Pre priemysel sú dôležité tri zdroje surovín: ropa, plyn a uhlie.
Olej.
Olej je tmavá, olejovitá kvapalina, nerozpustná vo vode, ktorá obsahuje rozvetvené a nerozvetvené alkány, cykloalkány. Zloženie závisí od zálohy.
Olej je hlavným materiálom na získavanie organických zlúčenín suchou destiláciou (pyrolýza, karbonizácia). Hlavnými produktmi sú aromatické uhľovodíky a ich deriváty. Dostávajú najmä farbivá, syntetické tuky a oleje.
S rastúcim významom ropy sa zlepšovali spôsoby chemického spracovania. V súčasnosti asi 90 % syntetických organických zlúčenín pochádza z ropy a jej derivátov.
Laboratórne a priemyselné metódy získavania ropy.
Medzi laboratórnymi a priemyselnými metódami získavania ropy existuje niekoľko významných rozdielov, a to:
- cena (v laboratóriu sa používajú malé množstvá činidiel, zatiaľ čo v priemysle sú potrebné veľké objemy. V laboratóriu sa preto dajú použiť drahé a vzácne zlúčeniny a v priemysle je potrebné obísť najnižšie náklady. Alebo použitie škodlivých toxických látok v laboratóriu je celkom prijateľné kvôli prítomnosti digestory, potom je v priemyselnom meradle mimoriadne nebezpečná.);
- teplo. V priemysle je dodávka tepla veľmi nákladná pre reakcie uskutočňované pri mierne zvýšených a normálnych teplotách, keď sú v laboratóriu takéto syntézy ľahko realizovateľné;
- čistota zmesi. V laboratóriu sa zvyčajne pracuje s čistými látkami, v priemysle najmä so zmesami;
- obeh hmoty. Ak je v priemysle možné separovať zmesi rôznymi chemickými procesmi (destilácia, filtrácia, kontinuálne procesy), potom je to pre laboratórium nerentabilné. V priemysle existuje cyklický proces, kedy sa nezreagovaná látka môže znovu zaviesť do cyklu procesu spracovania a v laboratóriu sa to robí veľmi ťažko.
Rafinácia ropy.
V priemysle sa používa frakčná destilácia „surovej ropy“, v dôsledku ktorej je táto rozdelená do niekoľkých frakcií, ktoré majú rôzne teploty varu:
Benzínová frakcia pozostáva z petroléteru a extrakčného benzínu. Zloženie frakcie sa líši od Od 6 - od 9. Celá frakcia je významným ropným produktom, pretože slúži ako palivo pre spaľovacie motory.
Petrolej (С 9 -С 16) používaný v vykurovacie zariadenia a je tiež palivom pre letecké a turbínové motory.
Plynový olej (nafta) slúži ako palivo pre dieselové motory.
Mazacie oleje (C 20 - C 50) používané ako mazivá.
Vykurovací olej (zvyšok)- používa sa ako palivo, destiluje sa v dôsledku čoho sa získa frakcia uhľovodíkov s vysokou teplotou varu.
Chemické premeny uhľovodíkov obsiahnutých v rope.
Význam paliva v modernom svete výrazne zvyšuje. Práve z tohto dôvodu našli najviac Najlepší spôsob, ako získavanie benzínu z vysokovriacich frakcií - krakovanie - zahrievanie vyšších alkánov bez prístupu vzduchu, v dôsledku čoho dochádza k rozkladu na nižšie a vyššie uhľovodíky:
Ak krakovanie prebieha bez použitia katalyzátora, potom sa nazýva tepelné. Ak sa použije katalyzátor SiO 2 alebo Al 2 O 3 , potom ide o katalytické krakovanie. Produktom takýchto procesov je etán a propén, ktoré sa stali dôležitými surovinami pre priemysel.
Na zlepšenie kvality benzínu sa vykonáva reformovanie a alkylácia.
reformovanie(izomerizácia) - proces, pri ktorom sa nerozvetvené alkány po zahriatí s katalyzátorom premenia na viac rozvetvené s vyšším oktánovým číslom. napr.
Alkylácia- proces, pri ktorom sa zmes alkánov a alkénov premieňa na rozvetvené zlúčeniny s vysokým oktánovým číslom pomocou kyseliny ako katalyzátora:
Zemný plyn.
Zemný plyn je kombináciou plynov, ktorých zloženie závisí od poľa. V zásade ide o zmes metánu, etánu a propánu, no v malom množstve možno nájsť aj dusík, vyššie alkány, uhlík, hélium (zriedkavo).
Zemný plyn je priemyselné palivo, najdôležitejšou zlúčeninou je syntézny plyn(zmes oxidu uhoľnatého a vodíka):
Dá sa získať vystavením horúcemu koksu s vodnou parou, zlúčenina, ktorá sa pri tomto procese získava, sa nazýva vodný plyn:
Metanol sa získava z oxidu uhoľnatého a vodíka:
Reakcia prebieha pod tlakom v prítomnosti katalyzátorov.
Uhlie.
Uhlie slúži ako surovina na výrobu aromatických uhľovodíkov. Schematicky môže byť proces znázornený takto:
Podobne môžete získať toluén.
Suchou destiláciou pri vysokých teplotách vzniká zmes pevných, kvapalných a plynných produktov.
produkt v plynnej fáze je koksárenský plyn, ktorého hlavnými zložkami sú vodík a metán.
tekutý produkt predstavuje decht od ktorej je izolovaný veľký počet fenol, krezol, naftalén, tiofén, antracén.
pevný produkt je koks.
Úvahy o tom, čo nás čaká v budúcnosti, prenasledovali vedcov už predtým. Dnes o tejto téme hovorí každý: od vládnych predstaviteľov až po školákov. Globálne otepľovanie, topenie odveký ľad, demografické problémy, klonovanie ľudí, moderné a budúce spôsoby komunikácie a dopravy, závislosť ľudí od nosičov energie... Napriek tomu je dnes jednou z najpopulárnejších tém problematika alternatívneho paliva.
Palivo budúcnosti – alternatíva k prírodným zdrojom
Prírodné palivá sú v súčasnosti naším hlavným zdrojom energie. Uhľovodíky sa spaľujú, aby sa rozbili molekulárne väzby a uvoľnila sa ich energia. Vysoký stupeň spotreba fosílnych palív vedie k značnému znečisteniu prírodné prostredie keď sú spálené.
Žijeme v 21. storočí, toto je doba nových technológií a mnohí vedci sa domnievajú, že nastal čas na vytvorenie alternatívneho paliva budúcnosti, ktoré dokáže nahradiť tradičné palivo a odstrániť našu závislosť na ňom. Za posledných 150 rokov používanie uhľovodíkov zvýšilo množstvo oxidu uhličitého v atmosfére o 25 %. Spaľovanie uhľovodíkov vedie aj k iným druhom znečistenia, ako je smog, kyslé dažde a znečistenie ovzdušia. Tento druh znečistenia nielen škodí životné prostredie, zdravie zvierat a ľudí, ale vedie aj k vojnám, keďže fosílne palivá sú neobnoviteľné zdroje a časom sa vyčerpajú. Na tento moment je dôležité nájsť nové riešenia a vytvoriť alternatívne zdroje paliva pre budúcnosť.
Zatiaľ čo niektorí vedci riešia otázku zvýšenia faktora získavania ropy v produktívnych formáciách, iní hľadajú spôsoby získania plynného paliva z bridlice, iní prišli na to, že potrebu paliva je možné uspokojiť bežnými star- módna metóda. Je to o o „produktoch z tuhého oleja“, prírodné palivo – palivové drevo. Nápad „starý ako svet“ sa chopili špecialisti zo Stanfordskej univerzity v USA a pridali sa k nim aj vedci z University of Georgia. Samozrejme, tu potrebujeme špeciálne rýchlorastúce odrody drevín ako jelše či platany, ktoré vyprodukujú až 40 ton dreva na 1 hektár ročne.
Platan - Platanus - mohutný strom s hustou rozložitou korunou a hrubým kmeňom - predchodca rozsiahlej rodiny platanov. V rode platanov je asi 10 druhov. Výška platanu dosahuje 60 m a obvod kmeňa - až 18 m! Kmeň platanu má rovnomerný valcový tvar, kôra je zelenkastá - sivej farby, exfoliačný. Listy platanu sú dlaňovito laločnaté, s predĺženými stopkami.
Po vyrúbaní platanov ostane na zemi lístie, ktoré sa dá použiť prírodné hnojivo. Drevo platanu sa drví v drvičkách a privádza do pece elektrární. Plocha plantáží platanov s rozlohou 125 km2 môže dodať energiu mestu s 80 000 obyvateľmi. Na rezných plochách za 2-4 roky z výhonkov opäť vyrastú nové platany vhodné na palivo. Vedci vypočítali, že ak sa 3 % územia Ruska a Ukrajiny vyčlenia na „energetické plantáže platanov“ na pestovanie prírodného paliva, krajiny by mohli plne uspokojiť svoje palivové potreby na úkor palivového dreva.
Hlavnou výhodou využívania „obhospodarovaných fosílnych palív“ na rozdiel od „fosílnych palív“ (uhlie, zemný plyn a ropa) je, že energetický les platanu počas procesu rastu absorbuje oxid uhličitý, ktorý sa neskôr pri spaľovaní uvoľňuje. To znamená, že pri spaľovaní platanov sa do ovzdušia uvoľňuje rovnaké množstvo CO2, ktoré platan počas svojho rastu absorboval. Pri spaľovaní fosílnych palív zvyšujeme obsah CO2 v atmosfére, a to hlavný dôvod globálne otepľovanie.
Nové palivo je prísľubom ako cenný obnoviteľný zdroj energie a v budúcnosti bude ešte dôležitejšie. Už dnes sa napríklad najväčšia európska elektráreň na platane nachádza v Simmeringu (Rakúsko). Jeho kapacita je 66 MW, s ročnou spotrebou 190-tisíc ton platanu vypestovaného tu v okruhu 100 km. A v Nemecku kapacita energetických lesov dosahuje 20 miliónov metrov kubických dreva ročne.
Nové palivá
Americkí zástancovia „drevenia“ vykurovania domácností sa ozývajú aj ich kolegovia z Európy, napríklad v Belgicku v roku 1988 noviny Saar uverejnili článok, v ktorom označili palivové drevo za prírodné palivo budúcnosti, ako alternatívu k využívaniu ropných produktov. Na rovnaké účely sa navrhuje použiť odpadový papier. Už je v predaji v predajniach. ručný lis na výrobu brikiet zo zberového papiera, ktorých výhrevnosť nie je horšia ako hnedé uhlie.
Kúpiť si môžete aj špeciálne ekonomické kachle fungujúce na princípe plynového generátora, ktorých konštrukcia zabraňuje úniku tepla cez komín. Palivové drevo a brikety zo zberového papiera horia v tejto peci veľmi pomaly: zväzok - za 8 hodín Súčasne palivové drevo úplne horí, nedochádza k uvoľňovaniu popola a sadzí do atmosféry. Vykurovanie priestorov takýmito kachľami je veľmi výhodné, pretože kilogram palivového dreva s porovnateľnou výhrevnosťou stojí 10-krát menej ako liter tekutého paliva, na skladovanie ktorého sú potrebné aj špeciálne palivové nádoby.
Rýchlo rastúce hnedé riasy zaujali ďalšiu skupinu amerických vedcov. Morské plantáže sa navrhujú spracovať na plynný metán pomocou baktérií. Zahrievaním je možné získať aj látky podobné olejom. Podľa výpočtov prírodná farma v oceáne s rozlohou plantáží 40-tisíc hektárov bude v budúcnosti schopná zásobovať energiou mesto s 50-tisíc obyvateľmi. Vedci z Francúzska navrhujú používať jednobunkové riasy ako alternatívne palivo. Ukazuje sa, že tieto mikroskopické organizmy v priebehu svojho života uvoľňujú uhľovodíky. Pestovaním rias v špeciálnych nádobách a ich zásobovaním oxidom uhličitým a minerálnymi soľami je možné pravidelne „zbierať uhľovodíky“ a získavať prírodné palivo.
Prírodné „čerpacie stanice“ nachádzajúce sa v trópoch Južná Amerika, na Filipínach. Niektoré druhy viniča a tropických stromov obsahujú prírodné palivo – „naftu“, ktorú ani netreba destilovať. Alternatívne palivo z vínnej révy dokonale horí v motoroch áut a produkuje menej toxických výfukových plynov ako benzín. Vhodné na výrobu top-life a palmový olej, z ktorého je pomerne jednoduché získať „solárny olej“.
Ale zatiaľ je to všetko v oblasti sci-fi. Reálnejším projektom je získavanie syntetického paliva z drevené uhlie. Americkí vedci vyvinuli pomerne jednoduchú metódu. Uhlie sa rozdrví, spracuje sa rozpúšťadlom a do výslednej zmesi sa pridá vodík. Z tony uhlia sa získa takmer 650 litrov syntetického paliva, z ktorého sa dá vyrobiť syntetický benzín.
Americkí vedci sa vážne zaoberajú podzemným splyňovaním uhoľných slojov. Pyrolýzou sa z neho získava 40 % plynného metánu, 45 % koksu a 3 % kvapalného paliva. Špecialisti vyvinuli úplne neočakávaný spôsob, ako získať palivo budúcnosti ... z odpadu. Z ľudského odpadu sa predbežne získavajú magnetické a nemagnetické kovy, ktoré sa následne posielajú na pretavenie. Nová technológia recyklácia skleneného odpadu umožňuje získavať sklo z úlomkov lacnejšie a viac Vysoká kvalita než pôvodná surovina. Zvyšky odpadu sa spracovávajú na koks, metán a kvapalné palivá. „Junk" ropné produkty boli testované v poloprevádzkach – krásne horia. Z tony odpadu takto „vyťažia" od 6 do 20 dolárov. V rokoch 1976-1977 San Diego otvorilo závod na recykláciu odpadu.
Na podobnom probléme však úspešne pracujú v UK. Tu bola vyvinutá a v súčasnosti v prevádzke jednotka na spracovanie odpadu, v ktorej sa vplyvom vysokých teplôt pri spaľovaní vháňaného kyslíka uvoľňujú odpadky (plastové obaly a fľaše, potravinový odpad, zvyšky novín, handry a pod.) sa používa na výrobu syntetických ropných produktov a metánu s vodíkom. Kvapalné syntetické palivá a plyn sa majú skladovať v nádržiach a využívať sčasti na chod dieselového motora a sčasti na tavenie rozbitého skla, z ktorého sa dajú získať stavebné kamene. V budúcnosti sa počíta so spracovaním odpadu v starých vysokých peciach. To poskytne vysokú produktivitu, úsporu času a peňazí na výstavbu nových spaľovní odpadu. Ako ukázali experimenty, zostávajúca troska pôjde tiež do činnosti - je vhodná na nahradenie štrku pri vykonávaní betónových prác.
A tu sú ďalšie dva spôsoby, ako získať syntetický benzín. Francúzsky inžinier A. Roethlisberger získal alternatívny benzín zo suchých kukuričných stoniek. Autor tvrdí, že nové palivo budúcnosti s oktánovým číslom 98 možno získať zo slamy, pilín, vrchov zeleniny a iného odpadu obsahujúceho celulózové vlákna. Pod tlakom vládnych agentúr vynálezca klasifikoval technológiu syntézy nového paliva, ale je známe, že kvalita nového benzínu do značnej miery závisí od komplexných stabilizačných prísad zavádzaných do alkoholov a izopropyléterov získaných z celulózy. Nové alternatívne palivo nedetonuje, horí bez dymu a zápachu. Dá sa miešať v akomkoľvek pomere s bežným benzínom. Zároveň sa v budúcnosti nevyžadujú konštrukčné zmeny v motoroch. Francúzsko má v úmysle časom zvýšiť produkciu nového benzínu na 20 miliónov ton ročne.
Ďalší vynálezca umelého benzínu žije vo Švajčiarsku. východiskový materiál podáva drevené štiepky, kukuričné šupky, igelitové tašky. Problém je však v tom, že „benzín budúcnosti“ zaváňa mesačným svitom. Vynálezca musí zaplatiť 8 % daň ako za výrobu alkoholické nápoje. Napriek tomu stojí 1 liter umelého "benzínu budúcnosti" 2 krát lacnejšie ako skutočný a auto funguje správne, ako nové.
Vývoj vynálezcov sa neobmedzuje len na umelý benzín, ale je ponúkaný pôvodné metódy výroba uhľovodíkového plynu na domáce účely. Jeden z nich bol vyvinutý v Nemecku. ako nový zdroj alternatívna energia budúcnosťou je smetisko v predmestskom meste Schwerborn. Pri napĺňaní skládky bola pod ňou položená sieť plynových studní a potrubí. Ukazuje sa, že 1 kg odpadu dáva až 200 litrov plynu, z čoho 100 litrov je metán. Zo skládky sa zatiaľ „vyťaží“ 40 m3 plynu za hodinu.
Nové kúrenie palivom priemyselné priestory. Na vykurovanie obce sa plánuje výstavba teplárne na alternatívne palivo. Podľa prepočtov sa náklady na získanie alternatívneho paliva vrátia za 3,5 roka.
Druhý spôsob je ešte nečakanejší. Návrh predložili orgány mesta Ottapalam v štáte Kerala (India). Recept na nové palivo je nasledovný: Studňa je naplnená kravským trusom a hermeticky uzavretá. Plyn, ktorý vzniká počas fermentácie, sa dopravuje pripojeným potrubím do plynové sporáky v domoch. Takáto bioplynová stanica plne uspokojuje rodinnú potrebu bioenergie pre domáce použitie. Dnes bolo v Indii vyvinutých a aplikovaných 53 modelov bioplynových systémov. Efektívne ich využíva asi 3,5 milióna rodín. Vláda krajiny aktívne podporuje šírenie bioplynových staníc. Už teraz to ušetrí približne 1,2 miliardy rupií ročne.
Solárna energia je technológiou budúcnosti
Na začiatku článku sme spomínali rôzne nové energetické technológie. Fotovoltické systémy (alebo solárne panely) sú ďalšou „technológiou budúcnosti“, ktorá sa už dnes používa.
Teraz veľa ľudí používa solárne panely ako hlavný alebo záložný zdroj elektriny pre obytné budovy a kancelárske budovy. Ak ste boli nedávno na mori, možno ste si všimli, že energiu využívajú aj navigačné bóje solárne panely. Už dlho boli „adoptované“ armádou: počas operácie Púštna búrka boli poľné rádiá vybavené ľahkými solárnymi panelmi ECD.
V budúcnosti bude využívanie solárnych panelov len rásť. Nedávno ECD v spolupráci so spoločnosťou Texaco navrhla technológiu využitia solárnej energie na poháňanie zariadení na výrobu ropy na 200-hektárovom ropnom poli v Bakersfield v Kalifornii. Predtým sa na ťažbu troch barelov ropy jeden spálil v parnom generátore. Využívanie slnečnej energie povedie nielen k zníženiu spotreby nenahraditeľných zdrojov, ale zníži aj škodlivé emisie a hluk.
Fosílne palivá sú ropa, uhlie, ropná bridlica, zemný plyn a jeho hydráty, rašelina a iné horľavé nerasty a látky zo skupiny kaustobiolitov, používané najmä ako palivo, ťažené pod zemou resp. otvorená cesta. Fosílne palivá vznikajú zo skamenených zvyškov odumretých rastlín pri rozklade v anaeróbnych podmienkach vplyvom tepla a tlaku v zemská kôra za milióny rokov. Uhlie a rašelina sú palivá, ktoré vznikajú pri hromadení a rozklade zvyškov zvierat a rastlín. Fosílne palivá sú neobnoviteľné prírodný zdroj nahromadené za milióny rokov. Podľa Správy energetických informácií boli v roku 2007 primárne využívané zdroje energie: ropa - 36,0 %, uhlie - 27,4 %, zemný plyn - 23,0 %, celkovo podiel fosílnych palív tvoril 86,4 % všetkých zdrojov (fosílne a nefosílne) spotrebovanej primárnej energie vo svete. Treba si uvedomiť, že skladba nefosílnych zdrojov energie zahŕňa: vodné elektrárne – 6,3 %, jadrové – 8,5 %, a ostatné (geotermálna, slnečná, prílivová, veterná energia, spaľovanie dreva a odpadu) vo výške 0,9 %. .
Olej (grécky ναφθα, alebo cez turecký neft, z perzskej ropy; siaha až do Akkadu. Napatum – záblesk, zapálenie) – prírodný olej horľavá tekutina pozostávajúce z komplexnej zmesi uhľovodíkov a niektorých ďalších organických zlúčenín. Farba oleja je červenohnedá, niekedy takmer čierna, hoci niekedy sa vyskytuje aj slabo sfarbený žltozelený až bezfarebný olej; má špecifický zápach, bežný v sedimentárnych horninách Zeme. Ropa je ľudstvu známa už od staroveku. Ropa je však dnes jedným z najdôležitejších minerálov pre ľudstvo.
Uhlie je druh fosílneho paliva vytvoreného z častí starých rastlín pod zemou bez kyslíka. Medzinárodný názov uhlíka pochádza z lat. carbō („uhlie“). Uhlie bolo prvým fosílnym palivom, ktoré človek využíval. Dovolil urobiť Priemyselná revolúcia, čo zase prispelo k rozvoju uhoľného priemyslu a poskytlo mu viac moderná technológia. Uhlie, podobne ako ropa a plyn, je organická hmota, ktorá sa pomaly rozkladá biologickými a geologickými procesmi. Základom tvorby uhlia sú rastlinné zvyšky. V závislosti od stupňa premeny a špecifického množstva uhlíka v uhlí sa rozlišujú štyri typy uhlíka:
hnedé uhlie (lignity); uhlie; antracit; grafity.
V západné krajiny existuje trochu iná klasifikácia - lignity, subbitúmenové uhlie, bitúmenové uhlie, antracit a grafity.
Roponosná bridlica je minerál zo skupiny pevných kaustobiolitov, ktorý pri suchej destilácii dáva značné množstvo živice (podobné zložením ako ropa). Bridlice vznikli najmä pred 450 miliónmi rokov na dne mora zo zvyškov rastlín a živočíchov. Roponosná bridlica pozostáva z prevažne minerálnych (kalcit, dolomit, hydromika, montmorillonit, kaolinit, živce, kremeň, pyrit a iné) a organických častí (kerogén), ktoré tvoria 10 – 30 % hmoty horniny a len v bridlice najvyššej kvality dosahuje 50-70%. Organická časť je bio- a geochemicky premenená látka najjednoduchších rias, ktorá si zachovala svoju bunkovú štruktúru (talomoalginit) alebo ju stratila (koloalginit); vo forme nečistoty v organickej časti sú zmenené zvyšky vyššie rastliny(vitrinitída, fusnit, lipoidinitída).
Zemný plyn je zmes plynov vznikajúcich v útrobách zeme pri anaeróbnom rozklade organickej hmoty. Vzťahuje sa na minerály. Zemný plyn v ložiskových podmienkach (podmienky výskytu v zemskom vnútri) je v plynnom stave - vo forme samostatných akumulácií (ložiská plynu) alebo vo forme plynového uzáveru ropných a plynových polí, alebo v rozpustenom stave v oleja alebo vody. Zemný plyn je za štandardných podmienok (101,325 kPa a 20 °C) len v plynnom stave. Zemný plyn môže byť tiež v kryštalickom stave vo forme hydrátov zemného plynu.
Hydráty plynov (tiež hydráty zemného plynu alebo klatráty) sú kryštalické zlúčeniny vznikajúce za určitých termobarických podmienok z vody a plynu. Názov „clathrates“ (z latinského clathratus – „umiestniť do klietky“) dal Powell v roku 1948. Hydráty plynov sú nestechiometrické zlúčeniny, to znamená zlúčeniny rôzneho zloženia.
Bridlicový zemný plyn (anglicky shale gas) – zemný plyn ťažený z ropných bridlíc a pozostávajúci najmä z metánu.
Rašelina (nemecký Torf) - horľavý minerál; tvorené nahromadením rastlinných zvyškov, ktoré prešli neúplným rozkladom v podmienkach močiarov. Obsahuje 50-60% uhlíka. Spaľovacie teplo (maximálne) - 24 MJ/kg. Používa sa v komplexe ako palivo, hnojivo, tepelnoizolačný materiál atď. Pre močiar je charakteristické ukladanie nedokonale rozloženej organickej hmoty na povrch pôdy, ktorá sa neskôr mení na rašelinu. Vrstva rašeliny v močiaroch je najmenej 30 cm (ak je menšia, potom ide o mokrade).
Fosílne palivá obsahujú vysoké percento uhlíka a zahŕňajú fosílne uhlie, ropu a zemný plyn. Ropa, plyn a fosílne uhlie zase vznikali zo sedimentov kedysi živých organizmov pod vplyvom vysoká teplota, tlakový a anaeróbny rozklad mŕtvych organizmov pochovaných pod vrstvou sedimentárnych hornín. Vek organizmov v závislosti od typu fosílneho paliva je zvyčajne milióny rokov a niekedy presahuje 650 miliónov rokov. Viac ako 80 % ropy a plynu, ktoré sa v súčasnosti používajú, sa vytvorilo vo vrstvách, ktoré sa vytvorili počas druhohôr a treťohôr pred 180 až 30 miliónmi rokov z morských mikroorganizmov, ktoré sa nahromadili ako sediment na morskom dne.
Hlavné zložky ropy, ako aj plynu, vznikli v čase, keď organické zvyšky ešte neboli úplne zoxidované a uhlík, uhľovodíky a podobné zložky boli prítomné v malých množstvách. Zvyšky týchto látok pokrývali sedimentárne horniny. Teplota a tlak sa zvýšili a kvapalný uhľovodík sa hromadil v dutinách hornín.
Čo sa týka pôvodu ropy a zemného plynu, existuje alternatívna hypotéza, ktorá sa pokúša vysvetliť vznik niektorých anomálnych ropných ložísk.
Ťažba ropy - pododvetvie ropného priemyslu, odvetvie hospodárstva zaoberajúce sa ťažbou prírodného nerastu - ropy. Vykopávky na brehoch Eufratu potvrdili existenciu ropného poľa na 6 000 – 4 000 rokov pred naším letopočtom. Používal sa ako palivo a ropný bitúmen - v stavebníctve a cestnej doprave. Olej poznali aj v starovekom Egypte, kde ho používali na balzamovanie mŕtvych. Napriek tomu, že od 18. storočia sa robili samostatné pokusy o čistenie ropy, až do 2. polovice XIX storočí sa používal najmä v v naturáliách. Ropa však vzbudila veľkú pozornosť až po tom, čo v Rusku továrenskou praxou bratov Dubininovcov (od roku 1823) a v Amerike chemikom B. Sillimanom (1855) dokázal, že petrolej, osvetľovací olej podobný fotogénu, dokáže byť z nej izolovaný.ktorý bol v tom čase široko používaný a vyrábal sa z určitých druhov uhlia a bridlice. To bolo uľahčené vyvinutím v polovici XIX storočia Nová cestaťažba ropy pomocou vrtov namiesto vrtov (baní). Prvý (prieskumný) ropný vrt bol priemyselne vyvŕtaný na polostrove Absheron v roku 1847, prvý ťažobný vrt bol vyvŕtaný na rieke. Kudako v Kubane v roku 1864. V Spojených štátoch bol prvý vrt vyvŕtaný v roku 1859. Pri rozvoji ropných polí sladká voda(na udržanie tlaku v zásobníku), vrátane zmiešaného s pridruženým ropným plynom (vodoplynový vplyv) alebo rôznych chemikálie zvýšiť ťažbu ropy a bojovať proti znižovaniu množstva vody v ťažobných vrtoch. Vzhľadom na to, že zásoby ropy na súši sú vyčerpané, ďalšie zlepšovanie technológie ťažobného podsektora ropného priemyslu umožnilo začať s rozvojom ropných polí na kontinentálnom šelfe pomocou ropných plošín.
Na ťažbu uhlia z veľké hĺbky bane ľudstvo používa už oddávna. Najhlbšie bane na území Ruská federácia uhlie sa ťaží z hĺbky niečo vyše 1200 metrov. Spolu s uhlím uhoľné ložiská obsahujú mnoho druhov geozdrojov, ktoré majú spotrebiteľský význam. Patria sem hostiteľské horniny ako suroviny pre stavebný priemysel, podzemná voda, uhoľný metán, vzácne a stopové prvky, napr. vzácne kovy a ich prepojenia. Obzvlášť zaujímavé je použitie trysiek ako nástroja na ničenie vo výkonných orgánoch kombajnov a kombajnov. Zároveň neustále rastie vývoj zariadení a technológií na ničenie uhlia, skaly vysokorýchlostné prúdy kontinuálneho, pulzujúceho a pulzného pôsobenia.
Splyňovanie uhlia - moderné plynové generátory majú kapacitu na premenu tuhých palív od 60 000 m³/h do 80 000 m³/h. Technológia splyňovania sa vyvíja v smere zvyšovania produktivity (až 200 000 m³ / h) a zvyšovania účinnosti (až 90%) zvýšením teploty a tlaku tohto technologický postup(do +2 000 °C, resp. 10 MPa). Experimentovalo sa s podzemným splyňovaním uhlia, ktorého ťažba je z rôznych dôvodov ekonomicky nerentabilná.
- 165,93 kbprírodné pramene uhľovodíkov
Ropa, plyn a uhlie
11.11.2011
MOU PSSH č. 1
Otinová Valentina Andreevna 10(4) trieda
1. Olej
a) Fyzikálne vlastnosti:
frakčná destilácia
b) Chemické vlastnosti:
krakovanie, tepelné, katalytické krakovanie
c) Získavanie
d) Aplikácia
2. Plyn
bloček
b) Aplikácia
3. Uhlie
a) Čierne uhlie, koksovanie
b) Aplikácia
Záver
Olej
Fyzikálne vlastnosti
Olej je olejovitá horľavá kvapalina so špecifickým
vôňa, zvyčajne hnedá so zelenkastým alebo iným nádychom,
niekedy takmer čierne, veľmi zriedkavo bezfarebné.
Hlavná vlastnosť ropy, ktorá im ako výnimočná priniesla svetovú slávu
nosičov energie je ich schopnosť uvoľňovať významné
množstvo tepla. Ropa a jej deriváty majú najvyššie
druhy palív výhrevnosť. Spaľovacie teplo oleja - 41 MJ / kg, benzín
– 42 MJ/kg. Dôležitým ukazovateľom pre olej je bod varu,
čo závisí od štruktúry uhľovodíkov tvoriacich ropu a
sa pohybuje od 50 do 550 °C.
Olej, ako každá kvapalina, vrie pri určitej teplote a
prechádza do plynného stavu. Rôzne zložky oleja sa premieňajú na
plynné skupenstvo pri rozdielna teplota. Takže bod varu
metán -161,5°С, etán -88°С, bután 0,5°С, pentán 36,1°С. Ľahký olej
varia pri 50–100°C, ťažké pri teplotách nad 100°C.
Olej možno rozdeliť na zložky, na tento účel sa čistí od mechanických nečistôt alebo sa podrobuje takzvanej frakčnej destilácii.
Frakčná destilácia - fyzikálna metóda na oddelenie zmesi zložiek s rôznymi bodmi varu.
Destilácia sa vykonáva v špeciálnych zariadeniach - destilačných kolónach, v ktorých sa opakuje cyklus kondenzácie a odparovania kvapalných látok obsiahnutých v oleji.
Schéma priemyselného zariadenia na kontinuálnu destiláciu ropy
Do destilačnej kolóny sa dostáva olej zohriaty v rúrovej peci na teplotu 320-350 °C. Destilačná kolóna má horizontálne prepážky s otvormi – takzvané platne, na ktorých kondenzuje ropná frakcia.
V procese rektifikácie sa ropa delí na tieto frakcie:
- Frakcionačné plyny- zmes uhľovodíkov s nízkou molekulovou hmotnosťou (propán, bután)
- Benzínová frakcia(benzín) uhľovodíky z C 5 H 12 – C 11 H 24
- frakcia ťažkého benzínu - uhľovodíky z C8H18 – C14H30
- Petrolejová frakcia– uhľovodíky z C 12 H 26 – C 18 H 38
- Dieselové palivo– uhľovodíky z C 13 H 28 – C 19 H 36
Zvyšok z destilácie oleja - palivový olej - obsahuje uhľovodíky s počtom atómov uhlíka od 18 do 50. Destiláciou za zníženého tlaku z vykurovacieho oleja sa vyrába solárny olej (C 18 H 28 - C 25 H 52), mazacie oleje (C 28 H 58 - C 38 H 78), ropa želé a parafín - taviteľné zmesi pevných uhľovodíkov. Pevný zvyšok z destilácie vykurovacieho oleja - decht a produkty jeho spracovania - bitúmen a asfalt používané na výrobu povrchov ciest.
Chemické vlastnosti
Oleje pozostávajú hlavne z uhlíka – 79,5 – 87,5 % a vodíka –
11,0 - 14,5 % hmotnosti oleja. Okrem nich oleje obsahujú ďalšie tri
prvky sú síra, kyslík a dusík. Ich celkový počet je zvyčajne 0,5
- osem %. V nevýznamných koncentráciách v olejoch sú prvky:
vanád, nikel, železo, hliník, meď, horčík, bárium, stroncium, mangán,
chróm, kobalt, molybdén, bór, arzén, draslík atď. Ich celkový obsah nie je
presahuje 0,02 - 0,03 % hmotnosti oleja. Tieto prvky sa tvoria
organické a anorganické zlúčeniny tvoriace ropu.
Kyslík a dusík sa v olejoch nachádzajú len vo viazanom stave. Síra môže
sa vyskytujú vo voľnom stave alebo sú súčasťou sírovodíka.
Výsledkom je, že výsledné produkty rektifikácie oleja sú podrobené chemickému spracovaniu, ktoré zahŕňa množstvo zložitých procesov. Jeden z nich - praskanie ropných produktov.
Praskanie - tepelný rozklad ropných produktov, vedúci k vzniku uhľovodíkov s menším počtom atómov uhlíka v molekule.
Existuje niekoľko typov krakovania: tepelné krakovanie, katalytické krakovanie, vysokotlakové krakovanie, redukčné krakovanie.
Tepelné praskanie
– štiepenie molekúl uhľovodíkov s dlhým uhlíkovým reťazcom na kratšie vplyvom vysokej teploty (470-550°C). Rozbitím väzieb C–C sa rozkladajú alkány (pri tejto teplote sa zachovajú silnejšie väzby C–H) a vznikajú alkány a alkény s menším počtom atómov uhlíka.
Napríklad:
C6H14C2H6 + C4H8
V všeobecný pohľad Tento proces možno vyjadriť ako:
CnH2n+2 Cn-kH2(n-k)+2 + CkH2k
Pri klasickom tepelnom krakovaní vzniká veľa nízkomolekulárnych plynných uhľovodíkov, ktoré sa používajú ako suroviny na výrobu alkoholov, karboxylových kyselín, vysokomolekulárnych zlúčenín (polyetylén).
katalytické krakovanie sa vyskytuje v prítomnosti katalyzátorov, ktoré sa používajú ako prírodné aluminosilikáty kompozície n Al 2 O 3 * m Si02 pri 500 °C. Realizácia krakovania pomocou katalyzátorov vedie k tvorbe uhľovodíkov s rozvetveným alebo uzavretým reťazcom uhlíkových atómov v molekule.
Krakovanie ropných produktov prebieha pri vysokých teplotách, preto sa často tvoria uhlíkové usadeniny (sadze), ktoré kontaminujú povrch katalyzátora, čo prudko znižuje jeho aktivitu. Čistenie od karbónových usadenín – jeho regenerácia – je hlavnou podmienkou praktickej realizácie katalytického krakovania. Väčšina ľahká cesta regeneráciou katalyzátora je jeho praženie, pri ktorom dochádza k oxidácii uhlíkových nánosov vzdušným kyslíkom.
Katalytické krakovanie je heterogénny proces zahŕňajúci pevné (katalyzátor) a plynné (uhľovodíkové pary) látky. Heterogénne reakcie (plyn - pevná látka) prebiehajú rýchlejšie so zväčšujúcim sa povrchom pevný. Preto sa katalyzátor rozdrví a jeho regenerácia a krakovanie uhľovodíkov prebieha vo „fluidnom lôžku“, ktorý poznáte z výroby kyseliny sírovej.
Krakovacia surovina, ako je plynový olej, vstupuje do reaktora (schémy). Spodná časť reaktora má menší priemer, takže prietok vstupnej pary je veľmi vysoký. Plyn pohybujúci sa vysokou rýchlosťou zachytáva častice katalyzátora a unáša ich do hornej časti reaktora, kde v dôsledku zväčšovania jeho priemeru klesá prietok. Pôsobením gravitácie padajú častice katalyzátora do spodnej, užšej časti reaktora, odkiaľ sú opäť unášané nahor. Každé zrnko katalyzátora je teda v neustálom pohybe a je zo všetkých strán premývané plynným činidlom.
Schéma jednotky katalytického krakovania vo fluidnom lôžku
Niektoré zrná katalyzátora vstupujú do vonkajšej, širšej časti reaktora a narážajúc na odpor prúdenia plynu do nej klesajú nižšia časť, kde sú zachytávané prúdom plynu a odvádzané do regenerátora. Použitie krakovacích katalyzátorov umožňuje mierne zvýšiť rýchlosť reakcie, znížiť jej teplotu a zlepšiť kvalitu produktov krakovania.
Získané uhľovodíky benzínovej frakcie majú prevažne lineárnu štruktúru, čo vedie k nízkej odolnosť proti klepaniu dostal benzín.
Potvrdenie
Ropné pole obsahuje veľké akumulácie súvisiaceho ropného plynu, ktorý sa zhromažďuje nad ropou v zemskej kôre a čiastočne sa v nej rozpúšťa pod tlakom nadložných hornín. Pridružený ropný plyn, podobne ako ropa, je cenným prírodným zdrojom uhľovodíkov. Zloženie súvisiaceho ropného plynu je oveľa horšie ako zloženie ropy. Pridružený ropný plyn je bohatší na zloženie rôznych uhľovodíkov ako zemný plyn. Ak ich rozdelíte na zlomky, dostanete:
- Benzín(pentán a hexán);
- zmes propán-bután(propán a bután);
- suchý plyn(metán a etán).
Aplikácia
Benzín sa používa ako palivo pre spaľovacie motory a ako prísada do motorového paliva na uľahčenie štartovania motorov v zimných podmienkach. Zmes propán-bután sa používa ako palivo v domácnostiach a na plnenie zapaľovačov. Suchý plyn je široko používaný ako palivo. Ropný plyn sa používa ako surovina pre chemickú výrobu. Vodík, acetylén, nenasýtené a aromatické uhľovodíky a ich deriváty sa získavajú z alkánov v súvisiacich ropných plynoch. Plynné uhľovodíky môžu vytvárať nezávislé akumulácie - ložisko zemného plynu.
Zemný plyn
Zemný plyn - zmes plynných nasýtených uhľovodíkov s malou molekulovou hmotnosťou. Hlavnou zložkou plynu je metán, ktorého podiel sa v závislosti od oblasti pohybuje od 75 do 99 % objemu. Zemný plyn zahŕňa aj etán, propán, bután, izobután, dusík a oxid uhličitý.
Potvrdenie
Ložiská zemného plynu sa nachádzajú v pórovitých horninách vytvorených v dôsledku tektonických posunov. Vrstvy pokrývajúce tieto horniny neprepúšťajú plyn. Zloženie zemného plynu sa v jednotlivých oblastiach výrazne líši. Preto treba zemný plyn pred použitím upraviť, aby sa z neho odstránili nežiaduce zložky ako sírany, voda atď. Spracovanie sa zvyčajne vykonáva na mieste ťažby. Zároveň je obzvlášť náročné odstraňovanie zlúčenín síry, pretože pri ich spaľovaní sa uvoľňuje toxický oxid siričitý (SO 2).
Aplikácia
Zemný plyn sa používa ako palivo a ako surovina na výrobu rôznych organických a anorganických látok. Z metánu sa získava vodík, acetylén a metylalkohol, formaldehyd a kyselina mravčia. Zemný plyn sa používa ako palivo v elektrárňach, v kotolniach na ohrev vody v obytných budovách a priemyselné budovy, vo vysokej peci a výrobe v otvorenom ohnisku. Hodnota zemného plynu ako paliva spočíva aj v tom, že ide o ekologické minerálne palivo. Pri jeho spaľovaní vzniká v porovnaní s inými druhmi paliva oveľa menej škodlivých látok. Preto je zemný plyn jedným z hlavných zdrojov energie v ľudskej činnosti.
V chemickom priemysle sa zemný plyn používa ako surovina na výrobu rôznych organických látok, ako sú plasty, guma, alkohol, organické kyseliny. Práve využitie zemného plynu pomohlo pri syntéze mnohých chemikálií, ktoré v prírode neexistujú, ako napríklad polyetylén.
Uhlie
Uhlie - usadenina, ktorý je produktom hĺbkového rozkladu rastlinných zvyškov (stromové paprade, prasličky a palice, ako aj prvé nahosemenné rastliny). Uhlie pozostáva z organických a anorganických látok, ako je voda, amoniak, sírovodík a uhlík - uhlie.
Koksovanie - spôsob spracovania uhlia, kalcinácia bez prístupu vzduchu. Pri teplote asi 1000 °C v dôsledku koksovania vznikajú:
Stručný opis
Olej je olejovitá horľavá kvapalina so špecifickým
vôňa, zvyčajne hnedá so zelenkastým alebo iným nádychom,
niekedy takmer čierne, veľmi zriedkavo bezfarebné.
Prírodné a súvisiace ropné plyny.
Zemný plyn je zmes plynov, ktorej hlavnou zložkou je metán, zvyšok tvorí etán, propán, bután a v malom množstve nečistoty – dusík, oxid uhoľnatý (IV), sírovodík a vodná para. 90 % sa využíva ako palivo, zvyšných 10 % sa využíva ako surovina pre chemický priemysel: výroba vodíka, etylénu, acetylénu, sadzí, rôzne plasty, lieky a pod.
Pridružený ropný plyn je tiež zemný plyn, ale vyskytuje sa spolu s ropou – nachádza sa nad ropou alebo sa v nej pod tlakom rozpúšťa. Pridružený plyn obsahuje 30-50% metánu, zvyšok sú jeho homológy: etán, propán, bután a iné uhľovodíky. Navyše obsahuje rovnaké nečistoty ako v zemnom plyne.
Tri frakcie súvisiaceho plynu:
Benzín; pridáva sa do benzínu na zlepšenie štartovania motora;
zmes propán-bután; používané ako palivo pre domácnosť;
suchý plyn; používa sa na výrobu acylénu, vodíka, etylénu a iných látok, z ktorých sa zase vyrábajú kaučuky, plasty, alkoholy, organické kyseliny atď.
Olej.
Olej je olejovitá kvapalina žltej alebo svetlohnedej až čiernej farby s charakteristickým zápachom. Je ľahší ako voda a je v nej prakticky nerozpustný. Ropa je zmes asi 150 uhľovodíkov zmiešaných s inými látkami, takže nemá špecifický bod varu.
90 % vyprodukovanej ropy sa používa ako surovina na výrobu rôzne druhy palivá a mazivá. Ropa je zároveň cennou surovinou pre chemický priemysel.
Ropu extrahovanú z útrob zeme nazývam surová. Ropa sa nepoužíva, spracúva sa. Surová ropa sa čistí od plynov, vody a mechanických nečistôt a potom sa podrobí frakčnej destilácii.
Destilácia je proces delenia zmesí na jednotlivé zložky alebo frakcie na základe rozdielov v ich bodoch varu.
Počas destilácie ropy sa izoluje niekoľko frakcií ropných produktov:
Plynná frakcia (tvr. = 40°C) obsahuje normálne a rozvetvené alkány CH4 - C4H10;
Benzínová frakcia (tvr. = 40 - 200 °C) obsahuje uhľovodíky C5H12 - C11H24; pri opätovnej destilácii sa zo zmesi uvoľňujú produkty ľahkého oleja vriaceho v nižších teplotných rozsahoch: petroléter, letecký a automobilový benzín;
Ťažký benzín (ťažký benzín, bod varu = 150 - 250 °C), obsahuje uhľovodíky zloženia C 8 H 18 - C 14 H 30, používané ako palivo pre traktory, dieselové lokomotívy, nákladné autá;
Petrolejová frakcia (tvr. = 180 - 300 °C) zahŕňa uhľovodíky zloženia C12H26 - C18H38; používa sa ako palivo pre prúdové lietadlá, rakety;
Plynový olej (teplota varu = 270 - 350 °C) sa používa ako motorová nafta a krakuje sa vo veľkom meradle.
Po destilácii frakcií zostane tmavá viskózna kvapalina - vykurovací olej. Solárne oleje, vazelína, parafín sú izolované z vykurovacieho oleja. Zvyšok z destilácie vykurovacieho oleja je decht, používa sa pri výrobe materiálov na stavbu ciest.
Recyklácia oleja je založená na chemických procesoch:
Krakovanie je štiepenie veľkých molekúl uhľovodíkov na menšie. Rozlišujte tepelné a katalytické krakovanie, ktoré je v súčasnosti bežnejšie.
Reformácia (aromatizácia) je premena alkánov a cykloalkánov na aromatické zlúčeniny. Tento proces sa vykonáva zahrievaním benzínu pri vysoký krvný tlak v prítomnosti katalyzátora. Reformovanie sa používa na získanie aromatických uhľovodíkov z benzínových frakcií.
Pyrolýza ropných produktov sa uskutočňuje zahrievaním ropných produktov na teplotu 650 - 800°C, hlavnými reakčnými produktmi sú nenasýtené plynné a aromatické uhľovodíky.
Ropa je surovinou na výrobu nielen paliva, ale aj mnohých organických látok.
Uhlie.
Uhlie je tiež zdrojom energie a cennou chemickou surovinou. Zloženie uhlia je najmä organická hmota, ako aj voda, minerály, ktoré pri spaľovaní tvoria popol.
Jedným z druhov spracovania uhlia je koksovanie - ide o proces ohrevu uhlia na teplotu 1000 °C bez prístupu vzduchu. Koksovanie uhlia sa vykonáva v koksovacích peciach. Koks pozostáva z takmer čistého uhlíka. Používa sa ako redukčné činidlo pri vysokopecnej výrobe surového železa v hutníckych prevádzkach.
Prchavé látky pri kondenzácii uhoľného dechtu (obsahuje veľa rôznych organických látok, z ktorých väčšina je aromatických), čpavková voda (obsahuje čpavok, amónne soli) a koksárenský plyn (obsahuje čpavok, benzén, vodík, metán, oxid uhoľnatý (II), etylén , dusík a iné látky).