Природні джерела вуглеводнів: газ, нафту, кокс. Використання їх як паливо та в хімічному синтезі

Спори про форму Землі не применшують значення її вмісту. Найголовнішими викопними завжди були підземні води. Вони забезпечують першочергову потребу людського організму. Однак без викопного палива, яке є основним постачальником енергії для цивілізації людей, життя людини є зовсім іншим.

Паливо – джерело енергії

Серед усіх копалин, прихованих у надрах Землі, паливо належить до пального (або осадового) виду.

Основа вуглеводнева, тому одним із ефектів реакції горіння є виділення енергії, яку легко можна використовувати для покращення комфортності життя людини. За останнє десятиліття близько 90% всієї енергії, що використовується на Землі, було вироблено за допомогою викопного палива. Цей факт змушує багато про що задуматися, якщо врахувати, що багатства надр планети відносяться до невідновлюваних джерел енергії і з часом виснажуються.

Види палива

Горючі сланці

Нафтові

Аерозолі

Суспензії

Кам'яний, антрацити, графіти

Сапропель

Сланцевий газ

Бітумні піски

Емульсії

Рудний газ

Рідке ракетне паливо

Болотяний газ

Вироблені на основі процесу Фішера-Тропша

Гідрат метану

Стиснутий газ

Продукти газифікації твердого палива

Основні види палива
тверді	рідкі	газоподібні	дисперсні

Постачальником всіх видів викопного палива є нафта, вугілля та природний газ.

Коротка використовується як паливо

Сировиною для енергоносіїв є нафта, вугілля, горючі сланці, природний газ, газові гідрати, торф.

Нафта- Рідина, що відноситься до горючих (осадових) копалин. Складається з вуглеводнів та інших хімічних елементів. Колір рідини, в залежності від складу, варіюється між світло-коричневим, темно-коричневим та чорним кольорами. Рідко зустрічаються склади жовто-зеленого та безбарвного забарвлення. Наявність у нафті азоту, сірки та кисневмісних елементів визначають її колір та запах.

Вугілля- Назву латинського походження. Carbō - міжнародна назва вуглецю. У складі присутні бітумні маси та залишки рослин. Це органічна сполука, що стала об'єктом повільного розкладання під впливом зовнішніх факторів (геологічних та біологічних).

Горючі сланці, як і вугілля, є представником групи твердих горючих копалин, або каустобіолітів (що в дослівному перекладі з грецької мовизвучить як «горючий життєвий камінь»). При сухій перегонці (під впливом високих температур) утворює смоли, близькі за своїм хімічним складом до нафти. У складі сланців переважають мінеральні речовини (кальцид, доломіт, кварц, пірит та ін.), але є і органічні (кероген), які тільки в породах високої якостідосягають 50% всього складу.

Природний газ- газоподібна речовина, що утворюється при розкладанні органічних речовин. У надрах Землі зустрічаються три види накопичення сумішей газів: окремі скупчення, газові шапки нафтових родовищ та у складі нафти чи води. За оптимальних кліматичних умов речовина знаходиться лише у газоподібному стані. Можливе знаходження у земних надрах у вигляді кристалів (природні газогідрати).

Газові гідрати- кристалічні утворення, що утворюються з води та газу за певних умов. Належать до групи сполук змінного складу.

Торф- пухка порода, що використовується як паливо, теплоізоляційний матеріал, добриво. Є газоносними корисними копалинами, застосовується як паливо в багатьох регіонах.

Походження

Все, що сучасна людина видобуває в надрах землі, стосується невідновлюваних природних ресурсів. Для їх появи знадобилися мільйони років та особливі геологічні умови. Велика кількість копалин палива утворилася в мезозої.

Нафта- згідно з біогенною теорією її походження, освіта тривала протягом сотень мільйонів років з органічних речовин осадових порід.

Вугілля- утворюється за умови, що рослинний матеріал, що розкладається, поповнюється швидше, ніж відбувається його розкладання. Слушним місцем для такого процесу є болота. Стояча вода оберігає пласт рослинної маси від повного руйнування бактеріями за допомогою малого вмісту в ній кисню. Вугілля ділиться на гумусовий (походить із залишків деревини, листя, стебел) та сапропелітовий (утворений в основному з водоростей).

Сировиною для утворення вугілля можна назвати торф. За умови занурення його під шари наносів відбувається втрата води та газів під впливом стиснення та утворення вугілля.

Горючі сланці- органічна складова утворена за допомогою біохімічних перетворень найпростіших водоростей. Діляється на два види: талломоальгініт (містить водорості із збереженою клітинною структурою) та коллоальгініт (водорості з втратою клітинної структури).

Природний газ- згідно з тією ж теорією біогенного походження копалин, природний газ утворюється при великих показаннях тиску і температури, ніж нафта, що доводиться глибшим заляганням родовищ. Утворюються вони з однакового природного матеріалу(останки живих організмів).

Газові гідрати- це такі освіти, появи яких необхідні спеціальні термобаричні умови. Тому утворюються вони переважно на морських донних опадах і мерзлих породах. Також можуть утворюватися на стінках труб при видобутку газу, у зв'язку з чим викопне підігрівають до температури вище гідратоутворення.

Торф- утворюється в умовах боліт з не повністю розкладених органічних залишків рослин. Відкладається на поверхні ґрунту.

Здобич

Кам'яне вугілля та природний газ розрізняються не тільки способами підйому на поверхню. Глибше за інші розташовані родовища газу - від одного до декількох кілометрів углиб. Знаходиться речовина у порах колекторів (пласт, що містить природний газ). Силою, що змушує підніматися речовину вгору, є різницю тиску в підземних пластах та системі збору. Видобуток відбувається за допомогою свердловин, які намагаються розподілити рівномірно протягом усього родовища. Видобуток палива, таким чином, дозволяє уникнути перетікання газу між ділянками та несвоєчасного обводнення покладів.

Технології видобутку нафти та газу мають деякі подібності. Види нафтовидобутку розрізняють за способами підняття речовини на поверхню:

• фонтан (технологія, схожа на газову, заснована на різниці тиску під землею і в системі доставки рідини);
• газліфт;
• за допомогою електровідцентрового насоса;
• із встановленням електрогвинтового насоса;
• штангові насоси (іноді з'єднані з наземним верстатом-гойдалкою).

Спосіб видобутку залежить від глибини залягання речовини. Варіантів підняття нафти на поверхню безліч.

Спосіб розробки вугільного родовища залежить також від особливостей залягання вугілля в грунті. Відкритим способом ведуть розробку при знаходженні копалини на рівні ста метрів від поверхні. Часто виробляється змішаний тип видобутку: спочатку відкритим способом, Потім - підземним (за допомогою вибоїв). Вугільні поклади багаті на інші ресурси споживчої значимості: це цінні метали, метан, рідкісні метали, підземні води.

Сланцеві родовища розробляються шахтним способом (вважається низькоефективним) або видобутком у пласті, при нагріванні породи під землею. У зв'язку із складністю технології видобуток ведеться в дуже обмежених кількостях.

Видобуток торфу ведеться за допомогою осушення боліт. Внаслідок появи кисню активізуються аеробні мікроорганізми, що розкладають його органічну речовину, що призводить до виділення вуглекислого газу з величезною швидкістю. Торф – найдешевший вид палива, його видобуток ведеться постійно з дотриманням певних правил.

Видобувані запаси

Одна з оцінок добробуту суспільства проводиться у разі споживання палива душу населення: що більше споживання, тим комфортніше живуть люди. Цей факт (і не лише) змушує людство збільшувати обсяги видобутку палива, впливаючи на ціноутворення. Вартість нафти сьогодні визначається таким економічним терміном як нетбек. Цей термін має на увазі ціну для якої включені середньозважена вартість нафтопродуктів (що виробляються з речовини, що купується) і доставка сировини до підприємства.

Торгові біржі реалізують нафту за цінами СІФ, що у дослівному перекладі звучить як «ціна, страхування та фрахт». З цього можна зробити висновок, що вартість нафти сьогодні за котируваннями угод включає ціну сировини, транспортні витрати з його доставки.

Темпи споживання

З урахуванням зростаючих темпів споживання природних ресурсівдати однозначну оцінку забезпеченості паливом на тривалий період складно. За існуючої динаміки видобуток нафти у 2018 році становитиме 3 мільярди тонн, що призведе до виснаження світових запасів на 80% вже до 2030 року. Забезпеченість чорним золотом прогнозується не більше 55 - 50 років. Природний газ може бути вичерпаний через 60 років за сучасних темпів споживання.

Запасів вугілля Землі набагато більше, ніж нафти, газу. Однак за останнє десятиліття його видобуток збільшився, і якщо темпи не спадуть, то із запланованих 420 років (існуючі прогнози) запаси вичерпаються за 200.

Вплив на довкілля

Активне використання копалин палива призводить до збільшення викиду в атмосферу діоксиду вуглецю (CO2), згубний вплив на клімат планети якого підтверджено міжнародними екологічними організаціями. Якщо не скоротити викиди CO2, неминуча екологічна катастрофа, яку можуть спостерігати сучасники. За попередніми підрахунками, від 60% до 80% всіх копалин запасів палива повинні залишитися незайманими для стабілізації обстановки Землі. Однак це не єдиний побічний ефектвикористання викопного палива. Сам видобуток, транспортування, переробка на НПЗ сприяють забрудненню довкіллякуди токсичнішими речовинами. Прикладом може бути аварія в Мексиканській затоці, що призвела до припинення Гольфстріму.

Обмеження та альтернативи

Видобуток горючих копалин - вигідний бізнес для компаній, головним обмежувачем діяльності яких є виснаження природних запасів. Зазвичай забувають згадати у тому, що порожнечі, освічені діяльністю людини у надрах землі, сприяють зникненню прісної води лежить на поверхні та її догляду у глибокі верстви. Зникнення питної водиЗемлі не можна виправдати жодними перевагами видобутку горючих копалин. А воно станеться, якщо людство не займеться раціоналізацією свого перебування на планеті.

Ще п'ять років тому в Китаї з'явилися мотоцикли та автомобілі з двигунами нового покоління (безпаливні). Але вони були випущені в строго обмеженій кількості (для певного кола людей), а технологія стала засекреченою. Це говорить лише про недалекоглядність людської жадібності, адже якщо можна «робити гроші» на нафті та газі, ніхто не завадить нафтовим магнатам цим займатися.

Висновок

Поряд з відомими альтернативними (відновлюваними) джерелами енергії існують менш затратні, але засекречені технології. Все ж таки їх застосування неминуче має увійти в життя людини, інакше майбутнє стане не таким тривалим і безхмарним, як його уявляють «бізнесмени».

У той час як у передових країнах світу розробляють нові способи отримання «чистої енергії», більша частина світу досі споживає такі енергоносії, як дрова, вугілля та нафта. Навіть у розвинених країнах вугілля досі зберігає свої позиції. Тому в глобальному масштабі перехід на газове паливо вважається великим кроком уперед через його енергетичну ефективність та екологічну чистоту.

Природний газ міг би зайняти ще більше місце у структурі світового споживання, якби розширювалася його роль автотранспортного палива. Використовувати природний газ складніше, ніж звичний бензин чи дизельне паливо, але виграш може бути також дуже великим.

Екологи та медики не втомлюються говорити про необхідність зниження загазованості великих міст. І йдеться в цьому випадку не лише про викиди вуглекислоти — найвідомішого парникового газу. Вихлоп автомобіля багатий і іншими отруйними речовинами - чадним газом, сполуками азоту та сірки, частинками сажі. Важливо зменшити частку шкідливих речовин, а для цього молекули палива повинні бути максимально простими, щоб процес горіння був найповнішим. Метан, чия формула СН4 — саме таке паливо.

Саме тому у наші дні дедалі частіше сприймають природний газ як альтернативу нафті. Важливо відзначити, що коли говорять про природний газ, то йдеться саме про метан, оскільки під словом «автогаз» часто розуміються інші речовини: пропан та бутан, які є продуктами перегонки нафти.

Ціна на природний газ менша за ціну на бензин або дизельне паливо. Запаси його на планеті незрівнянно більші, ніж запаси нафти, особливо це справедливо для Росії. Тому розвиток транспортної інфраструктури, орієнтованої експлуатацію автомашин, що працюють на природному газі, є вигідним довгостроковим вкладенням.

Географія світової газової автомобілізації дуже химерна — і бідні, і багаті країни. Усі приходили до ідеї використання природного газу своїм шляхом, виходячи зі своїх потреб. Європейським лідером є Італія, де кількість газових автомобілів наближається до мільйона, але їй ще далеко до таких країн, як Іран та Пакистан, у кожній з яких бігає понад 3 мільйони автомашин на природному газі. Існує Державна програмаз розвитку автотранспорту на стислому природному газі та у Росії.

Дуже методично розвиває буквально з нуля свій газовий транспорт Фінляндія, яка задовольняє свої потреби за рахунок російського природного газу. Це не лише внесок автотранспортних підприємств у вирішення екологічних завдань, а й пряма економія.

Метан як моторне паливо вдвічі ефективніше за бензин, його використання збільшує ресурс двигуна, і, що особливо важливо для північних країн, Мотор на метані легко заводиться навіть при дуже низьких температурах.

Є й складнощі в експлуатації, тому що його доводиться возити в балонах високого тиску. Найчастіше природний газ стискають до 200 атмосфер і заправка одного стандартного 35-літрового балона еквівалентна приблизно 7-8 літрам бензину або солярки. Тому і розвиток газотранспорту почався з автобусів — у цих машин великий плоский дах, на якому можна зручно розташувати батарею із 90-літрових металопластикових балонів. Досвід показує, що однієї заправки цілком вистачає на зміну, а сама заправка триває менше за хвилину.

Поява нових типів газових балонів дозволила встановлювати їх на інших машинах — насамперед на мікроавтобусах, вантажівках, спеціальному транспорті. Однак найбільші світові виробники вже випускають і легкові гібриди на стиснутому природному газі (CNG). Це паливо — і для розвинених країн через свою екологічність, і для тих, що розвиваються, — через дешевизну. Але воно знаходить собі місце і там, де хочуть використовувати найчистіший транспорт електромобілі.

Проблема електротранспорту – це необхідність частої зарядки, особливо за низьких температур повітря. Екологів турбує також, звідки береться електрика, — одна справа, якщо джерелом є сонячна батарея, і зовсім інша — вугільна теплоелектростанція, що копить.

Тому дуже цікавим рішенням є використання паливних елементів, що безпосередньо виробляють електроенергію при окисленні метану. Ці паливні елементи можна встановити в житловому будинку поблизу офісу або електрозаправної станції. Вони перетворюють енергію природного газу на електрику з високим коефіцієнтом корисної дії. Електрика, одержуване таким чином, матиме найменший вуглекислотний побічний шлейф з усіх можливих, і, як показує досвід застосування подібних пристроїв, ціна його виявляється нижчою, ніж електрики, отриманої з розетки.

Фахівці звертають увагу, що метан при цьому — найбезпечніша палива. Через те, що він легший за повітря, він прагне завжди вгору, розсіюючись в атмосфері. Навіть у разі загоряння його хмара, що горить, йде вгору, а не тримається біля поверхні землі. При цьому октанове число метану вище 100, як у найкращих видів палива.

І газозаправні станції, і метанові паливні з'єднані із газопровідною мережею. Таким чином, розвинена газопровідна мережа буде стимулом для розвитку газозаправної та електрозаправної інфраструктури, але справедливе й інше — прагнення розвивати таку структуру вимагатиме будівництва нових газопроводів — як місцевих, так і нових магістральних, щоб задовольнити зростаючий попит на це паливо — паливо ХХІ століття.

Вконтакте

- 165.93 Кб

Природні джерела вуглеводнів

Нафта, газ та кам'яне вугілля

11.11.2011

МОУ ПСШ №1

Отінова Валентина Андріївна 10(4)кл

1. Нафта

a) Фізичні властивості:

фракційна перегонка

б) Хімічні властивості:

крекінг, термічний, каталітичний крекінг

в) Отримання

г) Застосування

2. Газ

a) Отримання

б) Застосування

3. Кам'яне вугілля

a) Кам'яне вугілля, коксування

б) Застосування

Висновок

Нафта

Фізичні властивості

Нафта – це масляниста горюча рідина, що володіє специфічним.

запахом, зазвичай коричневого кольору із зеленуватим або іншим відтінком,

іноді майже чорна, дуже рідко безбарвна.

Найголовнішою властивістю нафти, що принесла їм світову славу виняткових

енергоносіїв, є їх здатність виділяти при згорянні значне

кількість теплоти. Нафта та її похідні мають найвищу серед усіх

видів палив теплотою згоряння. Теплота згоряння нафти – 41 МДж/кг, бензину

- 42 МДж / кг. Важливим показником для нафти є температура кипіння,

яка залежить від будови вуглеводнів, що входять до складу нафти і

коливається від 50 до 550 °С.

Нафта, як і будь-яка рідина, за певної температури закипає і

перетворюється на газоподібний стан. Різні компоненти нафти переходять у

газоподібний стан за різної температури. Так, температура кипіння

метану –161,5°С, етану –88°С, бутану 0,5°С, пентану 36,1°С. Легкі нафти

киплять при 50-100 ° С, важкі - при температурі більше 100 ° С.

Нафту можна поділити на її складові, для цього її очищають від механічних домішок або піддають так званій фракційній перегонці.

Фракційна перегонка - фізичний спосіб поділу суміші компонентів із різними температурами кипіння.

Перегонка здійснюється у спеціальних установках – ректифікаційних колонах, у яких повторюють цикл конденсації та випаровування рідких речовин, які у нафти.

Схема промислової установки безперервної перегонки нафти

У колону ректифікації надходить нафта, нагріта в трубчастій печі до температури 320-350 °С. Ректифікаційна колона має горизонтальні перегородки з отворами - звані тарілки, у яких відбувається конденсація фракції нафти.

У процесі ректифікації нафти поділяється такі фракції:

• Ректифікаційні гази– суміш низькомолекулярних вуглеводнів (пропан, бутан)
• Газолінова фракція(бензин) вуглеводні від C 5 H 12 – С 11 H 24
• Лігроїнова фракція –вуглеводні від C 8 H 18 – C 14 H 30
• Гасова фракція– вуглеводні від C 12 H 26 – C 18 H 38
• Дизельне паливо– вуглеводні від C 13 H 28 – C 19 H 36

Залишок перегонки нафти мазут -містить вуглеводні з числом атомів вуглецю від 18 до 50. Перегонкою при зниженому тиску з мазут отримують солярове масло (C 18 H 28 - C 25 H 52), мастила (C 28 H 58 - C 38 H 78), вазелін і парафін - легкоплавкі суміші твердих вуглеводнів. Твердий залишок перегонки мазуту гудронта продукти його переробки – бітумі асфальтвикористовують для виготовлення дорожніх покриттів.

Хімічні властивості

Нафти складаються головним чином із вуглецю – 79,5 – 87,5 % та водню –

11,0 - 14,5% від маси нафти. Крім них у нафтах присутні ще три

елемента – сірка, кисень та азот. Їхня загальна кількість зазвичай становить 0,5

- 8%. У незначних концентраціях у нафтах зустрічаються елементи:

ванадій, нікель, залізо, алюміній, мідь, магній, барій, стронцій, марганець,

хром, кобальт, молібден, бір, миш'як, калій та ін. Їх загальний зміст не

перевищує 0,02 - 0,03% від маси нафти. Зазначені елементи утворюють

органічні та неорганічні сполуки, з яких складаються нафти.

Кисень і азот перебувають у нафтах лише у пов'язаному стані. Сірка може

зустрічатися у вільному стані або входити до складу сірководню.

В результаті отримані ректифікації нафти продукти піддаються хімічній переробці, що включає низку складних процесів. Один з них - крекінгнафтопродуктів.

Крекінг - Термічне розкладання нафтопродуктів, що призводить до утворення вуглеводнів з меншим числом атомів вуглецю в молекулі.

Існують кілька видів крекінгу: термічний, каталітичний крекінгу, крекінгу високого тиску, відновлювальний крекінгу.

Термічний крекінг - Розщеплення молекул вуглеводнів з довгим вуглецевим ланцюгом на більш короткі під дією високої температури (470-550 ° С). Алкани розпадаються за рахунок розриву зв'язків С-С (міцніші зв'язки С-Н при такій температурі зберігаються) і утворюються алкани та алкени з меншою кількістю вуглецевих атомів.

Наприклад:

C 6 H 14 C 2 H 6 + C 4 H 8

У загальному виглядіцей процес можна виразити схемою:

C n H 2n+2 C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k

При звичайному термічному крекінгу утворюється багато низькомолекулярних газоподібних вуглеводнів, які використовують як сировину для одержання спиртів, карбонових кислот, високомолекулярних сполук (поліетилен).

Каталітичний крекінг відбувається у присутності каталізаторів, як яких використовують природні алюмосилікати складу n Al 2 O 3 * m SiO 2 за температури 500°С. Здійснення крекінгу із застосуванням каталізаторів призводить до утворення вуглеводнів, що мають розгалужену або замкнуту ланцюг атомів вуглецю в молекулі.

Крекінг нафтопродуктів протікає за високих температур, тому часто утворюється нагар (сажа), що забруднює поверхню каталізатора, що різко знижує його активність. Очищення від нагару – його регенерація – основна умова практичного здійснення каталітичного крекінгу. Найбільш простим способом регенерації каталізатора є його випалення, при якому відбувається окислення нагару киснем повітря.

Каталітичний крекінг – гетерогенний процес, в якому беруть участь тверда (каталізатор) та газоподібні (пари вуглеводнів) речовини. Гетерогенні реакції (газ – тверда речовина) протікають швидше зі збільшенням площі поверхні твердої речовини. Тому каталізатор подрібнюють, а його регенерацію та крекінг вуглеводнів ведуть у «киплячому шарі», знайомому вам з виробництва сірчаної кислоти.

Сировина для крекінгу, наприклад газойль, надходить у реактор (схема). Нижня частина реактора має менший діаметр, тому швидкість потоку парів сировини дуже висока. Газ, що рухається з великою швидкістю, захоплює частинки каталізатора і відносить їх у верхню частину реактора, де через збільшення його діаметра швидкість потоку знижується. Під дією сили тяжіння частинки каталізатора падають у нижню, вужчу частину реактора, звідки знову виносяться вгору. Таким чином, кожна крупинка каталізатора знаходиться у постійному русі і з усіх боків омивається газоподібним реагентом.

Схема установки каталітичного крекінгу в киплячому шарі

Деякі зерна каталізатора потрапляють у зовнішню, ширшу частину реактора і, зустрічаючи опору потоку газу, опускаються в нижню частину, Де підхоплюються потоком газу і відносяться в регенератор. Використання каталізаторів крекінгу дозволяє дещо збільшити швидкість реакції, зменшити її температуру, підвищити якість продуктів крекінгу.

Отримані вуглеводні бензинової фракції в основному мають лінійну будову, що призводить до невисокої детонаційної стійкостіодержаного бензину.

Отримання

Родовище нафти містить, великі скупчення попутного нафтового газу, який збирається над нафтою в земної кориі частково розчиняється в ній під тиском порід, що лежать вище. Попутний нафтовий газ, як і нафту, є цінним природним джерелом вуглеводнів. За складом попутний нафтовий газ значно бідніший за нафту. Попутний нафтовий газ проти природним багатший за складом різними вуглеводнями. Розділяючи їх на фракції, одержують:

• Газовий бензин(пентан та гексан);
• Пропан - бутанова суміш(пропан та бутан);
• Сухий газ(Метан та етан).

Застосування

Газовий бензин використовують як паливо для двигунів внутрішнього згоряння і додатком до моторного палива, для полегшення запуску двигунів в зимових умовах. Пропан - бутанову суміш застосовують як побутове паливо та для заповнення запальничок. Сухий газ широко використовують як паливо. Нафтовий газ використовується як сировина для хімічних виробництв. З алканів до природного нафтового газу, що ходить до складу, отримують водень, ацетилен, ненасичені та ароматичні вуглеводні та їх похідні. Газоподібні вуглеводні можуть утворювати самостійні скупчення – родовище газу.

Природний газ

Природний газ - Суміш газоподібних граничних вуглеводнів з невеликою молекулярною масою. Основним компонентом газу є метан, частка якого, залежно від родовища, становить від 75 до 99% за обсягом. Також у природний газ входять етан, пропан, бутан, ізобутан, азот та вуглекислий газ.

Отримання

Родовища газу знаходяться в пористих гірських породах, що утворилися в результаті тектонічних зрушень. Шари, що покривають ці породи, не пропускають газ. Склад природного газу суттєво відрізняється від одного родовища до іншого. Тому перед використанням природний газ повинен проходити обробку, що дозволяє видалити непотрібні компоненти, наприклад сірчанокислу сіль, воду і т.д. Обробка зазвичай здійснюється на місці видобутку. При цьому особливу складність становить видалення сірчаних сполук, оскільки при їх спалюванні виділяється сірчистий токсичний газ (SO 2).

Застосування

Природний газ використовується як паливо, і як сировина для отримання різноманітних органічних і неорганічних речовин. З метану отримують водень, ацетилену та метилового спирту, формальдегід та мурашину кислоту. Як паливо природний газ використовують на електростанціях, в котельних системах водяного опалення житлових будинків та промислових будівель, у доменному та мартенівському виробництвах. Цінність природного газу як пального полягає ще й у тому, що це екологічно чисте мінеральне паливо. При його згорянні утворюється набагато менше шкідливих речовин, порівняно з іншими видами палива. Тому природний газ є одним із головних джерел енергії у людській діяльності.

У хімічної промисловостіприродний газ використовується як сировина для отримання різних органічних речовин, наприклад пластмас, каучуку, спирту, органічних кислот. Саме використання природного газу допомогло синтезувати багато хімічних речовин, що не існують у природі, наприклад, поліетилен.

Кам'яне вугілля

Кам'яне вугілля - осадова порода, що є продуктом глибокого розкладання залишків рослин (деревоподібних папоротей, хвощів і плаунів, а також перших голонасінних рослин). Кам'яне вугілля складається з органічних та неорганічних речовин, наприклад, як вода, аміак, сірководень та вуглець - вугілля.

Коксування – спосіб переробки кам'яного вугілля, прожарювання без доступу повітря. При температурі близько 1000°С у результаті коксування утворюються:

Короткий опис

Нафта – це масляниста горюча рідина, що володіє специфічним.
запахом, зазвичай коричневого кольору із зеленуватим або іншим відтінком,
іноді майже чорна, дуже рідко безбарвна.

Природний газ як енергоносій зберігає стратегічні форвардні позиції у світі. Цьому сприяють не тільки початок зростання глобальної економіки після кризи і все більш стрімка урбанізація планети, але і його переваги в плані екологічності в порівнянні з вугіллям, а також високий рівеньзапасів.

І щодо резервів газу, то тут, зауважу, приплив актуальних новин все вище. Скажімо, зараз у фокусі підвищеної уваги галузевих гравців – плани освоєння гігантського родовища вуглеводнів «Південний парс», розташованого в центральній частині Перської затоки за сто кілометрів від іранського узбережжя, що містить до 8% світових запасів природного газу. Його Тегеран хоч і ділить з Дохою, але пропорції такі: майже з 14 трлн куб. запасів газу лише до 2 трлн зосереджено у територіальних водах Катару, а решта ресурсу – понад 12 трлн куб. - під контролем Ірану.

Причому «Південний парс» містить і нафту - за попередніми оцінками, близько 14 млрд. барелів чорного золота залягає в нафтовому шарі. А в середині травня було експортовано перший вантаж зрідженого нафтового газу (LPG), отриманого в рамках 15-ї та 16-ї фаз освоєння родовища.

Росія теж має намір взяти участь у розділі цього вуглеводневого «пирога»: ЗМІ анонсували, що «Газпром» планує вже на початку червня в рамках Петербурзького економічного форуму підписати угоду з іранською нафтогазовою держкорпорацією NIOC про будівництво заводу з виробництва зрідженого газу (ЗПГ) в Ірані, ресурсною базою якого має стати саме родовище «Південний парс».

Але тут треба чітко розуміти, що Іран таки наш стратегічний суперник на вуглеводневій карті світу і водночас – серйозний політичний та геополітичний союзник. Тому необхідні вивірені баланси: щоб російські фінансові та технологічні інтервенції до паливно-енергетичного комплексу Тегерана в рамках підтримки політичної кооперації сторін не шкодили загалом національному енергетичному комплексу. Очевидно, що відволікання капіталів у міжнародні альянси звужує можливості розвитку внутрішніх галузевих проектів, яких у нас профіцит. До того ж, треба врахувати і сценарій можливої ​​незворотності наслідків для ПЕК РФ від «підживлення» свого енергетичного конкурента на світовій арені.

Тому, швидше за все, тандем «Газпрому» з Іраном щодо ЗПГ-заводу поки що буде оформлений як якийсь меморандум про наміри, а не жорсткий контракт. Здається, це оптимальний хід і зачепив на перспективу. Тим більше, що великі вітчизняні енергохолдинги вже зібрали солідний портфель власних майбутніх ЗПГ-проектів у географічному периметрі РФ, тому й концентрувати сили їм краще на батьківщині.

Ще одним важливою подієющодо оцінки глобальних перспектив газу стала представлена ​​наприкінці травня главою «Газпрому» Олексієм Міллером доповідь «Природний газ як цільове паливо майбутнього». Виступ пройшов у рамках щорічного Міжнародного ділового конгресу у столиці Австрії. Міллер задіяв «віденський майданчик» для світової пропаганди газу та позиціонування блакитного палива як найперспективнішого.

Зокрема, у доповіді наголошено, що глобальна економіка вже зробила свій вибір на користь газу, який має стати основою побудови енергетики майбутнього.

З технологічної та екологічної точки зору газ має всі передумови стати цільовим паливом для майбутнього Європи і для майбутнього світу, - підсумував Міллер.

Однак топ-менеджер росхолдингу в ході виступу нарік, що, незважаючи на очевидні переваги природного газу та можливості його використання у багатьох галузях народного господарства, існують певні складнощі з погляду позиціонування газу в політичних колах та перед регуляторами.

І ця критична ремарка Олексія Міллера на адресу євробюрократів є доречною: адже загальновідомо, що політичні перепони з боку Брюсселя не дозволяють «Газпрому» нормально вести бізнес у Європі.

Щоправда, поки що становище держконцерну на газовому ринку в країнах Старого Світу стабільне. Постачання російського газу європейським споживачам з початку 2017 року зросло більш ніж на 13%, або на 9 млрд куб. у абсолютному вираженні.

Важливий момент і в тому, що Єврокомісія (ЄК) у травні завершила збір коментарів від зацікавлених учасників європейського ринку за пропозиціями «Газпрому» в рамках врегулювання давньої антимонопольної справи, розпочатої ще у 2012 році, – регулятор підозрював росхолдинг у зловживанні домінуючим становищем на ринках газу Центральної та Східної Європита встановлення «несправедливих» цін. У 2015 році концерну було висунуто офіційне повідомлення про претензії.

Наразі «Газпром» продовжує щільно взаємодіяти з ЄК. 29 травня заступник голови правління холдингу Олександр Медведєв зустрівся з єврокомісаром із конкуренції Маргрет Вестагер. Оголошення підсумків зустрічі, як обіцяв «Газпром», мало багато прояснити.

Поки що конкретики не чути: офіційно прозвучало лише те, що сторони «найближчими тижнями вестимуть технічні переговори та оцінюватимуть реакцію ринку на антимонопольні пропозиції російського холдингу». Хоча Медведєв і зазначив, що бесіда з Вестагером пройшла в позитивному ключі і дозволила домовитися про механізми спільної оцінки.

Але газовий діалог з ЄК про конкурентні норми - це все-таки зокрема. У концептуальному сенсі Росія, як і раніше, націлена на збереження своєї ключової ролі у формуванні стратегії світового ринку блакитного палива та ставить на розвиток експортного формату «Схід-Захід» - Китай може отримати наш перший трубопровідний газ уже у 2019 році. Що дуже диверсифікує експортні ризики РФ.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

гарну роботуна сайт">

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Бюджетна професійна освітня установа

Воронезькій області

Россошанський медичний коледж

Тема: «Нафта, природний та попутний нафтовий газ та кам'яне вугілля»

Виконала студентка 101 групи

Ковальської Вікторії

Перевірила викладач: Гриньова Н. А.

м. Росошь 2015

Вступ

Нафта, природні та попутні гази, кам'яне вугілля.

Основними джерелами вуглеводнів є природне та попутні нафтові гази, нафта та кам'яне вугілля.

крекінгу нафту газ вугілля

Нафта - рідка палива копалини темно-бурого кольору із щільністю 0,70 - 1,04 г/см?. Нафта є складною сумішшю речовин - переважно рідких вуглеводнів. За складом нафти бувають парафіновими, нафтеновими та ароматичними. Однак найчастіше зустрічається нафта змішаного типу. Крім вуглеводнів, до складу нафти входять домішки органічних кисневих та сірчистих сполук, а також вода та розчинені в ній кальцієві та магнієві солі. Містяться в нафті та механічні домішки - пісок та глина. Нафта – цінна сировина для отримання високоякісних видів моторного палива. Після очищення від води та інших небажаних домішок нафту переробляють. Основний спосіб переробки нафти – перегонка. Вона заснована на різниці температури кипіння вуглеводнів, що входять до складу нафти. Оскільки нафта містить сотні різних речовин, багато з яких мають близькі температури кипіння, виділення індивідуальних вуглеводнів практично неможливе. Тому перегонкою нафту поділяють на фракції, що киплять у досить широкому інтервалі температур. Перегонкою при звичайному тиску нафту поділяють на чотири фракції: бензинову (30-180 ° С), гасову (120-315 ° С), дизельну (180-350 ° С) і мазут (залишок після перегонки). При ретельнішій перегонці кожну з цих фракцій можна розділити ще на кілька вужчих фракцій. Так, з бензинової фракції (суміш вуглеводнів С5 - С12) можна виділити петролейний ефір (40-70 ° С), власне бензин (70-120 ° С) та лігроїн (120-180 ° С). До складу петролейного ефіру входять пентан та гексан. Він є чудовим розчинником жирів та смол. Бензин містить нерозгалужені граничні вуглеводні від пентанів до деканів, циклоалкани (циклопентан та циклогексан) та бензол. Бензин після відповідної переробки застосовується як паливо для авіаційних та автомобільних

ДВЗ. Лігроїн, що містить у своєму складі вуглеводні С8 - С14 і гас (суміш вуглеводнів С12 - С18) використовують як пальне для побутових нагрівальних та освітлювальних приладів. Гас у великих кількостях (після ретельного очищення) застосовують як пальне для реактивних літаків і ракет.

Дизельна фракція нафтоперегонки – пальне для дизельних двигунів. Мазут є сумішшю висококиплячих вуглеводнів. З мазуту шляхом перегонки під зменшеним тиском отримують мастила. Залишок від перегонки мазуту називається гудроном. З нього одержують бітум. Ці продукти використовуються у дорожньому будівництві. Мазут застосовують як котельне паливо.

Основним способом переробки нафти є різні видикрекінгу, тобто. термокаталітичного перетворення складових частин нафти Розрізняють такі основні види крекінгу.

Термічний крекінг – розщеплення вуглеводнів відбувається під впливом високих температур (500-700 оС). Наприклад, з молекули граничного вуглеводню декану С10Н22 утворюються молекули пентану та пентена:

С10Н22> С5Н12 + С5Н10

пентан пентен

Каталітичний крекінг проводять також за високих температур, але у присутності каталізатора, що дозволяє керувати процесом і вести його у потрібному напрямку. При крекінгу нафти утворюються ненасичені вуглеводні, які знаходять широке застосування у промисловому органічному синтезі

Природний та попутний нафтовий гази

Природний газ. До складу природного газу входить переважно метан (близько 93%). Крім метану природний газ містить ще й інші вуглеводні, а також азот, СО2 і часто - сірководень. Природний газ при згорянні виділяє багато тепла. Щодо цього він значно перевищує інші види палива. Тому 90% усієї кількості природного газу витрачається як паливо на місцевих електростанціях, промислових підприємствах та в побуті. Інші 10% використовують як цінну сировину для хімічної промисловості. З цією метою із природного газу виділяють метан, етан та інші алкани. Продукти, які можна отримати з метану, мають важливе промислове значення.

Супутні нафтові гази. Вони розчинені під тиском нафти. При її вилучення на поверхню тиск падає, і розчинність зменшується, внаслідок чого гази виділяються з нафти. Попутні гази містять метан та її гомологи, і навіть негорючі гази - азот, аргон і СО2. Попутні гази переробляють на газопереробних заводах. З них одержують метан, етан, пропан, бутан та газовий бензин, що містить вуглеводні з числом атомів вуглецю 5 і більше. Етан і пропан піддають дегідрування та отримують ненасичені вуглеводні - етилен і пропілен. Суміш пропану та бутану (скраплений газ) застосовують як побутове паливо. Газовий бензин додають до звичайного бензину для прискорення займання при запуску ДВС.

Кам'яне вугілля

Кам'яне вугілля. Переробка кам'яного вугілля відбувається за трьома основними напрямками: коксування, гідрування та неповне згоряння. Коксування відбувається у коксових печах за нормальної температури 1000-1200 °З. За цієї температури без доступу кисню кам'яне вугілля піддається найскладнішим хімічним перетворенням, у яких утворюється кокс і леткі продукти. Охолоджений кокс відправляють на металургійні заводи. При охолодженні летких продуктів (коксовий газ) конденсуються кам'яновугільна смола та аміачна вода. Несконденсованими залишаються аміак, бензол, водень, метан, СО2, азот, етилен та ін. Пропускаючи ці продукти через розчин сірчаної кислоти виділяють сульфат амонію, який використовується як мінеральне добрива. Бензол поглинають розчинником і відганяють із розчину. Після цього коксовий газ використовується як паливо чи як хімічна сировина. Кам'яновугільна смола виходить у незначних кількостях (3%). Але, враховуючи масштаби виробництва, кам'яновугільна смола сприймається як сировина щоб одержати низки органічних речовин. Якщо від смоли відігнати продукти, що киплять до 350 ° С, то залишається тверда маса - пек. Його застосовують виготовлення лаків. Гідрування вугілля здійснюється при температурі 400-600 ° С під тиском водню до 25 МПа у присутності каталізатора. При цьому утворюється суміш рідких вуглеводнів, яка може бути використана як паливо моторне. Перевагою цього є можливість гідрування низькосортного бурого вугілля. Неповне згоряння вугілля дає оксид вуглецю (ІІ). На каталізаторі (нікель, кобальт) при звичайному або підвищеному тиску з водню та СО можна отримати бензин, що містить граничні та ненасичені вуглеводні:

nCO + (2n+1)H2 > CnH2n+2 + nH2O;

nCO + 2nH2 > CnH2n + nH2O.

Якщо суху перегонку вугілля проводити при 500-550 °С, то отримують дьоготь, який поряд з бітумом використовується в будівельній справі як сполучний матеріал при виготовленні покрівельних, гідроізоляційних покриттів (руберойд, толь та ін.).

Сьогодні існує серйозна небезпека екологічної катастрофи. На землі практично немає місця, де природа не зазнала б діяльності промислових підприємств і життєдіяльності людини. Працюючи з продуктами перегонки нафти слід стежити, щоб вони потрапляли у грунт і водойми. Ґрунт, просочений нафтопродуктами, втрачає родючість на багато десятків років, і його дуже важко відновити. Тільки за 1988 р. при пошкодженні нафтопроводів до одного з найбільших озер потрапило близько 110000 т нафти. Відомі трагічні випадки зливу мазуту та нафти у річки, в яких відбувається нерест цінних порід риб. Серйозну небезпеку забруднення повітря представляють ТЕС, які працюють на вугіллі, - є основним джерелом забруднення. Негативно впливають на водойми ГЕС, що працюють у рівнинах річок. Відомо, що автомобільний транспорт сильно забруднює атмосферу продуктами неповного згоряння бензину. Перед вченими стоїть завдання до мінімуму скоротити рівень забруднення навколишнього середовища.

Висновок

Природна нафта завжди містить воду, мінеральні солі та різного роду механічні домішки. Тому, перш ніж вступити на переробку, природна нафта зазнає зневоднення, знесолення та інших попередніх операцій.

Особливості перегонки нафти:

1. Спосіб отримання нафтопродуктів шляхом відгону з нафти однієї фракції за іншою подібно до того, як це здійснюється в лабораторії, для промислових умов неприйнятний.

2. Він дуже непродуктивний, вимагає великих витрат і не забезпечує достатньо чіткого розподілу вуглеводнів по фракціях відповідно до їхньої молекулярної маси.

Всіх цих недоліків позбавлений спосіб перегонки нафти на трубчастих установках, що безперервно діють:

1. Установка складається з трубчастої печі для нагрівання нафти та ректифікаційної колони, де нафта поділяється на фракції (дистиляти) окремі суміші вуглеводнів відповідно до їх температур кипіння - бензин, лігроїн, гас і т. д.;

2. У трубчастій печі розташований у вигляді змійовика довгий трубопровід;

3. Пекти обігрівається палаючим мазутом або газом;

4. По трубопроводу безперервно подається нафта, в ньому вона нагрівається до 320-350 ° C і у вигляді суміші рідини та пари надходить у колону ректифікації.

Особливості газу.

1. Основна складова частинаприродного газу – метан.

2. Крім метану, у природному газі присутні етан, пропан, бутан.

3. Зазвичай, чим вище молекулярна маса вуглеводню, тим менше його міститься в природному газі.

4. Склад природного газу різних родовищ неоднаковий. Середній склад його (у відсотках за обсягом) наступний: а) СН4 – 80-97; б) С2Н6 – 0,5-4,0; в) С3Н8 – 0,2-1,5.

5. Як паливо природний газ має великі переваги перед твердим та рідким паливом.

6. Теплота згоряння його значно вища, при спалюванні він не залишає золи.

7. Продукти згоряння значно чистіші в екологічному відношенні.

8. Природний газ широко використовується на теплових електростанціях, заводських котельних установках, різних промислових печах.

Способи застосування природного газу

1. Спалювання природного газу в доменних печах дозволяє скоротити витрату коксу, знизити вміст сірки в чавуні та значно підвищити продуктивність печі.

2. Використання природного газу домашньому господарстві.

3. В даний час він починає застосовуватися в автотранспорті (у балонах під високим тиском), що дозволяє економити бензин, знижувати знос двигуна та завдяки більш повного згорянняпалива зберігати чистоту повітряного басейну.

4. Природний газ - важливе джерело сировини для хімічної промисловості, і роль його у цьому відношенні зростатиме.

5. З метану одержують водень, ацетилен, сажу.

Особливості попутного нафтового газу:

1. попутний нафтовий газ за своїм походженням теж є природним газом;

2. особливу назву він отримав тому, що знаходиться в покладах разом з нафтою – він розчинений у ній і знаходиться над нафтою, утворюючи газову «шапку»; 3) при вилучення нафти на поверхню він внаслідок різкого падіння тиску відокремлюється від неї.

Способи застосування попутного нафтового газу.

1. Насамперед попутний газ не знаходив застосування і відразу на промислі спалювався.

2. В даний час його все більшою мірою вловлюють, так як він, як і природний газ, є гарним паливом і цінною хімічною сировиною.

3. Можливості використання попутного газу навіть значно ширші, ніж природного; поряд з метаном у ньому містяться значні кількості інших вуглеводнів: етану, пропану, бутану, пентану.

Кам'яне вугілля:

Кам'яне вугілля - один із найцінніших паливно-енергетичних ресурсів людства. Його називають іноді скам'янілим сонячним світлом. У результаті тривалого розкладання та хімічного перетворення гігантських мас відмерлих дерев і трав, яке відбувалося в так званий кам'яновугільний період - 210 - 280 млн. років тому, в надрах накопичилася переважна частина сьогоднішніх запасів цієї сировини. Світові запаси його перевищують 15 трлн тонн. Кам'яного вугілля на нашій планеті витягують набагато більше, ніж будь-якої іншої корисної копалини: приблизно 2,5 млрд. т на рік, або близько 700 кг на кожного жителя Землі.

Застосування кам'яного вугілля дуже різноманітне та широко. Його використовують для вироблення електроенергії на теплових електростанціях, а також спалюють і для інших енергетичних цілей; з нього отримують кокс для металургійного виробництва, а за хімічної переробки роблять ще близько 300 різних продуктів промисловості. У Останнім часомзростає споживання кам'яного вугілля нових цілей - отримання гірського воску, пластмас, газоподібного висококалорійного палива, високовуглецевих вуглеграфітових композиційних матеріалів, рідкісних елементів - германію і галію.

Багато століть кам'яне вугілля було і залишається одним з основних видів технологічного та енергетичного палива, а його значення як сировини для хімічної промисловості дедалі більше зростає. Тому розвідуються нові родовища вугілля, будуються кар'єри та шахти для його видобутку.

Список літератури

1. Олена Ігорівна Титаренко. Шпаргалка з органічної хімії

Розміщено на Allbest.ur

Подібні документи

Основні стани природного газу, що залягає в земних надрах та у вигляді газогідратів в океанах та зонах вічної мерзлоти материків. Хімічний складі Фізичні властивостіприродного газу, його родовища та видобуток. Утилізація попутного нафтового газу.

презентація , додано 08.03.2011


Цілі та завдання, основні процеси та технологічні схеми установок очищення попутного нафтового газу. Методи очищення газу від газоконденсату, нафти, краплинної, дрібнодисперсної, аерозольної вологи та механічних шламових домішок. Абсорбційне очищення газу.

реферат, доданий 11.01.2013


Способи одержання синтез-газу, газифікація кам'яного вугілля. Нові інженерні рішення у газифікації вугілля. Конверсія метану у синтез-газ. Синтез Фішера-Тропша. Апаратурно-технічне оформлення процесу. Продукти, що отримуються на основі синтез-газу.

дипломна робота , доданий 04.01.2009


Характеристика фізичних та хімічних властивостей нафти, її видобуток, склад та види фракцій при перегонці. Особливості переробки нафти, сутність каталітичного крекінгу та коксування. Застосування нафти та екологічні проблеминафтопереробних заводів.

презентація , додано 16.05.2013


Природний газ - одна з найважливіших горючих копалин, які займають ключові позиції у паливно-енергетичних балансах багатьох держав. Попутні нафтові гази як побічні продукти видобутку нафти. Видобуток, переробка, транспортування та застосування газів.

презентація , додано 08.01.2012


Вивчення основних функцій, властивостей та принципу дії каталізаторів. Значення каталізаторів у переробці нафти та газу. Основні етапи нафтопереробки, особливості застосування каталізаторів. Основи виготовлення твердих каталізаторів переробки нафти.

реферат, доданий 10.05.2010


Первинні та основні способи переробки нафти. Збільшення виходу бензину та інших світлих продуктів. Процеси деструктивної переробки нафтової сировини. Склад продуктів прямої гонки. Види крекінг-процесу. Технологічна схема установки крекінгу.

курсова робота , доданий 29.03.2009


Сутність поняття "нафтові гази". Характерна рисаскладу попутних нафтових газів Знаходження нафти та газу. Особливості одержання газу. Газовий бензин, пропан-бутова фракція, сухий газ. Застосування газів нафтових попутних. Шляхи утилізації ПНГ.

презентація , додано 18.05.2011


Фізико-хімічні властивостінафти. Методи здійснення перегонки, їх переваги та недоліки. Вплив технологічних параметрів на цей процес. Характеристика та застосування нафтопродуктів, отриманих на установці атмосферно-вакуумної перегонки.

курсова робота , доданий 05.03.2015


Історія використання нафти як вихідної сировини для органічних сполук. Основні регіони та нафтові родовища. Фракції нафти, особливості її підготовки до переробки. Сутність крекінгу, види нафтопродуктів та різновиди бензину.