, mis viib madala tasemeni detonatsioonikindlus saadud bensiini.
Saamine
Naftaväli sisaldab suuri naftagaasi kogunemisi, mis kogunevad maapõues õli kohale ja lahustuvad selles osaliselt kattuvate kivimite rõhul. Seotud naftagaas, nagu nafta, on väärtuslik looduslik süsivesinike allikas. Seotud naftagaas on koostiselt palju halvem kui nafta. Seotud naftagaas on koostiselt rikkam kui maagaas erinevates süsivesinikes. Jagades need murdosadeks, saate:
- Gaasibensiin(pentaan ja heksaan);
- Propaani - butaani segu(propaan ja butaan);
- Kuiv gaas(metaan ja etaan).
Rakendus
Bensiini kasutatakse sisepõlemismootorite kütusena ja ka mootorikütuse lisandina, et hõlbustada mootori käivitamist talvistes oludes. Propaani-butaani segu kasutatakse majapidamiskütusena ja tulemasinate täitmiseks. Kuivat gaasi kasutatakse laialdaselt kütusena. Keemilise tootmise toorainena kasutatakse naftagaasi. Vesinik, atsetüleen, küllastumata ja aromaatsed süsivesinikud ning nende derivaadid saadakse alkaanidest, mis sisenevad seotud naftagaasi koostisse. Gaasilised süsivesinikud võivad moodustada iseseisvaid akumuleerumisi - maagaasivälju.
Maagaas
Maagaas - madala molekulmassiga gaasiliste küllastunud süsivesinike segu. Gaasi põhikomponent on metaan, mille osakaal on vahemikus 75–99 mahuprotsenti. Maagaas hõlmab ka etaani, propaani, butaani, isobutaani, lämmastikku ja süsinikdioksiidi.
Saamine
Maagaasimaardlad asuvad tektooniliste nihete tagajärjel tekkinud poorsetes kivimites. Neid kive katavad kihid ei lase gaasil läbida. Maagaasi koostis erineb valdkonniti märkimisväärselt. Seetõttu tuleb enne kasutamist puhastada maagaas tarbetute komponentide, näiteks väävelhappe soola, vee jne eemaldamiseks. Töötlemine toimub tavaliselt kaevanduskohas. Samal ajal on väävliühendite eemaldamine eriti keeruline, kuna nende põlemisel eraldub mürgine vääveldioksiid (SO 2).
Rakendus
Maagaasi kasutatakse kütusena ja toorainena mitmesuguste orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete tootmiseks. Metaanist saadakse vesinik, atsetüleen ja metüülalkohol, formaldehüüd ja sipelghape. Maagaasi kasutatakse kütusena elektrijaamades, elamute ja tööstushoonete vee soojendamiseks mõeldud katelsüsteemides, kõrgahjude ja ahjukütuste tootmisel. Maagaasi väärtus kütusena seisneb ka selles, et see on keskkonnasõbralik mineraalne kütus. Põlemisel moodustub teist tüüpi kütusega võrreldes palju vähem kahjulikke aineid. Seetõttu on maagaas inimtegevuses üks peamisi energiaallikaid.
Keemiatööstuses kasutatakse maagaasi toorainena mitmesuguste orgaaniliste ainete, näiteks plastide, kummi, alkoholi, orgaaniliste hapete tootmiseks. See oli maagaasi kasutamine, mis aitas sünteesida paljusid looduses olematuid kemikaale, näiteks polüetüleeni.
Süsi
Süsi - settekivim, mis on taimejäänuste (puu sõnajalad, korte ja lümfoidid, samuti esimesed võimlemisspermad) sügava lagunemise produkt. Bituumensüsi koosneb orgaanilistest ja anorgaanilistest ainetest nagu vesi, ammoniaak, vesiniksulfiid ja süsinik.
Koksimine - söe töötlemise meetod, kaltsineerimine ilma õhu juurdepääsuta. Umbes 1000 ° C temperatuuril moodustub koksimise tulemusena järgmine:
Lühike kirjeldus
Õli on õline tuleohtlik vedelik koos spetsiifilise ainega
lõhn, tavaliselt pruunikas roheka või muu varjundiga,
mõnikord peaaegu must, väga harva värvitu.
Looduslikud ja nendega seotud naftagaasid.
Maagaas on gaaside segu, mille põhikomponent on metaan, ülejäänu moodustab etaani, propaani, butaani ja väikese koguse lisandite - lämmastiku, süsinikmonooksiidi (IV), vesiniksulfiidi ja veeauru - osakaal. 90% sellest tarbitakse kütusena, ülejäänud 10% kasutatakse keemiatööstuse toorainena: vesiniku, etüleeni, atsetüleeni, tahma, mitmesuguste plastide, ravimite jne tootmiseks.
Seotud naftagaas on samuti maagaas, kuid seda esineb koos õliga - see on õli kohal või lahustub selles rõhu all. Seotud gaas sisaldab 30-50% metaani, ülejäänu on selle homoloogid: etaan, propaan, butaan ja muud süsivesinikud. Lisaks sisaldab see samu lisandeid nagu maagaasis.
Kolm seotud gaasi fraktsiooni:
Bensiin; seda lisatakse bensiinile mootori käivitamise parandamiseks;
Propaani-butaani segu; kasutatakse majapidamiskütusena;
Kuiv gaas; kasutatakse atsüteleeni, vesiniku, etüleeni ja muude ainete saamiseks, millest saadakse kummikuid, plasti, alkohole, orgaanilisi happeid jms.
Õli.
Õli on kollase või helepruuni kuni musta õlise vedelikuga, millel on iseloomulik lõhn. See on veest kergem ja selles praktiliselt lahustumatu. Õli on umbes 150 süsivesiniku segu, mis on segatud teiste ainetega, seega pole sellel konkreetset keemistemperatuuri.
90% toodetud õlist kasutatakse lähteainena erinevat tüüpi kütuste ja määrdeainete tootmiseks. Samal ajal on nafta keemiatööstuse jaoks väärtuslik tooraine.
Ma nimetan maa toornafta ekstraheeritud toornaftat. Toornaftat ei kasutata, see töödeldakse. Toorõli puhastatakse gaasidest, veest ja mehaanilistest lisanditest ning seejärel destilleeritakse fraktsionaalselt.
Destilleerimine on protsess, mille käigus segud eraldatakse üksikuteks komponentideks või fraktsioonideks, lähtudes nende keemistemperatuuride erinevusest.
Õli destilleerimisel eraldatakse mitu naftasaaduste fraktsiooni:
Gaasifraktsioon (keeduvaru \u003d 40 ° C) sisaldab normaalseid ja hargnenud alkaane CH4 - C4H10;
Bensiini fraktsioon (t ° \u003d 40 - 200 ° C) sisaldab süsivesinikke C5H12 - C11H24; korduva destilleerimise käigus eralduvad segust kerged naftasaadused, mis keevad madalamates temperatuurivahemikes: petrooleeter, lennundus ja mootoribensiin;
Tööstusbensiini fraktsioon (raske bensiin, bp \u003d 150 - 250 ° C) sisaldab süsivesinikke koostisega C 8 H 18 - C 14 H 30, kasutatakse kütusena traktoritele, diiselveduritele, veoautodele;
Petrooleumi fraktsioon (keeduvesi \u003d 180 - 300 ° C) sisaldab süsivesinikke koostisega C12H26 - C18H38; seda kasutatakse reaktiivlennukite, rakettide kütusena;
Gaasiõli (bp \u003d 270 - 350 ° C) kasutatakse diislikütusena ja see on suures ulatuses pragunenud.
Pärast fraktsioonide destilleerimist jääb järele tume viskoosne vedelik - kütteõli. Kütteõlist eraldatakse diisliõlid, vaseliin, parafiin. Kütteõli destilleerimise jääk on tõrv, seda kasutatakse teedeehituse materjalide tootmisel.
Teisene nafta rafineerimine põhineb keemilistel protsessidel:
Pragunemine on suurte süsivesiniku molekulide jagamine väiksemateks. Tehke vahet termilisel ja katalüütilisel krakkimisel, mis on tänapäeval tavalisem.
Reformimine (aromatiseerimine) on alkaanide ja tsükloalkaanide muundamine aromaatseteks ühenditeks. See protsess viiakse läbi bensiini kuumutamisel kõrgendatud rõhul katalüsaatori juuresolekul. Reformimist kasutatakse aromaatsete süsivesinike saamiseks bensiini fraktsioonidest.
Naftasaaduste pürolüüs toimub naftatoodete kuumutamisel temperatuurini 650–800 ° C, peamisteks reaktsioonisaadusteks on küllastumata gaasilised ja aromaatsed süsivesinikud.
Nafta on tooraine mitte ainult kütuse, vaid ka paljude orgaaniliste ainete tootmiseks.
Süsi.
Bituumensüsi on ka energiaallikas ja väärtuslik keemiline tooraine. Söe koostis sisaldab peamiselt orgaanilisi aineid, samuti vett, mineraale, mis moodustavad põletamisel tuha.
Üks söetöötlemisviisidest on koksimine - söe kuumutamine temperatuurini 1000 ° C ilma õhule juurdepääsuta. Kivisöe koksimine toimub koksiahjudes. Koks koosneb peaaegu puhtast süsinikust. Seda kasutatakse redutseerijana malmist kõrgahju tootmisel metallurgiaseadmetes.
Lenduvad ained kondensatsioonil kivisöetõrv (sisaldab palju erinevaid orgaanilisi aineid, enamik neist on aromaatsed), ammoniaagivesi (sisaldab ammoniaaki, ammooniumsooli) ja koksiahjugaas (sisaldab ammoniaaki, benseeni, vesinikku, metaani, süsinikmonooksiidi (II), etüleeni , lämmastik ja muud ained).